[发明专利]一种减少激光三角位移传感器检测色差的自适应算法

说明书

本发明公开了一种减少激光三角位移传感器检测色差的自适应算法，根据半波宽度和整波宽度，计算半波宽与整波宽的比值P，再根据光斑成像大致位置确定目标比值Pgoal，通过P的调整值与积分时间的调整值之间的拟合关系式，可以迅速将积分时间调整至稳定，波形调整至理想波形。

技术领域

本发明涉及CCD积分时间调节方法领域，具体地说，特别涉及到一种减少激光三角位移传感器检测色差的自适应算法。

背景技术

近年来，基于线阵CCD的三角测距传感器的发展突飞猛进，对于传感器的精度的要求也越来越高。CCD测距原理，是利用接收光线在CCD上成像，根据CCD各像素幅值进而计算光斑质心。

当目标物反射率不同时，像素幅值也会不同。检测高反射率物体时，像素幅值过高，则不能真实反映出目标物的距离信息；检测低反射率物体时，像素幅值过小，信噪比低，误差较大。并且，同一距离下不同反射率的目标物测得的距离差别较大，即色差较大。在实际应用中，目标物种类繁多，因此需要测距产品自身能够根据目标物的变化调节相关参数，减小色差，提高产品精度。

调整像素信号幅值可以通过调整CCD积分时间来实现，其原理为：

设定一个目标幅值，当信号幅值大于目标幅值，则积分时间减小；当幅值小于目标幅值，则积分时间增大，直至信号幅值与目标幅值相当，或落在目标幅值附近的规定区域内。各方法的区别在于调整过程不同。主要几种方法为：

1)粗调+细调：当幅值与目标幅值相差较大时，积分时间调整跨度大(例如以ms级别调整)，相差较小时，积分时间调整幅度较小(例如以us级别调整)。

2)按档位调整：定义几个档位，每个档位对应一个积分时间。幅值小于目标幅值时，档位增加；幅值大于目标幅值时，档位减小。

上述方法的缺陷在于：

1)粗调+细调方法调整速度很慢，需要十几帧甚至几十帧才能调整到位。

2)按档位调整对于档位的定义要求严格，档位之间相差太远，则会导致某位置积分时间突变，距离断层；档位之间相差太近，则调整速度慢，可能存在某个位置，积分时间在两档之间来回调整的情况。

另外，上述两种方法都属于基于幅值调节积分时间的方法，像素幅值受噪声、环境光等影响较大，调节并不稳定。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种减少激光三角位移传感器检测色差的自适应算法，具有以下的创新点。

1.基于波形有效区域半波宽与整波宽比值P作为积分时间调节的标准。

由于板卡颜色和材质不同，反射的光斑成像后幅值、形状也不同。将半波宽与整波宽的比值P作为积分时间调节标准，可将成像波形的形状调整至一致，进而减小对板卡颜色材质的敏感性。

2.比值P设置为波形刚刚达到饱和的位置，调整后的波形形状优美稳定。

波形刚刚达到饱和时，形状优美稳定，信噪比高。将P设置为波形刚刚达到饱和的位置，计算出的距离信息更稳定。

3.根据光斑在CCD不同位置成像宽度不同，对P值进行匹配。

目标物距离不同时，光斑在CCD上成像位置不同，成像的大小也不同。距离越近，成像光斑越大，有效区域越宽；反之距离越远，有效区域越窄。对比值P进行调整，从而更好地适应成像规律。

4.根据拟合公式进行积分时间调节，调节速度快。

半波宽度(即饱和点数)与目标点数的差值，与积分时间调整值可以建立起函数关系，根据函数关系直接进行积分时间计算，积分时间可快速调节至稳定。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：