CN117665774A - 偏转角度的校正方法、系统及控制与信号处理系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种偏转角度的校正方法、系统及控制与信号处理系统。偏转角度的校正方法包括：获取扫描装置的至少两个第一偏转角度、在扫描装置的偏转角度为第一偏转角度时激光束经过扫描装置所形成的光斑所在的第一位置，以及根据第一偏转角度计算得到的光斑的理论位置，获取光斑从第一位置移动至目标位置时，与每个第一偏转角度对应的第二偏转角度，目标位置与理论位置的距离在预设范围，对每个第二偏转角度以及对应的理论位置进行拟合，得到光斑位置与偏转角度的对应关系，根据该对应关系即可得到任意光斑位置所需要的扫描装置的偏转角度，进而使激光束的真实的扫描位置与指定的扫描位置一致，提高了扫描精度。

Description

偏转角度的校正方法、系统及控制与信号处理系统

技术领域

本申请属于激光雷达领域，尤其涉及偏转角度的校正方法、系统及控制与信号处理系统。

背景技术

激光雷达广泛应用于激光加工技术领域，如激光打标、激光打孔、激光焊接等，需要较高的扫描精度。但是在激光雷达的安装和调试过程中，会引入多种结构误差(例如零件加工精度误差、安装精度误差等)，从而使得激光束真实的扫描位置与指定的扫描位置存在偏差，进而影响扫描精度。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供了偏转角度的校正方法、系统及控制与信号处理系统，可以对扫描装置的偏转角度进行校正，解决激光束真实的扫描位置与指定的扫描位置存在偏差的问题。

本申请实施例的第一方面提供了一种偏转角度的校正方法，包括：

获取扫描装置的至少两个第一偏转角度、在所述扫描装置的偏转角度为所述第一偏转角度时激光束经过所述扫描装置所形成的光斑所在的第一位置，以及根据所述第一偏转角度计算得到的所述光斑的理论位置；

获取所述光斑从所述第一位置移动至目标位置时，与每个所述第一偏转角度对应的第二偏转角度，所述目标位置与所述理论位置的距离在预设范围；

对每个所述第二偏转角度以及对应的所述理论位置进行拟合，得到光斑位置与偏转角度的对应关系。

在一实施例中，所述扫描装置包括水平反射镜和/或垂直反射镜，所述第二偏转角度包括水平反射镜的水平偏转角度和/或垂直反射镜的垂直偏转角度；所述对每个所述第二偏转角度以及对应的所述理论位置进行拟合，得到光斑位置与偏转角度的对应关系，包括：

对每个水平偏转角度和/或垂直偏转角度以及对应的所述理论位置进行拟合，得到光斑位置与水平偏转角度和/或垂直偏转角度的对应关系。

在一实施例中，所述第二偏转角度包括水平偏转角度和垂直偏转角度，在所述获取所述光斑移动至目标位置时，与每个所述第一偏转角度对应的第二偏转角度之前，所述方法还包括：

根据所述理论位置的纵坐标控制所述垂直反射镜转动，在所述光斑的纵坐标与所述理论位置的纵坐标的差值小于第一差值时，记录所述垂直反射镜的偏转角度，将所述垂直反射镜的偏转角度作为所述垂直偏转角度；

控制所述垂直反射镜停止转动，根据所述理论位置的横坐标控制所述水平反射镜转动，在所述光斑的横坐标与所述理论位置的横坐标的差值小于第二差值时，记录所述水平反射镜的偏转角度，将所述水平反射镜的偏转角度作为所述水平偏转角度。

在一实施例中，所述水平反射镜为四面镜，所述激光束经所述四面镜的每个面反射时，均对应至少一个所述水平偏转角度。

在一实施例中，所述方法还包括：

确定所述扫描轨迹中各光斑的理想位置；

根据所述理想位置，以及所述光斑位置与偏转角度的对应关系，得到所述扫描装置各时刻的第三偏转角度；

根据各时刻的所述第三偏转角度控制所述扫描装置转动，使经过所述扫描装置反射的激光束在实际位置形成光斑，所述实际位置与所述理想位置的距离在预设范围，所述实际位置的光斑形成校正后的实际扫描轨迹。

在一实施例中，所述方法还包括：

获取所述激光束的出射点与所述光斑所在的平面的第一距离；

根据所述第一距离以及所述理论位置确定所述激光束的出射角度；

对每个所述第二偏转角度以及对应的出射角度进行拟合，得到出射角度与偏转角度的对应关系。

在一实施例中，所述方法还包括：

确定每个所述第一偏转角度与对应的所述第二偏转角度的角度差值；

对每个所述角度差值以及对应的所述理论位置进行拟合，得到光斑位置与角度差值的对应关系。

在一实施例中，在所述获取所述光斑移动至目标位置时，与每个所述第一偏转角度对应的第二偏转角度之前，所述方法还包括：

在所述扫描装置位于所述第一偏转角度时，在所述激光束发射预设时长后，控制相机拍摄所述光斑，根据拍摄图像确定所述光斑的第一位置；

根据所述第一位置与所述理论位置之间的距离，控制所述扫描装置转动至所述第二偏转角度。

本申请实施例的第二方面提供了一种偏转角度的校正装置，包括：

获取模块，用于获取扫描装置的至少两个第一偏转角度、在所述扫描装置的偏转角度为所述第一偏转角度时激光束经过所述扫描装置所形成的光斑所在的第一位置，以及根据所述第一偏转角度计算得到的所述光斑的理论位置；

调整模块，用于获取所述光斑从所述第一位置移动至目标位置时，与每个所述第一偏转角度对应的第二偏转角度，所述目标位置与所述理论位置的距离在预设范围；

拟合模块，用于对每个所述第二偏转角度以及对应的所述理论位置进行拟合，得到光斑位置与偏转角度的对应关系。

本申请实施例的第三方面提供了一种控制与信号处理系统，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述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上述第一方面所述的偏转角度的校正方法。

本申请实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面所述的偏转角度的校正方法。

本申请实施例的第五方面提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在电子设备上运行时，使得电子设备执行上述第一方面中任一项所述的偏转角度的校正方法。

本申请实施例的第六方面提供了一种偏转角度的校正系统，包括激光器、扫描装置以及如上述第三方面所述的控制与信号处理系统，所述激光器用于发射激光束。

本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：通过获取扫描装置的至少两个第一偏转角度，以及根据第一偏转角度计算得到的光斑的理论位置，再获取光斑移动至与理论位置的距离在预设范围的目标位置时，与每个第一偏转角度对应的第二偏转角度，对每个第二偏转角度以及对应的理论位置进行拟合，得到光斑位置与偏转角度的对应关系，根据该对应关系即可得到任意光斑位置所需要的扫描装置的偏转角度，进而使激光束的真实的扫描位置与指定的扫描位置一致，提高了扫描精度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是本申请一实施例提供的垂直反射镜和水平反射镜的设置方式示意图；

图2是本申请实施例提供的出射角度的校正方法的实现流程示意图；

图3是未进行光斑位置校正的情况下所形成的扫描轨迹；

图4是光斑位置校正后所形成的扫描轨迹；

图5是本申请实施例提供的控制与信号处理系统的结构示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

由于激光雷达的零件加工精度误差、安装精度误差等误差，使得激光雷达的激光束的真实的扫描位置与理论的扫描位置存在偏差，进而影响扫描精度。为此，本申请提供一种出射角度的校正方法，通过获取扫描装置的至少两个第一偏转角度，以及根据第一偏转角度计算得到的光斑的理论位置，再获取光斑移动至与理论位置的距离在预设范围的目标位置时，与每个第一偏转角度对应的第二偏转角度，对每个第二偏转角度以及对应的理论位置进行拟合，得到光斑位置与偏转角度的对应关系，根据该对应关系即可得到任意光斑位置所需要的扫描装置的偏转角度，进而使激光束的真实的扫描位置与指定的扫描位置一致，提高扫描精度。在指定扫描轨迹的情况下，可以使真实的扫描轨迹与指定的扫描轨迹一致，避免引起扫描轨迹畸变，进而得到均匀规则的扫描轨迹。

下面对本申请提供的出射角度的校正方法进行示例性说明。

本申请实施例提供的偏转角度的校正方法应用于偏转角度的校正系统。偏转角度的校正系统包括激光器、扫描装置以及用于执行偏转角度的校正方法的控制与信号处理系统。其中，控制与信号处理系统可以集成在雷达内部，也可以雷达外部，例如可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑等计算设备。激光器用于发射激光束，扫描装置用于调整激光束的出射方向，使得激光束在目标位置形成光斑。

其中，可以理解的是，所述扫描装置的扫描方向可以包括一个扫描方向，例如水平扫描方向或垂直扫描方向。可选地，所述扫描装置的扫描方向也可以同时包括水平扫描方向和垂直扫描方向。其中，可以理解的是，该扫描装置通过水平扫描可以调整激光束在水平方向上的出射方向；该扫描装置通过垂直扫描可以调整激光束在垂直方向上的出射方向。

其中，可以理解的是，当所述扫描装置的扫描方向包括水平和垂直两个扫描方向时，作为一种优选的实施例，所述两个扫描方向上可以独立控制。例如，作为一种可选的实施例，当所述扫描装置的扫描方向包括垂直和水平两个扫描方向时，该扫描装置可以同时包括水平反射镜和垂直反射镜，水平反射镜用于调整激光束在水平方向的出射方向，垂直反射镜用于调整激光束在垂直方向的出射方向。

其中，本申请不对所述每个方向上的扫描装置的类型进行限制。举例来说，该第一方向上的扫描装置例如可以为转镜、一维振镜、旋转平台中的任一扫描装置。第二方向上的扫描装置例如也可以为转镜、一维振镜、旋转平台中的任一扫描装置；本申请不对两个扫描方向上的任一扫描方向上的扫描装置的类型进行限制，可以理解的是，所述第一扫描方向上的扫描装置和第二扫描方向上的扫描装置的类型可以相同，也可以不同，本申请不作限制。

如图1所示，在一实施例中，垂直反射镜是一维振镜，绕第一方向往复摆动，水平反射镜是四面镜，绕第二方向旋转，第一方向和第二方向垂直。例如，在图1所示的坐标系中，第一方向是坐标系中的X轴，第二方向是坐标系中的Y轴。在垂直反射镜和水平反射镜转动的过程中，激光束依次被垂直反射镜和水平反射镜反射，在目标位置的不同位置形成光斑，实现对目标位置的扫描。

用镜片Z表示垂直反射镜，镜片Y表示水平反射镜，向量表示光束的角度，α表示镜片Z的平面与X轴的夹角，表示镜片Z的旋转角度，θ表示镜片Y的镜面法向量与Z轴的夹角，r表示镜片Y的出射光线的向量。

则r可以表示为：

不考虑误差，α＝45°，代入上式，可以得到

即出射光学的垂直角vertical_angle可以表示为：

水平角horizontal_angle可以表示为：

可以看出经过垂直反射镜和水平反射镜反射后，反射后的激光束的角度与垂直反射镜的偏转角度和水平反射镜的偏转角度不是简单的线性映射关系，而是耦合的、非线性的关系。同时，反射后的激光束垂直角度只与镜片Z的旋转角度相关，而水平角度则耦合了镜片Z的偏转角度以及镜片的偏转角度。

若考虑结构误差，用e_α表示镜片Z摆放误差角度，表示镜片Z的镜面法向量和XOZ平面的夹角的误差角度，/>表示镜片Y的镜面法向量和XOZ平面的夹角的误差角度，e_θ表示镜片Y转动过程中镜面法向量与XOZ平面的夹角的误差角度，则考虑结构误差的r可以表示为

可以看出，由于镜片Y的镜面法向量不平行于XOZ平面，存在夹角会导致出射光线的垂直角发生非线性的畸变，因此，不能通过简单的修正镜片Y的偏转角度修正该误差。通过本申请提供的出射角度的校正方法可以修正该误差。其中，本申请实施例的方案中对垂直反射镜和水平反射镜的类型和扫描方式不做唯一限制。例如，垂直反射可以为一维振镜、单面或者多面转镜、二维振镜；水平反射镜可以为一维振镜、单面或者多面转镜、二维振镜。可以理解的是，垂直方向也可以是由旋转平台带动发射装置实现的垂直扫描，水平方向也可以是旋转平台带动发射装置实现的水平扫描。

请参阅附图2，本申请一实施例提供的出射角度的校正方法包括：

S201：获取扫描装置的至少两个第一偏转角度、在所述扫描装置的偏转角度为所述第一偏转角度时激光束经过所述扫描装置所形成的光斑所在的第一位置，以及根据所述第一偏转角度计算得到的所述光斑的理论位置。

其中，在确定第一偏转角度后，控制扫描装置的偏转角度为第一偏转角度，激光束在预设平面上形成光斑，将该光斑位置作为第一位置。

可以先设定第一偏转角度，根据第一偏转角度得到理论位置，也可以先定义理论位置，根据理论位置得到第一偏转角度。

例如，在已知激光束的入射角度和第一偏转角度的情况下，可以计算出激光束的出射角度，根据出射角度以及激光束的出射点与光斑所在的预设平面的第一距离可以计算出光斑所在的位置，即理论位置。

也可以在已知理论位置以及第一距离的情况下，计算出激光束的出射角度，根据激光束的出射角度以及入射角度，可以计算出第一偏转角度。

在一实施例中，首先定义预设数量(例如16个、20个等)的理论位置，各理论位置可以位于同一个平面，每个理论位置用二维数组(即二维坐标)表示。之后，控制激光器调整位置和角度，当激光器射出的激光束在预设平面上形成的光斑与预设平面的坐标原点重合时，固定激光器的位置和角度，再测量激光束的出射点与预设平面的第一距离，即可在后续的计算过程中使用同一个第一距离，同时降低了计算出射角度以及理论位置的复杂度，提高计算效率。

在一实施例中，在确定理论位置和预设平面后，在预设平面上标记理论位置。例如根据预设平面上的坐标系以及理论位置的二维数组，确定理论位置在预设平面上的位置，进而标记理论位置，从而方便后续调整激光束形成的光斑的实际位置。

在一实施例中，扫描装置包括水平反射镜和垂直反射镜，第一偏转角度包括水平反射镜的理论角度和垂直反射镜的理论角度，在已知激光束的入射角度、水平反射镜的理论角度和垂直反射镜的理论角度的情况下，可以计算出激光束的出射角度，进而计算得到理论位置。

在另一实施例中，扫描装置包括水平反射镜，第一偏转角度仅包括水平反射镜的理论角度，在已知激光束的入射角度、水平反射镜的理论角度的情况下，可以计算出激光束的出射角度，进而计算得到理论位置。

在另一实施例中，扫描装置包括垂直反射镜，第一偏转角度仅包括垂直反射镜的理论角度，在已知激光束的入射角度、垂直反射镜的理论角度的情况下，可以计算出激光束的出射角度，进而计算得到理论位置。

S202：获取所述光斑从所述第一位置移动至目标位置时，与每个所述第一偏转角度对应的第二偏转角度，所述目标位置与所述理论位置的距离在预设范围。

其中，预设范围可以是指目标位置与理论位置可以达到的最小距离，也可以是预先设定的距离范围。

在一实施例中，在扫描装置的偏转角度位于第一偏转角度时，控制激光器发射激光束，在激光束发射预设时长(例如1微秒)后，控制相机拍摄激光束所形成的光斑，根据拍摄图像确定第一位置，从而使相机拍摄的光斑的位置与扫描装置在第一偏转角度时激光束所形成的光斑的位置尽可能接近，以降低计算误差。其中，可以根据光斑在预设平面的坐标系上的位置确定光斑的坐标，该坐标即表示第一位置。

在确定第一位置后，根据第一位置与理论位置之间的距离，控制扫描装置的转动幅度，使得扫描装置从第一偏转角度调整为第二偏转角度，从而使经过扫描装置反射的激光束在目标位置形成光斑。

在一实施例中，扫描装置包括水平反射镜和垂直反射镜，第二偏转角度包括水平反射镜的水平偏转角度和垂直反射镜的垂直偏转角度。根据光斑所在的第一位置，控制垂直反射镜和水平反射镜调整偏转角度，以调整光斑在预设平面上的位置，当光斑在预设平面上的位置与理论位置的距离最小时，记录此时的光斑位置，即为目标位置。示例性地，根据光斑当前所在的第一位置与预设平面上的理论位置的标记之间的距离，调整垂直反射镜的偏转角度和水平反射镜的偏转角度，直到光斑的位置与理论位置的距离最小，将该位置作为目标位置。

在确定目标位置后，记录水平反射镜的水平偏转角度和垂直反射镜的垂直偏转角度。其中，可以根据相机拍摄的图像确定光斑的位置，将拍摄目标位置前的预设时长时的垂直反射镜的偏转角度作为垂直偏转角度，水平反射镜的偏转角度作为水平偏转角度。

在一实施例中，垂直反射镜的偏转角度的变化仅会引起光斑的纵坐标发生变化，水平反射镜的偏转角度的变化仅会引起光斑的横坐标发生变化。可以先根据理论位置的纵坐标控制垂直反射镜转动，在光斑的纵坐标与理论位置的纵坐标的差值小于第一差值时，记录垂直反射镜的偏转角度。例如，控制垂直反射镜调整偏转角度，直到光斑的纵坐标与理论位置的纵坐标的差值最小，记录垂直反射镜的偏转角度，该垂直反射镜的偏转角度即为垂直偏转角度，此时光斑的纵坐标即为目标位置的纵坐标。

之后，控制垂直反射镜停止转动，根据理论位置的横坐标控制水平反射镜的偏转角度，在光斑的横坐标与理论位置的横坐标的差值小于第二差值时，记录水平反射镜的偏转角度。例如，控制水平反射镜调整偏转角度，直到光斑的横坐标与理论位置的横坐标的差值最小，记录水平反射镜的偏转角度，该水平反射镜的偏转角度即为水平偏转角度，此时光斑的横坐标即为目标位置的横坐标。

在其他实施例中，也可以同时控制垂直反射镜和水平反射镜转动，在光斑的位置与理论位置之间的直线距离最短时，停止转动，此时的垂直反射镜的偏转角度为垂直偏转角度，水平反射镜的偏转角度为水平偏转角度，光斑的位置为目标位置。

在另一实施例中，扫描装置也可以仅包括水平反射镜，对应地，第二偏转角度仅包括水平反射镜的水平偏转角度。控制与信号处理系统根据光斑所在的第一位置，控制水平反射镜调整偏转角度，以调整光斑在预设平面上的位置，当光斑在预设平面上的位置与理论位置的距离最小时，记录此时的光斑位置，即为目标位置。示例性地，根据光斑当前所在的第一位置与预设平面上的理论位置的标记之间的距离，调整水平反射镜的偏转角度，直到光斑的位置与理论位置的距离最小，将该位置作为目标位置。在确定目标位置后，记录水平反射镜的水平偏转角度。其中，可以根据相机拍摄的图像确定光斑的位置，将拍摄目标位置前的预设时长时的水平反射镜的偏转角度作为水平偏转角度。

在另一实施例中，扫描装置也可以仅包括垂直反射镜，对应地，第二偏转角度仅包括垂直反射镜的垂直偏转角度。控制与信号处理系统根据光斑所在的第一位置，控制垂直反射镜调整偏转角度，以调整光斑在预设平面上的位置，当光斑在预设平面上的位置与理论位置的距离最小时，记录此时的光斑位置，即为目标位置。示例性地，根据光斑当前所在的第一位置与预设平面上的理论位置的标记之间的距离，调整垂直反射镜的偏转角度，直到光斑的位置与理论位置的距离最小，将该位置作为目标位置。在确定目标位置后，记录垂直反射镜的垂直偏转角度。其中，可以根据相机拍摄的图像确定光斑的位置，将拍摄目标位置前的预设时长时的垂直反射镜的偏转角度作为垂直偏转角度。

S203：对每个所述第二偏转角度以及对应的所述理论位置进行拟合，得到光斑位置与偏转角度的对应关系。

具体地，每个第二偏转角度均对应一个理论位置，对多个第二偏转角度和理论位置进行拟合，得到光斑位置与偏转角度的对应关系，该对应关系为非线性的对应关系。对应关系可以是公式，公式可以是一次函数，也可以是多次函数。其中，可以采用matlab作为拟合工具进行非线性插值拟合，得到对应关系。

在一实施例中，扫描装置包括水平反射镜和垂直反射镜，在得到多个水平偏转角度和垂直偏转角度后，对每个水平偏转角度和垂直偏转角度以及对应的理论位置进行拟合，得到光斑位置与偏转角度的对应关系，根据该对应关系即可得到任意光斑位置所需要的水平偏转角度和垂直偏转角度，从而可以根据实际需要的光斑位置灵活调整水平反射镜和垂直反射镜。

在一实施例中，可以对每个理论位置和对应的垂直偏转角度进行拟合，得到光斑位置与垂直反射镜的偏转角度的对应关系，对每个理论位置和对应的水平偏转角度进行拟合，得到理论位置与水平反射镜的偏转角度的对应关系。

在另一实施例中，扫描装置包括水平反射镜，在得到多个水平偏转角度后，对每个水平偏转角度和对应的理论位置进行拟合，即可得到光斑位置与偏转角度的对应关系，根据该对应关系即可得到任意光斑位置所需要的水平偏转角度，从而可以根据实际需要的光斑位置灵活调整水平反射镜。

在另一实施例中，扫描装置包括垂直反射镜，在得到多个垂直偏转角度后，对每个垂直偏转角度和对应的理论位置进行拟合，即可得到光斑位置与偏转角度的对应关系，根据该对应关系即可得到任意光斑位置所需要的垂直偏转角度，从而可以根据实际需要的光斑位置灵活调整垂直反射镜。

在一实施例中，水平反射镜为四面镜，激光束经四面镜的每个面反射时，均对应至少一个水平偏转角度。例如，若理论位置的数量为16个，则每个面对应4个理论位置，在水平反射镜转动过程中，每个面均采集4个水平偏转角度，使得水平反射镜的各个面对应的水平偏转角度均可以得到有效拟合，从而可以提高拟合结果的准确性。

可以理解，在其他实施例中，水平反射镜也可以为三面镜、六面镜、八面镜等，可以在激光束经过每个面反射时，均对应至少一个水平偏转角度，从而使得水平反射镜的各个面对应的水平偏转角度均可以得到有效拟合，从而可以提高拟合结果的准确性。

可以理解，在其他实施例中，垂直反射镜也可以为三面镜、四面镜、六面镜、八面镜等，可以采用与上述水平反射镜一样的取值方法，在激光束经过每个面反射时，均对应至少一个垂直偏转角度，以提高后续拟合结果的准确性。

可以理解，若理论位置与水平反射镜或者垂直反射镜的偏转角度的对应关系用公式表示，可以根据水平反射镜的面数以及垂直反射镜的面数将采集的数据分为多段，对应拟合得到的公式也分为多个，每个公式对应水平反射镜的一个面，从而提高拟合结果的准确度。例如，若水平反射镜为四面镜，对应的理论位置与水平反射镜的对应关系的公式为四段。

在一实施例中，在已知激光束的出射点与光斑所在的平面(即预设平面)之间的第一距离的情况下，根据第一距离和理论位置可以确定激光束的出射角度。对每个第二偏转角度以及对应的出射角度拟合，可以得到出射角度与偏转角度的对应关系。例如，若扫描装置包括水平反射镜和垂直反射镜，可以对每个出射角度和对应的垂直偏转角度进行拟合，得到出射角度与垂直反射镜的偏转角度的对应关系，对每个出射角度和对应的水平偏转角度进行拟合，得到出射角度与水平反射镜的偏转角度的对应关系。根据该对应关系即可得到任意出射角度所需要的水平偏转角度和垂直偏转角度，实现对空间的不同位置进行准确扫描的功能。

在一实施例中，在确定第二偏转角度后，可以确定每个第一偏转角度与对应的第二偏转角度的角度差值，对每个角度差值以及对应的理论位置进行拟合，得到光斑位置与角度差值的对应关系。对于任意需要的光斑位置，根据光斑位置与角度差值的对应关系可以确定对应的角度差值，再根据光斑位置对应的理论的偏转角度与角度差值，可以得到光斑位置对应的实际偏转角度，从而可以根据不同的光斑位置对扫描装置进行不同的调节，提高了激光束的真实的扫描位置与指定的扫描位置一致性。

在一实施例中，在确定光斑位置与偏转角度的对应关系后，确定扫描轨迹中各光斑的理想位置，根据理想位置以及光斑位置与偏转角度的对应关系，可以得到扫描装置各时刻的第三偏转角度，根据各时刻的第三偏转角度控制扫描装置转动，使经过扫描装置反射的激光束在预设平面上形成光斑，光斑的位置即为实际位置，该实际位置与理想位置的距离在预设范围内，位于实际位置的光斑形成的轨迹即为校正后的实际扫描轨迹。其中，扫描轨迹中各光斑的理想位置为等间隔设置，对应地，校正后的实际扫描轨迹中，各实际位置的光斑也为等间隔设置，从而可以形成光斑排布均匀的扫描轨迹。

在一实施例中，扫描装置包括水平反射镜和垂直反射镜，对于光斑的任意理想位置，均可以根据对应关系得到对应的水平偏转角度和垂直偏转角度。根据各时刻对应的水平偏转角度控制水平反射镜转动，根据各时刻的垂直偏转角度控制垂直反射镜转动，激光束即可依次在各实际位置形成光斑，从而得到实际扫描轨迹。例如，对于任意一个理想位置，在确定水平偏转角度和垂直偏转角度后，将垂直反射镜调整至垂直偏转角度，控制水平发射镜匀速转动，当水平反射镜转动至水平偏转角度时，激光器发射激光束，从而可以在对应的实际位置形成光斑，光斑所处的实际位置可以由相机拍摄的图片确定。示例性地，若扫描轨迹中的光斑的数量为2048个，则根据对应关系可以得到2048组水平偏转角度和垂直偏转角度，根据各时刻对应的水平偏转角度控制水平反射镜转动，根据各时刻对应的垂直偏转角度控制垂直反射镜转动，即可依次形成2048个光斑，2048个光斑组成实际扫描轨迹。

在其他实施例中，扫描装置也可以仅包括水平反射镜，对于光斑的任意理想位置，均可以根据对应关系得到对应的水平偏转角度。根据各时刻对应的水平偏转角度控制水平反射镜转动，激光束即可依次在各实际位置形成光斑，从而得到实际扫描轨迹。扫描装置也可以仅包括垂直反射镜，对于光斑的任意理想位置，均可以根据对应关系得到对应的垂直偏转角度。根据各时刻对应的垂直偏转角度控制垂直反射镜转动，激光束即可依次在各实际位置形成光斑，从而得到实际扫描轨迹。

可以理解，对应关系也可以是出射角度与水平偏转角度和/或垂直偏转角度的对应关系。例如，首先确定扫描轨迹对应的各时刻的出射角度，再根据对应关系，确定各时刻对应的水平偏转角度控制水平反射镜转动，和/或根据各时刻的垂直偏转角度控制垂直反射镜转动，激光束即可依次在各实际位置形成光斑，从而得到实际扫描轨迹。

根据扫描轨迹中各光斑的理想位置以及上述对应关系得到扫描装置各时刻的第三偏转角度，可以实现对光斑位置的校正，使各时刻形成的光斑的实际位置接近理想位置，降低了由于扫描装置结构误差引入的扫描点的误差，使得各光斑组成的扫描轨迹接近理想扫描轨迹，得到更加规则的扫描轨迹，即扫描轨迹中各光斑之间的间隔更加均匀。同时，通过控制扫描装置各时刻的第三偏转角度形成实际扫描轨迹，还可以校正发射激光束经过扫描装置偏转出射所造成的误差。

例如，在确定扫描轨迹后，若未进行光斑位置校正，则水平反射镜和垂直反射镜在各时刻按照等角度间隔转动，得到如图3所示的扫描轨迹。由于水平反射镜和垂直反射镜的装置结构误差，及发射激光束经过扫描装置偏转出射所造成的误差，得到的扫描轨迹中各光斑的排布不均匀。

在确定扫描轨迹后，根据扫描轨迹中各光斑的理想位置以及上述对应关系，得的各时刻对应的水平偏转角度和垂直偏转角度。水平反射镜按照水平偏转角度转动，垂直反射镜按照垂直偏转角度转动，得的如图4所示的校正后的实际扫描轨迹。可以看出，校正后的实际扫描中各光斑的排布相对均匀。

上述实施例中，通过获取扫描装置的至少两个第一偏转角度，以及根据第一偏转角度计算得到的光斑的理论位置，再获取光斑移动至与理论位置的距离在预设范围的目标位置时，与每个第一偏转角度对应的第二偏转角度，对每个第二偏转角度以及对应的理论位置进行拟合，得到光斑位置与偏转角度的对应关系，根据该对应关系即可得到任意光斑位置所需要的扫描装置的偏转角度，进而使激光束的真实的扫描位置与指定的扫描位置一致，提高了扫描精度。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

图5是本申请实施例提供的控制与信号处理系统的结构示意图。如图5所示，该实施例的控制与信号处理系统包括：处理器51、存储器52以及存储在所述存储器52中并可在所述处理器51上运行的计算机程序53。所述处理器51执行所述计算机程序53时实现上述出射角度的校正方法实施例中的步骤，例如图2所示的步骤S201至S203。或者，所述处理器51执行所述计算机程序53时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能。

示例性的，所述计算机程序53可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器52中，并由所述处理器51执行，以完成本申请。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序53在所述控制与信号处理系统中的执行过程。

本领域技术人员可以理解，图5仅仅是控制与信号处理系统的示例，并不构成对控制与信号处理系统的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述控制与信号处理系统还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所述处理器51可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述存储器52可以是所述控制与信号处理系统的内部存储单元，例如控制与信号处理系统的硬盘或内存。所述存储器52也可以是所述控制与信号处理系统的外部存储设备，例如所述控制与信号处理系统上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器52还可以既包括所述控制与信号处理系统的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器52用于存储所述计算机程序以及所述控制与信号处理系统所需的其他程序和数据。所述存储器52还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种偏转角度的校正方法，其特征在于，包括：

获取扫描装置的至少两个第一偏转角度、在所述扫描装置的偏转角度为所述第一偏转角度时激光束经过所述扫描装置所形成的光斑所在的第一位置，以及根据所述第一偏转角度计算得到的所述光斑的理论位置；

获取所述光斑从所述第一位置移动至目标位置时，与每个所述第一偏转角度对应的第二偏转角度，所述目标位置与所述理论位置的距离在预设范围；

对每个所述第二偏转角度以及对应的所述理论位置进行拟合，得到光斑位置与偏转角度的对应关系。

2.根据权利要求1所述的偏转角度的校正方法，其特征在于，所述扫描装置包括水平反射镜和/或垂直反射镜，所述第二偏转角度包括水平反射镜的水平偏转角度和/或垂直反射镜的垂直偏转角度；所述对每个所述第二偏转角度以及对应的所述理论位置进行拟合，得到光斑位置与偏转角度的对应关系，包括：

对每个水平偏转角度和/或垂直偏转角度以及对应的所述理论位置进行拟合，得到光斑位置与水平偏转角度和/或垂直偏转角度的对应关系。

3.根据权利要求2所述的偏转角度的校正方法，其特征在于，所述第二偏转角度包括水平偏转角度和垂直偏转角度，在所述获取所述光斑移动至目标位置时，与每个所述第一偏转角度对应的第二偏转角度之前，所述方法还包括：

根据所述理论位置的纵坐标控制所述垂直反射镜转动，在所述光斑的纵坐标与所述理论位置的纵坐标的差值小于第一差值时，记录所述垂直反射镜的偏转角度，将所述垂直反射镜的偏转角度作为所述垂直偏转角度；

控制所述垂直反射镜停止转动，根据所述理论位置的横坐标控制所述水平反射镜转动，在所述光斑的横坐标与所述理论位置的横坐标的差值小于第二差值时，记录所述水平反射镜的偏转角度，将所述水平反射镜的偏转角度作为所述水平偏转角度。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述水平反射镜为四面镜，所述激光束经所述四面镜的每个面反射时，均对应至少一个所述水平偏转角度。

5.根据权利要求1所述的偏转角度的校正方法，其特征在于，所述方法还包括：

确定所述扫描轨迹中各光斑的理想位置；

根据所述理想位置，以及所述光斑位置与偏转角度的对应关系，得到所述扫描装置各时刻的第三偏转角度；

根据各时刻的所述第三偏转角度控制所述扫描装置转动，使经过所述扫描装置反射的激光束在实际位置形成光斑，所述实际位置与所述理想位置的距离在预设范围，所述实际位置的光斑形成校正后的实际扫描轨迹。

6.根据权利要求1所述的偏转角度的校正方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取所述激光束的出射点与所述光斑所在的平面的第一距离；

根据所述第一距离以及所述理论位置确定所述激光束的出射角度；

对每个所述第二偏转角度以及对应的出射角度进行拟合，得到出射角度与偏转角度的对应关系。

7.根据权利要求1所述的偏转角度的校正方法，其特征在于，所述方法还包括：

确定每个所述第一偏转角度与对应的所述第二偏转角度的角度差值；

对每个所述角度差值以及对应的所述理论位置进行拟合，得到光斑位置与角度差值的对应关系。

8.根据权利要求1所述的偏转角度的校正方法，其特征在于，在所述获取所述光斑移动至目标位置时，与每个所述第一偏转角度对应的第二偏转角度之前，所述方法还包括：

在所述扫描装置位于所述第一偏转角度时，在所述激光束发射预设时长后，控制相机拍摄所述光斑，根据拍摄图像确定所述光斑的第一位置；

根据所述第一位置与所述理论位置之间的距离，控制所述扫描装置转动至所述第二偏转角度。

9.一种控制与信号处理系统，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至8任一项所述的方法。

10.一种偏转角度的校正系统，其特征在于，包括激光器、扫描装置以及如权利要求9所述的控制与信号处理系统，所述激光器用于发射激光束。