機(jī)載掃描激光測(cè)距系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種將光學(xué)系統(tǒng)與激光測(cè)距系統(tǒng)相融合的機(jī)載掃描激光測(cè)距儀，尤其涉及一種機(jī)載掃描激光測(cè)距系統(tǒng)，屬于激光掃描領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]掃描機(jī)載激光雷達(dá)平臺(tái)速度變化、姿態(tài)抖動(dòng)、掃描鏡振動(dòng)以及載荷內(nèi)部掃描機(jī)構(gòu)的控制誤差等引起的激光束指向誤差將導(dǎo)致點(diǎn)云數(shù)據(jù)的坐標(biāo)發(fā)生偏移，進(jìn)而引起成像的嚴(yán)重畸變。針對(duì)平臺(tái)非理想運(yùn)動(dòng)和隨機(jī)振動(dòng)進(jìn)行誤差溯源，建立機(jī)載激光雷達(dá)激光束指向誤差動(dòng)態(tài)模型，對(duì)高精度實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)成像具有重要意義。
[0003]三維激光測(cè)量技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，為空間三維信息的獲取與空間信息數(shù)字化發(fā)展提供了全新的技術(shù)手段。隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用需求的推動(dòng)，激光雷達(dá)測(cè)量技術(shù)也逐步由點(diǎn)到點(diǎn)的激光測(cè)距裝置發(fā)展到采用非接觸主動(dòng)測(cè)量方式，快速獲取物體表面大量采樣點(diǎn)三維空間坐標(biāo)的激光掃描測(cè)量技術(shù)。
[0004]目前國(guó)外對(duì)激光測(cè)距系統(tǒng)研究較為深入，但是國(guó)內(nèi)的激光測(cè)距儀器一般都只注重于硬件設(shè)備的精度，在算法上也有一定的研究，但是如何進(jìn)一步提高精度和穩(wěn)定性，沒(méi)有結(jié)合光學(xué)技術(shù)進(jìn)一步互補(bǔ)優(yōu)勢(shì)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，解決好現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，彌補(bǔ)現(xiàn)有目前市場(chǎng)上現(xiàn)有產(chǎn)品的不足。
[0006]本實(shí)用新型提供了一種機(jī)載掃描激光測(cè)距系統(tǒng)，激光測(cè)距系統(tǒng)包括激光器、采樣器、計(jì)數(shù)器、探測(cè)器、主鏡、棱鏡、掃描棱鏡、掃描電機(jī)和編碼器，在所述激光器和采樣器之間設(shè)置有轉(zhuǎn)折鏡，激光器發(fā)出的光束經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)折鏡后一路經(jīng)過(guò)棱鏡到達(dá)目標(biāo)，另一路經(jīng)過(guò)采樣器和計(jì)數(shù)器后到達(dá)探測(cè)器，目標(biāo)發(fā)射回的光束經(jīng)過(guò)掃描棱鏡后進(jìn)經(jīng)過(guò)主鏡反射后經(jīng)過(guò)次鏡后到達(dá)探測(cè)器。
[0007]優(yōu)選的，上述采樣器為主波采樣器。
[0008]優(yōu)選的，上述計(jì)數(shù)器為距離計(jì)數(shù)器。
[0009]優(yōu)選的，上述探測(cè)器為回波探測(cè)器。
[0010]本實(shí)用新型提供的機(jī)載掃描激光測(cè)距系統(tǒng)在傳統(tǒng)的激光測(cè)距儀中加入了光學(xué)棱鏡、聚光鏡，通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，提高了測(cè)距系統(tǒng)的精度和系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在高速運(yùn)動(dòng)的情況下保證了測(cè)距的各項(xiàng)性能。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]附圖標(biāo)記:1_激光器；2_轉(zhuǎn)折鏡；3_采樣器；4_計(jì)數(shù)器；5_探測(cè)器；6-主鏡；7-次鏡；8_棱鏡；9_掃描棱鏡；10_掃描電機(jī)；11_編碼器。
【具體實(shí)施方式】
[0013]為了便于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解和實(shí)施本實(shí)用新型，下面結(jié)合附圖及【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0014]由于機(jī)載平臺(tái)的高速運(yùn)動(dòng),激光束經(jīng)掃描鏡反射后的出射光束方向與設(shè)計(jì)方向存在偏差，即產(chǎn)生激光束指向誤差。激光束指向誤差的來(lái)源很多，包括激光束發(fā)散與脈沖展寬、光機(jī)電掃描系統(tǒng)誤差、大氣湍流和擾動(dòng)等。對(duì)不同原因進(jìn)行分析，并對(duì)它們的影響進(jìn)行研究，是建立運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下復(fù)雜高階多模機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)誤差及隨機(jī)誤差模型的基礎(chǔ)。
[0015]本實(shí)用新型提供的激光測(cè)距系統(tǒng)組成如圖1所示，包括激光器1、采樣器3、計(jì)數(shù)器4、探測(cè)器5、主鏡6、棱鏡8、掃描棱鏡9、掃描電機(jī)10和編碼器11,在所述激光器I和米樣器3之間設(shè)置有轉(zhuǎn)折鏡2，激光器I發(fā)出的光束經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)折鏡2后一路經(jīng)過(guò)棱鏡8到達(dá)目標(biāo)，另一路經(jīng)過(guò)采樣器3和計(jì)數(shù)器4后到達(dá)探測(cè)器5，目標(biāo)發(fā)射回的光束經(jīng)過(guò)掃描棱鏡9后進(jìn)經(jīng)過(guò)主鏡6反射后經(jīng)過(guò)次鏡7后到達(dá)探測(cè)器5。編碼器11與掃描電機(jī)10連接，掃描電機(jī)10驅(qū)動(dòng)掃描棱鏡9。其中，主鏡6為凹面聚光鏡,次鏡7為凸面鏡,棱鏡8為直角棱鏡,米樣器3為主波采樣器，計(jì)數(shù)器4為距離計(jì)數(shù)器，探測(cè)器5為回波探測(cè)器。
[0016]掃描棱鏡在掃描電機(jī)的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，與此同時(shí)，編碼器也隨著掃描棱鏡同步轉(zhuǎn)動(dòng)而同步觸發(fā)脈沖發(fā)送到激光器控制器和激光探測(cè)等電子學(xué)系統(tǒng)中。當(dāng)掃描棱鏡朝向天底方向某一個(gè)視場(chǎng)范圍內(nèi)時(shí)，激光器在控制器的觸發(fā)下輸出激光脈沖，探測(cè)電路由同步脈沖控制而達(dá)到一定工作狀態(tài)。發(fā)射激光束首先經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)折鏡到達(dá)棱鏡，再經(jīng)過(guò)掃描棱鏡到達(dá)地面目標(biāo)，然后地面目標(biāo)的后向散射回波通過(guò)掃描棱鏡到達(dá)接收望遠(yuǎn)鏡主鏡，最后望遠(yuǎn)鏡次鏡把光束匯聚到回波探測(cè)器上得到地面目標(biāo)的回波脈沖信號(hào)。轉(zhuǎn)折鏡的作用是讓發(fā)射激光束的大多數(shù)能量反射到棱鏡上，而讓極數(shù)能量透射到主波采樣探測(cè)器上，以獲得發(fā)射激光的主波脈沖。發(fā)射激光主波脈沖與地面目標(biāo)回波脈沖都被距離計(jì)數(shù)器接收，從而實(shí)現(xiàn)了機(jī)載掃描激光測(cè)距。
[0017]本實(shí)用新型提供的機(jī)載掃描激光測(cè)距系統(tǒng)在傳統(tǒng)的激光測(cè)距儀中加入了光學(xué)棱鏡、聚光鏡，通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，提高了測(cè)距系統(tǒng)的精度和系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在高速運(yùn)動(dòng)的情況下保證了測(cè)距的各項(xiàng)性能。
[0018]以上所述之【具體實(shí)施方式】為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施方式，并非以此限定本實(shí)用新型的具體實(shí)施范圍，本實(shí)用新型的范圍包括并不限于本【具體實(shí)施方式】，凡依照本實(shí)用新型之形狀、結(jié)構(gòu)所作的等效變化均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種機(jī)載掃描激光測(cè)距系統(tǒng)，其特征在于:所述激光測(cè)距系統(tǒng)包括激光器(I)、采樣器(3)、計(jì)數(shù)器(4)、探測(cè)器(5)、主鏡(6)、棱鏡(8)、掃描棱鏡(9)、掃描電機(jī)(10)和編碼器(11)，在所述激光器(I)和采樣器(3)之間設(shè)置有轉(zhuǎn)折鏡(2)，激光器(I)發(fā)出的光束經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)折鏡(2)后一路經(jīng)過(guò)棱鏡(8)到達(dá)目標(biāo)，另一路經(jīng)過(guò)采樣器(3)和計(jì)數(shù)器(4)后到達(dá)探測(cè)器(5)，目標(biāo)發(fā)射回的光束經(jīng)過(guò)掃描棱鏡(9)后進(jìn)經(jīng)過(guò)主鏡(6)反射后經(jīng)過(guò)次鏡(7)后到達(dá)探測(cè)器(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)載掃描激光測(cè)距系統(tǒng)，其特征在于:所述采樣器(3)為主波米樣器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)載掃描激光測(cè)距系統(tǒng)，其特征在于:所述計(jì)數(shù)器(4)為距離計(jì)數(shù)器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)載掃描激光測(cè)距系統(tǒng)，其特征在于:所述探測(cè)器(5)為回波探測(cè)器。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種機(jī)載掃描激光測(cè)距系統(tǒng)，激光測(cè)距系統(tǒng)包括激光器(1)、采樣器(3)、計(jì)數(shù)器(4)、探測(cè)器(5)、主鏡(6)、棱鏡(8)、掃描棱鏡(9)、掃描電機(jī)(10)和編碼器(11)，在所述激光器(1)和采樣器(3)之間設(shè)置有轉(zhuǎn)折鏡(2)，激光器(1)發(fā)出的光束經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)折鏡(2)后一路經(jīng)過(guò)棱鏡(8)到達(dá)目標(biāo)，另一路經(jīng)過(guò)采樣器(3)和計(jì)數(shù)器(4)后到達(dá)探測(cè)器(5)，目標(biāo)發(fā)射回的光束經(jīng)過(guò)掃描棱鏡(9)后進(jìn)經(jīng)過(guò)主鏡(6)反射后經(jīng)過(guò)次鏡(7)后到達(dá)探測(cè)器(5)。本實(shí)用新型提供的機(jī)載掃描激光測(cè)距系統(tǒng)在傳統(tǒng)的激光測(cè)距儀中加入了光學(xué)棱鏡、聚光鏡，通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，提高了測(cè)距系統(tǒng)的精度和系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在高速運(yùn)動(dòng)的情況下保證了測(cè)距的各項(xiàng)性能。
【IPC分類】G01S17-08
【公開(kāi)號(hào)】CN204269826
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420347013
【發(fā)明人】勵(lì)春亞
【申請(qǐng)人】象山星旗電器科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年4月15日
【申請(qǐng)日】2014年6月21日