[实用新型]自动校准光轴的激光测距机系统

说明书

本实用新型涉及自动校准光轴的激光测距机系统，包括激光器、探测器、指示光源、光轴调整装置和光轴检测装置；光轴检测装置检测接收光路指示光的位置信息、发射光路激光光束的位置信息，获取位置信息的偏差值；光轴调整装置根据偏差值对发射光路和/或接收光路的光轴进行校准。该系统还包括光纤耦合器，包括第一光纤端口、第二光纤端口和第三光纤端口，第一光纤端口用于接收回波光信号，第二光纤端口连接探测器，第三光纤端口连接指示光源。在进行光轴检测时，使指示光源发出的指示光沿接收光路路径出射；即本实用新型通过将指示光源与探测器通过光纤耦合器接入相同的光路，使指示光路的光轴与接收光路的光轴完全一致，从而达到真正的闭环反馈。

技术领域

本实用新型涉及自动校准光轴的激光测距机系统，属于激光测距光轴校准领域。

背景技术

远距离激光测距系统以及激光雷达系统等，都是利用发射激光照射到目标表面，采取大口径接收镜头收集反射回来的光信号，并且会聚在高灵敏度的APD光电探测器上，进行光信号到电信号的转换，通过对发射和接收时间差的测量，进行测距、测速和目标的识别等，在投入正式使用之前，通常会进行高精度的同轴度检测，目的是让发射光轴与接收光轴保持高精度同轴，这也是激光测距系统以及激光雷达系统高精度的重要保障。

其中，对接收光轴和发射的光轴校准的方法，有激光打点法、CCD或其它光斑位置检测器件；上述方法中都是需要在专门的光学实验室中进行，借助于特殊的外部光轴检测辅助装置来校准，这使得整个检测要求操作人员专业性较强，且附加的辅助装置一般较大，不便于野外或者实时检测，在实际工程应用上难以满足需求。

而基于上述问题，授权公告号为CN 102353950 B的中国发明专利“一种具有光轴校准功能的激光雷达光学系统及光轴校准方法”，公开的具有光轴校准功能的激光雷达光学系统，其是将具有校准功能的装置集成在激光雷达光学系统内部，不需要外部辅助装置即可完成激光发射光轴、激光信号接收光轴、目标成像瞄准光轴的一致性校准；具体的：包括激光发射镜、后向反射镜组，其中的激光发射镜安装在调整机构上，在接收光路的视场光阑和中继镜组之间外侧设置照明光源，在进行光轴校准时，将后向反射镜组和照明光源移动至光路中，分别打开照明光源和激光器，通过后向反射镜组将照明光源和激光器发出的光束经分光镜反射至CCD相机中，获得接收光轴、激光光轴的光斑位置的图像，并调整激光发射镜的位置，直至两光斑图像重合，光轴校准完成；但是，该专利存在如下问题：

1)对于后向反射镜组和照明光源，在移动过程中，由于振动、温度变化等原因，使照明光源光路与实际接收光路是否完全重合并不能保证，这样就无法保证光轴校准的准确性；

2)设置的后向反射镜组，无疑是增加了系统结构的复杂性以及成本；

3)在光轴校准时，后向反射镜组和照明光源需要分别设置移动机构，也会大大增加系统的成本以及结构的复杂性。

4)由于CCD的像元尺寸限制，光斑位置检测精度最高能达到几个微米；而对于四象限探测器，室内检测精度可以达到亚微米量级，装在系统中的检测装置接近室内环境。根据θ＝Δx/f，θ为检测精度，Δx为光斑位置检测精度，f为前端聚焦镜头焦距；可见，相同角检测精度下，CCD系统匹配的透镜组焦距是四象限所需光学镜头的10倍以上，这样必然导致系统结构的复杂。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种自动校准光轴的激光测距机系统；用于解决现有技术中的带有光轴校准的激光测距机结构复杂，不是在线自动校轴，且在进行光轴校准时未能达到真正闭环反馈，进而导致不准确的问题。

为实现上述目的，本实用新型的一种自动校准光轴的激光测距机系统的技术方案，包括激光器、探测器、指示光源、光轴调整装置和光轴检测装置；

所述激光器用于发出激光光束，激光光束传输的路径形成发射光路；

所述探测器用于检测被测目标物体的回波光信号，其中回波光信号的传输路径形成接收光路；