[实用新型]激光几何定距装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及定距装置，尤其涉及一种激光几何定距装置。

背景技术

目前应用最为广泛激光测距和定距技术是测量激光脉冲在测距仪和目标之间的飞行时间实现的，这种方法依靠超短的激光脉冲和高精度的计时技术。由于光速太快，这种方法在近距离(如100米以内)的测距定距精度难以提高。另外一种方法是利用激光光束的准直性，能够进行几何测距和定距。由于激光光束的准直性非常好，在很远的距离仍然能保持很小的光斑，而成像聚焦系统可以将远距离的光斑汇聚到一个非常小的探测区域，因此从原理上讲，这种几何测距和定距方法在近距离时具有很高的精度，但是由于物体的反射特性相差很大，而且大气扰动引起光强的改变，都会导致测量精度的下降。本实用新型旨在解决这种由于物体反射特性变化和大气扰动引起的几何定距精度下降的问题。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种激光几何定距装置。

激光几何定距装置包括激光器、光学聚焦透镜、光接收器、信号处理器、第一探测器、第二探测器，在一光轴上设有光学聚焦透镜、光接收器，在与一光轴相交的另一光轴上设有激光器，光接收器上设有第一探测器、第二探测器，光接收器与信号处理器相连接，信号处理器包括相连接的信号放大器、采样器、单片机处理器，信号处理器与激光器相连接。

本实用新型根据两个探测器探测到的光强差别，判断物体到定距系统的距离，可以有效解决大气扰动和物体反射特性不同引起的测量误差。

附图说明

图1是激光几何定距装置的结构示意图；

图2是两个探测器与几何成像关系的示意图；

图3是两个探测器与聚焦成像光斑几何位置关系的示意图；

图4是两个探测器获得的光强信号随目标距离变化的示意图；

图中：激光器1、光学聚焦透镜2、光接收器3、信号处理器4、探测器5、探测器6、信号放大器7、采样器8、单片机处理器9、反射光聚焦成像光斑10。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

如图1所示，激光几何定距装置包括激光器1、光学聚焦透镜2、光接收器3、信号处理器4、第一探测器5、第二探测器6，在一光轴上设有光学聚焦透镜2、光接收器3，在与一光轴相交的另一光轴上设有激光器1，光接收器3上设有第一探测器5、第二探测器6，光接收器3与信号处理器4相连接，信号处理器4包括相连接的信号放大器7、采样器8、单片机处理器9，信号处理器4与激光器1相连接。

它是一个利用激光光束准直特性实现几何定距的系统，首先由激光器1产生一个准直的激光光束，激光光束照射在物体上形成一个小的光斑，物体反射的光经过光学聚焦透镜2的聚焦，成像在光接收器3上，光接收器3由两个相隔一定间距的第一探测器5和第二探测器6构成。图2给出了两个探测器经过聚焦透镜的成像关系示意图，由于两个探测器不在同一位置，因此经过同一个聚焦透镜2能在探测器上成像的区域也不同，其中虚线表示能够聚焦到探测器5上区域边界，实线表示能够聚焦到探测器6上区域边界，激光光束用点划线表示。

如图2所示，ABCD表示激光光束的反射光能在第一探测器5上成像的区域，EFGH表示反射光能在第二探测器6上成像的区域，而CDEF的区域表示能够在两个探测器上同时成像的区域。当物体由远到近进入到成像区域的G点之后，激光光束在物体上的反射光会首先聚焦到第二探测器6上，此时第二探测器6能够测到光信号，当物体逐渐靠近，光强逐渐增强。当物体靠近到C点时，反射光开始聚焦到在第一探测器5上，此时两个探测器都能探测到光强信号，当物体处于C和E点之间的某个位置时，两个探测器探测到的光强相同，反射光的成像光斑。

如图3所示，由于激光光束的光斑非常小，因此CE两点之间的距离一般非常小，这样确定物体的位置能达到非常高的精度。

图4给出了一个利用这一系统测得的物体反射光强与距离之间变化的曲线，其中实线是第一探测器5测得的光强，虚线是第二探测器6测得的光强，两条线相交在2.15米的位置，误差小于±0.05米。由于成像在两个探测器上的反射光来自于物体的同一点，并且经过同样的路径，这样物体的反射特性以及大气的扰动都不会影响到测量结果。这种方法有效地提高了测量精度和抗干扰能力。