CN116224291A - 带同轴可见引导激光的位移和距离激光测量装置和方法 - Google Patents

带同轴可见引导激光的位移和距离激光测量装置和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN116224291A
CN116224291A CN202211710964.6A CN202211710964A CN116224291A CN 116224291 A CN116224291 A CN 116224291A CN 202211710964 A CN202211710964 A CN 202211710964A CN 116224291 A CN116224291 A CN 116224291A
Authority
CN
China
Prior art keywords
laser
invisible
displacement
visible
distance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202211710964.6A
Other languages
English (en)
Inventor
汪迎春
陆海丰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhigan Suzhou Photon Technology Co ltd
Original Assignee
Zhigan Suzhou Photon Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhigan Suzhou Photon Technology Co ltd filed Critical Zhigan Suzhou Photon Technology Co ltd
Priority to CN202211710964.6A priority Critical patent/CN116224291A/zh
Publication of CN116224291A publication Critical patent/CN116224291A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4811—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements common to transmitter and receiver
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
  • Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)

Abstract

本发明涉及激光测量技术领域，公开一种带同轴可见引导激光的位移和距离激光测量装置和方法，包括：测量激光激光发射源、引导激光激光发射源、波分复用器和逻辑控制器，测量激光激光发射源发射不可见激光，引导激光激光发射源发射可见激光；不可见激光经过逻辑控制器测量后进入波分复用器，可见激光直接进入波分复用器，不可见激光和可见激光在波分复用器中汇合形成光载波发射向被测物，光载波经被测物反射后再次进入波分复用器分离出反射后的不可见激光，反射后的不可见激光到达逻辑控制器并与最初测量的不可见激光进行干涉，根据干涉结果实现对被测物的位移和距离测量。本发明可以使用不可见激光进行测量，极大扩展了测量的应用场景。

Description

带同轴可见引导激光的位移和距离激光测量装置和方法
技术领域
本发明涉及激光测量技术领域，尤其是指一种带同轴可见引导激光的位移和距离激光测量装置和方法。
背景技术
移动机器人、AGV、自动驾驶等自主导航技术的应用越来越广泛，这些技术所使用的感知传感器也得到了快速发展。激光雷达(Light Detection and Ranging，LIDAR)传感器与其他传感器如超声波雷达、视觉传感器等相比，具有高精度测距、高精度分辨率的优势，因此得到了更广泛地使用。
激光雷达测距有多种实现方法，如三角法测距、TOF(Time of Flight，飞行时间)法、FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave,FMCW，调频连续波)测距法等等。三角法测距是一种基于发射光与反射光构成三角形，并通过光斑在CCD位置传感器上的成像位置和位移来计算测量距离的一种方法；但是，因CCD位置传感器像素大小的局限性，三角法测距的精度一般局限在毫米级，且该测距方法只能进行短距离的测量，并且其精度随着测量距离越远而越差。TOF法是采用非连续的脉冲激光，根据发射和接收的时间差直接算出距离的一种方法，该方法测距精度较高且不随距离增加而下降；但是，该方法的精度一般也只有毫米级别。因此，这两种方法很难应用于微米级甚至纳米级场景的测量。FMCW测距法为：发送具有一定带宽、频率线性变化的连续信号，再对接收到的连续信号进行快速傅里叶变换，通过发送与接收信号的频率差来计算两个信号的时间差，最后由时间差得到对应的距离值。FMCW法基于相干原理而具有很强的抗干扰，拥有较高信噪比的优势而被广泛关注。
但是，目前基于FMCW法的位移和距离激光雷达大多采用短波长的可见测量光，此类激光雷达因测量过程中其测量光一直可被见，无法实现使用不可见激光进行测量，导致测量场景具有很大的局限性。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中的不足，提供一种带同轴可见引导激光的位移和距离激光测量装置和方法，可以使用不可见激光进行测量，极大扩展了测量的应用场景。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种带同轴可见引导激光的位移和距离激光测量装置，包括测量激光激光发射源、引导激光激光发射源、波分复用器和逻辑控制器，
所述测量激光激光发射源发射不可见激光，所述引导激光激光发射源发射可见激光；
所述不可见激光经过所述逻辑控制器测量后进入所述波分复用器，所述可见激光进入所述波分复用器，所述不可见激光和所述可见激光在所述波分复用器中汇合形成光载波发射向被测物，光载波经被测物反射后再次进入所述波分复用器分离出反射后的不可见激光，反射后的不可见激光到达所述逻辑控制器并与所述逻辑控制器最初测量的所述不可见激光进行干涉，根据干涉结果实现对被测物的位移和距离测量。
在本发明的一个实施例中，所述逻辑控制器为可编程逻辑控制器芯片。
在本发明的一个实施例中，所述测量激光激光发射源发射的不可见激光为长波长激光。
在本发明的一个实施例中，所述引导激光激光发射源发射的可见激光为短波长激光。
在本发明的一个实施例中，还包括光电探测器，所述反射后的不可见激光到达所述逻辑控制器并与测量的所述不可见激光进行干涉后，干涉光进入所述光电探测器，所述光电探测器对干涉光进行分析实现对被测物的位移和距离测量。
在本发明的一个实施例中，还包括准直透镜，所述光载波发射向被测物时经过所述准直透镜。
本发明还提供了一种带同轴可见引导激光的位移和距离激光测量方法，包括：
使用测量激光激光发射源发射不可见激光作为测量激光，使用引导激光激光发射源发射可见激光作为引导激光；
所述不可见激光经过逻辑控制器测量后进入波分复用器，所述可见激光进入所述波分复用器，所述不可见激光和所述可见激光在所述波分复用器中汇合形成光载波发射向被测物，光载波经被测物反射后再次进入所述波分复用器分离出反射后的不可见激光，反射后的不可见激光到达所述逻辑控制器并与所述逻辑控制器最初测量的所述不可见激光进行干涉，根据干涉结果实现对被测物的位移和距离测量。
在本发明的一个实施例中，所述光载波发射向被测物时经过准直透镜，光载波经过所述准直透镜后聚焦为准直光；
通过移动所述准直透镜调整引导激光在被测物体上的光斑大小，实现对测量激光的调焦。
在本发明的一个实施例中，在进行不同距离的测量时调整引导激光的亮度，当光载波对准被测物时关闭引导激光。
本发明还提供了一种带同轴可见引导激光的位移和距离激光测量设备，包括存储器、处理器和存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的带同轴可见引导激光的位移和距离激光测量方法的步骤。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
本发明采用长波长的不可见激光作为测量激光，采用同轴短波长的可见光作为测量激光的引导激光，通过引导激光对被测物的对焦从而实现对不同距离的被测物体的位移或距离测量，实现了使用不可见激光进行测量，极大扩展了测量应用场景。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：
图1是本发明的结构示意图。
说明书附图标记说明：1、测量激光激光发射源；2、引导激光激光发射源；3、可编程逻辑控制器芯片；4、波分复用器；5、光电探测器；6、准直透镜。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例一
参照图1所示，本发明公开了一种带同轴可见引导激光的位移和距离激光测量装置，包括测量激光(Measure Laser)激光发射源、引导激光(Guiding Laser)激光发射源、波分复用器4(Wavelength Division Multiplexing，WDM)和逻辑控制器。所述测量激光激光发射源1发射不可见激光作为测量激光，所述引导激光激光发射源2发射可见激光作为引导激光，所述不可见激光和所述可见激光同轴。所述不可见激光经过所述逻辑控制器测量后进入所述波分复用器4，所述可见激光进入所述波分复用器4，所述不可见激光和所述可见激光在所述波分复用器4中汇合形成光载波发射向被测物，从而实现了测量激光与引导激光的同轴。光载波经被测物反射后再次进入所述波分复用器4分离出反射后的不可见激光，反射后的不可见激光到达所述逻辑控制器并与所述逻辑控制器最初测量的所述不可见激光进行干涉，根据干涉结果实现对被测物的位移和距离测量。
本实施例中，所述逻辑控制器为可编程逻辑控制器(Programmable LogicController，PLC)芯片3。所述测量激光激光发射源1发射的不可见激光为长波长激光。所述引导激光激光发射源2发射的可见激光为短波长激光。
本实施例中，还包括光电探测器5(photon detector，PD)，所述反射后的不可见激光到达所述逻辑控制器并与测量的所述不可见激光进行干涉后，干涉光进入所述光电探测器5，所述光电探测器5对干涉光进行分析实现对被测物的位移和距离测量。
本实施例中，还包括准直透镜6，所述光载波发射向被测物时经过所述准直透镜6。
实施例二
本发明还公开了一种带同轴可见引导激光的位移和距离激光测量方法，包括：
使用测量激光激光发射源发射不可见激光作为测量激光，使用引导激光激光发射源发射可见激光作为引导激光。所述不可见激光经过逻辑控制器测量后进入波分复用器，所述可见激光进入所述波分复用器，所述不可见激光和所述可见激光在所述波分复用器中汇合形成光载波发射向被测物，从而实现了测量激光与引导激光的同轴。光载波经被测物反射后再次进入所述波分复用器分离出反射后的不可见激光，反射后的不可见激光到达所述逻辑控制器并与所述逻辑控制器最初测量的所述不可见激光进行干涉，根据干涉结果实现对被测物的位移和距离测量。
所述光载波发射向被测物时经过准直透镜，光载波经过所述准直透镜后聚焦为准直光。介于两束激光的同轴，此时，引导激光在被测物体的位置即测量激光在被测物体的位置，通过移动准直透镜调整引导激光在被测物体上的光斑大小，也就是调整引导激光在不同距离的被测物体的调焦，从而实现对测量激光的调焦。
在进行不同距离的测量时调整引导激光的亮度，用于便于观察；当光载波对准被测物时关闭引导激光，以免引导激光的光污染。
实施例三
本发明还公开了一种带同轴可见引导激光的位移和距离激光测量设备，包括存储器、处理器和存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的带同轴可见引导激光的位移和距离激光测量方法的步骤。
本发明中采用了长波长的不可见测量光，但由于不可见光无法获知其在被测物体上的光斑位置，且无法对不同距离被测物上的光斑进行调焦，故而采用了同轴可见光作为测量光的引导光，通过对引导光对被测物的对焦从而实现对被测物的位移或距离测量。
本发明相比现有技术具有以下优点：
1、本发明采用长波长的不可见激光作为测量激光，采用同轴短波长的可见光作为测量激光的引导激光，通过引导激光对被测物的对焦从而实现对不同距离的被测物体的位移或距离测量，实现了使用不可见激光进行测量，极大扩展了测量应用场景。本发明的应用场景包括对振动物体测量其振动位移，如噪音检测、旋转轴跳动检测等行业领域。
2、本发明通过对引导激光的亮度调节以及关闭操作，可以满足不同距离的测量需求，从而实现更多场景的测量。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种带同轴可见引导激光的位移和距离激光测量装置，其特征在于：包括测量激光激光发射源、引导激光激光发射源、波分复用器和逻辑控制器，
所述测量激光激光发射源发射不可见激光，所述引导激光激光发射源发射可见激光；
所述不可见激光经过所述逻辑控制器测量后进入所述波分复用器，所述可见激光进入所述波分复用器，所述不可见激光和所述可见激光在所述波分复用器中汇合形成光载波发射向被测物，光载波经被测物反射后再次进入所述波分复用器分离出反射后的不可见激光，反射后的不可见激光到达所述逻辑控制器并与所述逻辑控制器最初测量的所述不可见激光进行干涉，根据干涉结果实现对被测物的位移和距离测量。
2.根据权利要求1所述的带同轴可见引导激光的位移和距离激光测量装置，其特征在于：所述逻辑控制器为可编程逻辑控制器芯片。
3.根据权利要求1所述的带同轴可见引导激光的位移和距离激光测量装置，其特征在于：所述测量激光激光发射源发射的不可见激光为长波长激光。
4.根据权利要求1所述的带同轴可见引导激光的位移和距离激光测量装置，其特征在于：所述引导激光激光发射源发射的可见激光为短波长激光。
5.根据权利要求1所述的带同轴可见引导激光的位移和距离激光测量装置，其特征在于：还包括光电探测器，所述反射后的不可见激光到达所述逻辑控制器并与测量的所述不可见激光进行干涉后，干涉光进入所述光电探测器，所述光电探测器对干涉光进行分析实现对被测物的位移和距离测量。
6.根据权利要求1-5任一项所述的带同轴可见引导激光的位移和距离激光测量装置，其特征在于：还包括准直透镜，所述光载波发射向被测物时经过所述准直透镜。
7.一种带同轴可见引导激光的位移和距离激光测量方法，其特征在于，包括：使用测量激光激光发射源发射不可见激光作为测量激光，使用引导激光激光发射源发射可见激光作为引导激光；
所述不可见激光经过逻辑控制器测量后进入波分复用器，所述可见激光进入所述波分复用器，所述不可见激光和所述可见激光在所述波分复用器中汇合形成光载波发射向被测物，光载波经被测物反射后再次进入所述波分复用器分离出反射后的不可见激光，反射后的不可见激光到达所述逻辑控制器并与所述逻辑控制器最初测量的所述不可见激光进行干涉，根据干涉结果实现对被测物的位移和距离测量。
8.根据权利要求7所述的带同轴可见引导激光的位移和距离激光测量方法，其特征在于：所述光载波发射向被测物时经过准直透镜，光载波经过所述准直透镜后聚焦为准直光；
通过移动所述准直透镜调整引导激光在被测物体上的光斑大小，实现对测量激光的调焦。
9.根据权利要求8所述的带同轴可见引导激光的位移和距离激光测量方法，其特征在于：在进行不同距离的测量时调整引导激光的亮度，当光载波对准被测物时关闭引导激光。
10.一种带同轴可见引导激光的位移和距离激光测量设备，其特征在于：包括存储器、处理器和存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求7-9任一项所述的带同轴可见引导激光的位移和距离激光测量方法的步骤。
CN202211710964.6A 2022-12-29 2022-12-29 带同轴可见引导激光的位移和距离激光测量装置和方法 Pending CN116224291A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211710964.6A CN116224291A (zh) 2022-12-29 2022-12-29 带同轴可见引导激光的位移和距离激光测量装置和方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211710964.6A CN116224291A (zh) 2022-12-29 2022-12-29 带同轴可见引导激光的位移和距离激光测量装置和方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116224291A true CN116224291A (zh) 2023-06-06

Family

ID=86588288

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211710964.6A Pending CN116224291A (zh) 2022-12-29 2022-12-29 带同轴可见引导激光的位移和距离激光测量装置和方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116224291A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116626696A (zh) * 2023-07-20 2023-08-22 北京摩尔芯光半导体技术有限公司 一种调频连续波激光测距装置
CN117492027A (zh) * 2024-01-03 2024-02-02 成都量芯集成科技有限公司 一种基于激光扫描识别装置及其方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116626696A (zh) * 2023-07-20 2023-08-22 北京摩尔芯光半导体技术有限公司 一种调频连续波激光测距装置
CN117492027A (zh) * 2024-01-03 2024-02-02 成都量芯集成科技有限公司 一种基于激光扫描识别装置及其方法
CN117492027B (zh) * 2024-01-03 2024-03-15 成都量芯集成科技有限公司 一种基于激光扫描识别装置及其方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110749898B (zh) 一种激光雷达测距系统及其测距方法
CN116224291A (zh) 带同轴可见引导激光的位移和距离激光测量装置和方法
US9804265B2 (en) Radar device
CN105068082A (zh) 一种激光雷达扫描探测方法及装置
CN111337903B (zh) 一种多线激光雷达
KR102664396B1 (ko) 라이다 장치 및 그 동작 방법
JP2014059223A (ja) 光レーダ装置
CN108226902A (zh) 一种面阵激光雷达测量系统
CN110308454A (zh) 一种准无盲区多普勒相干激光雷达风速测量系统及方法
US20200371209A1 (en) Ranging system, automated equipment and ranging method
CN109116322A (zh) 一种位移和距离激光雷达系统的回光消除方法
CN110346775A (zh) 相干激光雷达中的受控扫描模式转变
CN113994234A (zh) LiDAR设备及其控制方法
CN109946707B (zh) 激光雷达接收装置、发射装置、系统及距离的测量方法
CN108152822B (zh) 激光雷达及激光雷达控制方法
CN116679310B (zh) Fmcw激光测量装置
CN111183366B (zh) 用于监控机动车的模拟装置
TUDOR et al. LiDAR sensors used for improving safety of electronic-controlled vehicles
CN207937596U (zh) 一种面阵激光雷达测量系统
JP6736682B2 (ja) センサ装置、センシング方法、プログラム及び記憶媒体
CN113835100B (zh) 一种基于电脉冲编码的多功能激光雷达系统
CN105182360A (zh) 一种非扫描高速激光三维成像方法及系统
US20210181349A1 (en) Electronic apparatus and method for controlling thereof
CN210690823U (zh) 激光雷达
CN114521227A (zh) 激光干涉测量系统及方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination