三角法 激光测距.pdf

第 27卷第 12期 2010年 12月 机 电 工 程 Journal o fM echan ica l E lectrical Eng inee ring Vo .l 27 No. 12 Dec. 2010 收稿日期: 2010- 03- 30 作者简介:张灵宝 ( 1982- ) ,男,浙江台州人,主要从事光机一体化方面的研究. E m ai:l zlb cu te@ 163. com 基于二分束的三角法激光测距研究 张灵宝,祝 华 (浙江工业大学 理学院,浙江 杭州 310032) 摘要: 为了实现激光测距仪小型化和低成本制作, 提出了一种新型的基于高斯光束二分束的三角法激光测距方法, 采用双 P IN管探 测器来替代传统三角法激光测距系统中的 CCD或 PSD光电检测单元, 实现光束的二分束; 利用光度学和高斯光束理论,推导出两 分束的光功率比与待测距离及发射角的关系,并通过数值计算获得其关系图,进而通过测量分束比计算出目标距离。试验结果表 明, 本方法具有结构简单、精度高、对目标物颜色深浅不敏感等优越特性, 并具有良好的应用前景。 关键词: 激光测距;三角法; 二分束;背景噪声 中图分类号: TH 744. 5; O432. 2 文献标志码: A 文章编号: 1001- 4551( 2010) 12- 0040- 04 Triangle method of laser range finding based on two section beam technology ZHANG L ing bao, ZHU Hua ( College o f Science, Zhejiang Un iversity of Techno logy, H angzhou 310032, Ch ina) Abstrac t: A im ing at rea lizing the fabr ication o fm in ia tur ized laser range finderw ith low co st, a new tr iang le m ethod fo r lase r range find ing based on the two section G aussian beam was proposed. Doub leP IN photod iode was used to acquire two section beam s, rep lac ing CCD or PSD for traditiona l tr iang lem e thod in laser range finder. The re lationships am ong the powe r ratio of two section beam s, the corresponding range and the em iss ion ang le we re derived from the pho tom etry and Gaussian beam theory. Som e figures for the above relations w ere p lo tted by u sing num erica lm ethods, and the range to the target cou ld be ca lculated from the m easured pow er ratio. The test results indicate that this m ethod is possessed o f the m er its of simp le structure, h igh reso lution and less sensitiv e to the da rkness of the targe t ob jec t. K ey words: laser range find ing; triang le m ethod; pow er ratio; backg round no ise 0 引 言 激光具有方向性好、单色性好、亮度高等特点, 因 此利用它作为测距的发射源有很多优势,比如测量速 度快、精度高、测程远等。随着半导体激光器的出现, 激光测距正向小型、快速、低功耗、低成本和人眼安全 方向发展。目前激光测距技术主要有脉冲测距、相位 测距、激光干涉法测距、激光三角法测距等 [ 1 5] 。 脉冲激光测距的主要特点是单次测量时间短、测 程远、无需合作目标、隐蔽和安全性能好。但测量精度 相对较低,一般为米级精度 [ 6 7 ] 。相位激光测距, 其特 点是测量精度高,能够达到毫米级别,但要求使用连续 激光器,单次测量时间