本人从事激光研发及应用相关工作,对于具体使用激光来测距的原理略知一二,但题主询问的是具体算法,不知道是否跟自动化编程有关。暂且不管,等相关人士来作答。这里,本人就具体原理做一个简单回答。
激光测距的方法根据所测距离远近有多重方法。
1. 较简单的,直接发射激光脉冲,同一位置的探测器探测到反射回来的脉冲,根据时间差乘以光速除以二,即得到距离。当然远距离测量时一般无法做到像使用反射镜精确反射原光脉冲,探测器可以接收到较弱的漫反射而来的光信号,同时考虑到存在光速在空气中传播的速度变化,但是一般的,这种误差可以忽略不计了。这种方法精度可以做到米级甚至厘米级。
2. 三角法。光束以一定的角度射向被测点,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测出,反射光入射接收器的位置也可测得,根据正弦定理计算,很容易就可以算出光源与被测点的距离。如图
l可知,α、β可知,即可算得d=l*sinβ/sin(π-α-β)
3. 相位法。使用无线电频率对激光进行幅度调制,并测定调制光往返测线一次所产生的相位延迟,再根据调制光的波长,换算此相位延迟所代表的距离。即用间接方法测定出光经往返测线所需的时间。
若调制光角频率为ω,在待测量距离D上往返一次产生的相位延迟为φ,则对应时间t 可表示为:
t=φ/ω 将此关系代入上式距离D可表示为:
D=1/2 ct=1/2 c·φ/ω=c/(4πf) (Nπ+Δφ)=c/4f (N+ΔN)=U(N+) 式中:
φ——信号往返测线一次产生的总的相位延迟。
ω——调制信号的角频率,ω=2πf。
U——单位长度,数值等于1/4调制波长
N——测线所包含调制半波长个数。
Δφ——信号往返测线一次产生相位延迟不足π部分。
ΔN——测线所包含调制波不足半波长的小数部分。
ΔN=φ/ω
在给定调制和标准大气条件下,频率c/(4πf)是一个常数,此时距离的测量变成了测线所包含半波长个数的测量和不足半波长的小数部分的测量即测N或φ,由于近代精密机械加工技术和无线电测相技术的发展,已使φ的测量达到很高的精度。
为了测得不足π的相角φ,可以通过不同的方法来进行测量,通常应用较多的是延迟测相和数字测相,目前短程激光测距仪均采用数字测相原理来求得φ。
(来源ofweek相位法激光测距:相位式激光测距仪原理分析 - OFweek激光网)
4. 答友soliton提到的飞秒双光梳飞行时间法精度较高,属于比较*的学术层面的方法,工业领域还没有进行广泛应用,可以参考一些论文了解一下。以下直接引用张弘元、尉昊赟等的论文《双光梳飞行时间**距离测量》:
“我们提出一种基于非线性异步光学采样(nonlinear asynchronous optical sampling, nonlinear ASOPS)的非相干 双光梳**距离测量方法。两台光频梳重复频率上的差 异保证探测光脉冲和采样光脉冲在时域上能够重合,实 现时域光学扫描。同时,type II SHG 被用来标明探测光 脉冲在时域上的准确位置。通过探测倍频光脉冲的时间 间隔,我们可以根据飞行时间法计算得到待测距离。”
词条
词条说明
随着社会经济技术的发展,激光测距也渐渐发展成型,被广泛应用到各个行业之中。激光测距是一种强大的工业测量设备,由于无接触式长距离测量、测量精度高、测量范围广、响应速度快、在线连续测量等特点,广泛应用于各种工业用途、安全距离控制、工业自动化和生产智能管理,如集装箱定位、大型工件装配定位、江海湖河的水位测量等。然而,激光测距并不是**的,激光测距虽然能够达到客户使用时无接触长距离的测量要求,但是激光测距
激光位移传感器可以非接触测量被测物体的位置、位移等变化,主要应用于检测物的位移、厚度、振动、距离、直径等几何量的测量。按照测量原理,激光位移传感器原理分为激光三角测量法和激光回波分析法,激光三角测量法一般适用于高精度、短距离的测量,而激光回波分析法则用于远距离测量,下面分别介绍激光位移传感器原理的两种测量方式。激光位移传感器与其他位移传感器比较电涡流位移传感器分辨率:电涡流传感器的分辨率*高也可达
据麦姆斯咨询介绍,1960年世界上**台红宝石激光器问世不久,以精密测距为主要目标的激光测距(Laser Ranging)技术便随之诞生了。激光测距较早是在军事上得到运用,随后凭借其抗干扰能力强、精度高等优势,在航天航空、建筑测绘、风电行业、智能交通、工业制造等多个领域都发挥着巨大的作用。随着工业自动化和机器视觉的快速发展,在检测、测量和控制等诸多应用中,激光测距已被证明为一种非常重要的非接触式检
激光测距粗划分为两种,**种原理大致是光速和往返时间的乘积的一半,就是测距仪和被测量物体之间的距离,以激光测距仪为例;*二种是以激光位移传感器原理为原理的方法的。激光的测量方法大致有三种,脉冲法(激光回波法),相位法,三角反射法。脉冲法测量距离的精度一般是在+/- 1米左右。另外,此类测距仪的测量盲区一般是15米左右。三角法用来测量2000mm以下短程距离(行业称之为位移)时,精度较高可达1um。
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