激光測(cè)距需要哪些算法來(lái)實(shí)現(xiàn)？

時(shí)間：2022-12-28作者：上海新閎電氣有限公司瀏覽：98

本人從事激光研發(fā)及應(yīng)用相關(guān)工作，對(duì)于具體使用激光來(lái)測(cè)距的原理略知一二，但題主詢問(wèn)的是具體算法，不知道是否跟自動(dòng)化編程有關(guān)。暫且不管，等相關(guān)人士來(lái)作答。這里，本人就具體原理做一個(gè)簡(jiǎn)單回答。

激光測(cè)距的方法根據(jù)所測(cè)距離遠(yuǎn)近有多重方法。

1. 較簡(jiǎn)單的，直接**激光脈沖，同一位置的探測(cè)器探測(cè)到反射回來(lái)的脈沖，根據(jù)時(shí)間差乘以光速除以二，即得到距離。當(dāng)然遠(yuǎn)距離測(cè)量時(shí)一般無(wú)法做到像使用反射鏡精確反射原光脈沖，探測(cè)器可以接收到較弱的漫反射而來(lái)的光信號(hào)，同時(shí)考慮到存在光速在空氣中傳播的速度變化，但是一般的，這種誤差可以忽略不計(jì)了。這種方法精度可以做到米級(jí)甚至厘米級(jí)。

2. 三角法。光束以一定的角度射向被測(cè)點(diǎn)，反射的光束以一定的角度反射回光源旁的接收器，反射光入射接收器的角度可以測(cè)出，反射光入射接收器的位置也可測(cè)得，根據(jù)正弦定理計(jì)算，很容易就可以算出光源與被測(cè)點(diǎn)的距離。如圖

l可知，α、β可知，即可算得d=l*sinβ/sin(π-α-β)

3. 相位法。使用無(wú)線電頻率對(duì)激光進(jìn)行幅度調(diào)制，并測(cè)定調(diào)制光往返測(cè)線一次所產(chǎn)生的相位延遲，再根據(jù)調(diào)制光的波長(zhǎng)，換算此相位延遲所代表的距離。即用間接方法測(cè)定出光經(jīng)往返測(cè)線所需的時(shí)間。

若調(diào)制光角頻率為ω，在待測(cè)量距離D上往返一次產(chǎn)生的相位延遲為φ，則對(duì)應(yīng)時(shí)間t 可表示為：

t=φ/ω 　將此關(guān)系代入上式距離D可表示為：

D=1/2 ct=1/2 c·φ/ω=c/(4πf) (Nπ+Δφ)=c/4f (N+ΔN)=U(N+) 式中：

φ——信號(hào)往返測(cè)線一次產(chǎn)生的總的相位延遲。

ω——調(diào)制信號(hào)的角頻率，ω=2πf。

U——單位長(zhǎng)度，數(shù)值等于1/4調(diào)制波長(zhǎng)

N——測(cè)線所包含調(diào)制半波長(zhǎng)個(gè)數(shù)。

Δφ——信號(hào)往返測(cè)線一次產(chǎn)生相位延遲不足π部分。

ΔN——測(cè)線所包含調(diào)制波不足半波長(zhǎng)的小數(shù)部分。

ΔN=φ/ω

在給定調(diào)制和標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下，頻率c/(4πf)是一個(gè)常數(shù)，此時(shí)距離的測(cè)量變成了測(cè)線所包含半波長(zhǎng)個(gè)數(shù)的測(cè)量和不足半波長(zhǎng)的小數(shù)部分的測(cè)量即測(cè)N或φ，由于近代精密機(jī)械加工技術(shù)和無(wú)線電測(cè)相技術(shù)的發(fā)展，已使φ的測(cè)量達(dá)到很高的精度。

為了測(cè)得不足π的相角φ，可以通過(guò)不同的方法來(lái)進(jìn)行測(cè)量，通常應(yīng)用較多的是延遲測(cè)相和數(shù)字測(cè)相，目前短程激光測(cè)距儀均采用數(shù)字測(cè)相原理來(lái)求得φ。

（來(lái)源ofweek相位法激光測(cè)距：相位式激光測(cè)距儀原理分析 - OFweek激光網(wǎng)）

4. 答友soliton提到的飛秒雙光梳飛行時(shí)間法精度較高，屬于比較*的學(xué)術(shù)層面的方法，工業(yè)領(lǐng)域還沒(méi)有進(jìn)行廣泛應(yīng)用，可以參考一些論文了解一下。以下直接引用張弘元、尉昊赟等的論文《雙光梳飛行時(shí)間**距離測(cè)量》：

“我們提出一種基于非線性異步光學(xué)采樣(nonlinear asynchronous optical sampling, nonlinear ASOPS)的非相干 雙光梳**距離測(cè)量方法。兩臺(tái)光頻梳重復(fù)頻率上的差 異保證探測(cè)光脈沖和采樣光脈沖在時(shí)域上能夠重合，實(shí) 現(xiàn)時(shí)域光學(xué)掃描。同時(shí)，type II SHG 被用來(lái)標(biāo)明探測(cè)光 脈沖在時(shí)域上的準(zhǔn)確位置。通過(guò)探測(cè)倍頻光脈沖的時(shí)間 間隔，我們可以根據(jù)飛行時(shí)間法計(jì)算得到待測(cè)距離。”


上海新閎電氣有限公司專注于開(kāi)關(guān)元件,位移傳感器,變頻器,觸摸屏,模塊等

• 詞條

  詞條說(shuō)明

• 位移傳感器特性

  又稱為線性傳感器，是一種屬于金屬感應(yīng)的線性器件，傳感器的作用是把各種被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換為電量。在生產(chǎn)過(guò)程中，位移的測(cè)量一般分為測(cè)量實(shí)物尺寸和機(jī)械位移兩種。按被測(cè)變量變換的形式不同，位移傳感器可分為模擬式和數(shù)字式兩種。模擬式又可分為物性型和結(jié)構(gòu)型兩種。常用位移傳感器以模擬式結(jié)構(gòu)型居多，包括電位器式位移傳感器、電感式位移傳感器、自整角機(jī)、電容式位移傳感器、電渦流式位移傳感器、霍爾式位移傳感器等。數(shù)字式位移

• 激光測(cè)距原理

  激光測(cè)距（laser distance measuring）是以激光器作為光源進(jìn)行測(cè)距。根據(jù)激光工作的方式分為連續(xù)激光器和脈沖激光器。氦氖、氬離子、氪鎘等氣體激光器工作于連續(xù)輸出狀態(tài)，用于相位式激光測(cè)距；雙異質(zhì)化鎵半導(dǎo)體激光器，用于紅外測(cè)距；紅寶石、釹玻璃等固體激光器，用于脈沖式激光測(cè)距。激光測(cè)距儀由于激光的單色性好、方向性強(qiáng)等特點(diǎn)，加上電子線路半導(dǎo)體化集成化，與光電測(cè)距儀相比，不僅可以日夜作業(yè)、

• 激光位移傳感器與其他位移傳感器比較

  激光位移傳感器可以非接觸測(cè)量被測(cè)物體的位置、位移等變化，主要應(yīng)用于檢測(cè)物的位移、厚度、振動(dòng)、距離、直徑等幾何量的測(cè)量。按照測(cè)量原理,激光位移傳感器原理分為激光三角測(cè)量法和激光回波分析法,激光三角測(cè)量法一般適用于高精度、短距離的測(cè)量，而激光回波分析法則用于遠(yuǎn)距離測(cè)量，下面分別介紹激光位移傳感器原理的兩種測(cè)量方式。激光位移傳感器與其他位移傳感器比較電渦流位移傳感器分辨率：電渦流傳感器的分辨率*高也可達(dá)

• 一文了解激光測(cè)距

  據(jù)麥姆斯咨詢介紹，1960年世界上**臺(tái)紅寶石激光器問(wèn)世不久，以精密測(cè)距為主要目標(biāo)的激光測(cè)距（Laser Ranging）技術(shù)便隨之誕生了。激光測(cè)距較早是在軍事上得到運(yùn)用，隨后憑借其抗干擾能力強(qiáng)、精度高等優(yōu)勢(shì)，在航天航空、建筑測(cè)繪、風(fēng)電行業(yè)、智能交通、工業(yè)制造等多個(gè)領(lǐng)域都發(fā)揮著巨大的作用。隨著工業(yè)自動(dòng)化和機(jī)器視覺(jué)的快速發(fā)展，在檢測(cè)、測(cè)量和控制等諸多應(yīng)用中，激光測(cè)距已被證明為一種非常重要的非接觸式檢