提高激光测距仪精度的系统和方法技术方案

本发明专利技术揭示了一种提高激光测距仪精度的系统及方法，包括负反馈系统、控制器和温度传感器，负反馈系统至少由激光发射器、反射面、光敏二极管和PWM发生器组成，控制器包括预置表和温度补偿表，控制器通过温度传感器生成的温度信号获得激光测距仪当前的环境温度，并根据预置表和温度补偿表计算出激光测距仪当前温度下适合的PWM值，控制PWM发生器输出对应的PWM值给光敏二极管，调节光敏二极管的偏置电压使其工作在适当的状态。本发明专利技术采用一个独立的负反馈系统对激光测距仪进行温度补偿，减少负反馈回路，且通过确定大密度的温度补偿表，来补偿整个系统由器件工艺差异和环境因素产生的非线性误差，降低成本、提高精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及激光测距仪补偿
，尤其是涉及一种提高激光测距仪精度的系统和方法。
技术介绍
激光测距仪的原理为：激光发射器主要通过激光管发出激光，激光经由被测物反射，由光敏二极管检测，通过计算激光发出时与检测到的时间差来确定距离。其中，激光发射器和光敏二极管在环境温度变化时，光功率和接收灵敏度会分别受到不同程度的影响。因此，目前的应用和文献中，想要激光测距仪达到一定精度的话，都会分别对激光发射器的光功率和光敏二极管接收灵敏度进行温度补偿。现有技术中一般采用两个独立的负反馈系统对激光发射器和光敏二极管这两个器件分别进行补偿，且在目前应用中，对激光发射器和光敏二极管补偿时，都会根据温度跟二者的线性关系，确定补偿公式。如在2012年11月20日申请的、专利号为201210471891.X的文献中，记载了一种提高激光测距仪精度的方法，将环境对LD和APD造成的影响分别进行补偿消除，在对APD进行补偿消除时，通过对APD的温度漂移系数测量，对APD的放大对数进行补偿，让APD放大倍数在任何温度下，放大倍数一致，从而可以保障批量生产时，产品的一致性。但是，上述现有技术一般存在以下缺点：1、对两个器件分别进行补偿的两个独立的负反馈系统在运行时一般是不同步的，这样会在导致成本增加的同时，导致整个系统没有工作在最佳的状态，从而降低了激光测距仪的精度；2、利用补偿公式的补偿方式难以保证由器件工艺差异和环境因素产生的非线性误差得到补偿，降低了激光测距仪的精度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种提高激光测距仪精度的系统及方法，采用温度补偿表来补偿由激光测距仪工艺差别和环境因素产生的非线性误差，以提高激光测距仪的精度。为实现上述目的，本专利技术提出如下技术方案：一种提高激光测距仪精度的系统，包括负反馈系统、控制器和温度传感器，所述负反馈系统至少由激光发射器、反射面、光敏二极管和PWM发生器组成，所述控制器包括预置表和温度补偿表，所述控制器通过所述温度传感器生成的温度信号获得激光测距仪当前的环境温度，并根据所述预置表和温度补偿表计算出激光测距仪当前的环境温度下适合的PWM值，控制所述PWM发生器输出对应的PWM值给所述光敏二极管，调节光敏二极管的偏置电压。优选地，所述预置表内记录在预置的特定温度下距离所述反射面不同距离所对应的PWM值；所述温度补偿表内记录一定温度范围内根据所述预置表计算出的环境温度差值和PWM差值；所述控制器通过所述温度传感器生成的温度信号获得激光测距仪当前的环境温度，并计算所述当前的环境温度与预置表内的特定温度的差值，在所述温度补偿表内查找所述温度差值对应的PWM差值，并通过所述PWM差值和预置表中的PWM值计算出当前温度下适合的PWM值，并控制所述PWM发生器输出对应的PWM值给所述光敏二极管。优选地，所述负反馈系统还包括电源信号、激光发射器驱动电路和激光接收驱动电路，所述电源信号经过激光发射器驱动电路产生激光发射器驱动信号，激光发射器驱动信号经过所述激光发射器转换为激光，所述激光在反射面上反射并由光敏二极管接收，同时，所述PWM发生器给光敏二极管提供偏置电压，所述光敏二极管将激光转换后生成的电信号，经所述激光接收驱动电路生成经过驱动后的接收信号给所述控制器，所述控制器计算电源信号发出的时刻与经过驱动后的接收信号收到的时刻的差值，确定所述激光测距仪与反射面之间的距离。本专利技术还提供了一种提高激光测距仪精度的方法，包括以下步骤：a、先后制作得到预置表和温度补偿表；b、控制器通过温度传感器生成的温度信号获得激光测距仪当前的环境温度，并根据所述预置表和温度补偿表计算出激光测距仪当前的环境温度下适合的PWM值；c、所述控制器控制PWM发生器输出对应的PWM值给光敏二极管，调整所述光敏二极管的偏置电压。优选地，步骤a中，所述预置表的制作过程包括：a1、将激光测距仪置于预置的室温下，并预置不同距离的反射面；a2、通过所述PWM发生器调整光敏二极管的偏置电压，获得所述特定温度下距离和PWM值的对照表，将其作为所述预置表。优选地，步骤a中，所述温度补偿表的制作过程包括：a3、将激光测距仪置于高低温箱内，并距离反射面特定距离，所述高低温箱内预置一定的温度范围，并每隔一定的时间间隔自动变化一个特定的温度步进；a4、所述控制器通过所述温度传感器获得激光测距仪在高低温箱内的环境温度，并通过所述PWM发生器调整光敏二极管的偏置电压，使负反馈系统的接收信号进入可检测的范围内，记录当前的环境温度值及PWM发生器输出的PWM值；a5、分别计算步骤a4得到的所述当前的环境温度值和PWM值与所述预置表内的环境温度值和PWM值的环境温度差值和PWM差值，并将这两个差值记录；a6、待所述高低温箱内温度变化一个特定的温度步进后，重复步骤a4和步骤a5，直到所述高低温箱内所有预置温度都运行完成，则得到完整的所述温度补偿表。优选地，步骤a3中，所述激光测距仪距离所述反射面10厘米，且所述高低温箱内预置-10℃～70℃的温度范围，并每隔10s的时间间隔自动变化0.1℃的温度步进。优选地，步骤b中，所述控制器通过所述温度传感器生成的温度信号获得激光测距仪当前的环境温度，并计算所述当前的环境温度与预置表内的特定温度之间的差值，在所述温度补偿表内查找所述温度差值对应的PWM差值，并通过所述PWM差值和预置表中的PWM值计算出当前温度下适合的PWM值。优选地，当距离所述反射面的距离发生变化时，所述控制器通过经驱动后的接收信号到所述预置表中查找得到对应的PWM值，并重复步骤b，重新计算出当前温度下适合的PWM值。优选地，所述温度补偿表内的环境温度差值和PWM差值之间的关系为非线性的。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术将激光发射器和光敏二极管合并为一个负反馈系统进行温度补偿，减少负反馈回路，降低成本、提高激光测距仪精度。2、本专利技术通过确定大密度的温度补偿表，来补偿整个系统由器件工艺差异和环境因素产生的非线性误差，提高了激光测距仪的精度。附图说明图1是本专利技术提高激光测距仪精度的系统的原理示意图；图2是本专利技术预置表的制作流程示意图；图3是本专利技术温度补偿表的制作流程示意图；图4是本专利技术提高激光测距仪精度的方法的流程示意图。附图标记：1、电源信号，2、激光发射器驱动电路，3、激光发射器驱动信号，4、激光发射器，5、激光，6、反射面，7、PWM发生器，8、光敏二极管，9、转换后生成的电信号，10、激光接收驱动电路，11、经过驱动后的接收信号，12、温度传感器，13、温度传感器生成的温度信号。具体实施方式下面将结合本专利技术的附图，对本专利技术实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。本专利技术揭示了一种提高激光测距仪精度的系统和方法，激光发射器和光敏二极管合并为一个负反馈系统，将激光发射器产生的光功率误差引入到光敏二极管的接收灵敏度误差中，通过同一个调节点“产生光敏二极管BIAS(偏置电压)的PWM(脉冲宽度调制)占空比”来对整个系统的误差统一进行补偿，且通过记录有环境温度变化与PWM占空比关系的温度补偿表，来补偿由器件工艺差异和环境因素产生的非线性误差，降低成本、提高了激光测距仪的精度。如图1所示，本专利技术所揭示的一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高激光测距仪精度的系统，其特征在于：包括负反馈系统、控制器和温度传感器，所述负反馈系统至少由激光发射器、反射面、光敏二极管和PWM发生器组成，所述控制器包括预置表和温度补偿表，所述控制器通过所述温度传感器生成的温度信号获得激光测距仪当前的环境温度，并根据所述预置表和温度补偿表计算出激光测距仪当前的环境温度下适合的PWM值，控制所述PWM发生器输出对应的PWM值给所述光敏二极管，调节光敏二极管的偏置电压。

【技术特征摘要】
1.一种提高激光测距仪精度的系统，其特征在于：包括负反馈系统、控制器和温度传感器，所述负反馈系统至少由激光发射器、反射面、光敏二极管和PWM发生器组成，所述控制器包括预置表和温度补偿表，所述控制器通过所述温度传感器生成的温度信号获得激光测距仪当前的环境温度，并根据所述预置表和温度补偿表计算出激光测距仪当前的环境温度下适合的PWM值，控制所述PWM发生器输出对应的PWM值给所述光敏二极管，调节光敏二极管的偏置电压。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述预置表内记录在预置的特定温度下距离所述反射面不同距离所对应的PWM值。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述温度补偿表内记录一定温度范围内根据所述预置表计算出的环境温度差值和PWM差值。4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述预置表通过将所述激光测距仪置于预置的室温下，并预置不同距离的反射面，通过所述PWM发生器调整光敏二极管的偏置电压而制作得到。5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述温度补偿表通过记录在将激光测距仪置于预置有一定的温度范围并每隔一定的时间间隔自动变化一个特定的温度步进的高低温箱内，且距离所述反射面特定距离的条件下，所述控制器计算出的所述温度范围内所有的环境温度差值和PWM差值而制作得到。6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述激光测距仪置于预置-10℃～70℃的温度范围并每隔10s的时间间隔自动变化0.1℃温度步进的高低温箱内，且距离所述反射面10厘米。7.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述温度补偿表内的环境温度差值和PWM差值之间的关系为非线性的。8.根据权利要求1～7任意一项所述的系统，其特征在于，所述负反馈系统还包括电源信号、激光发射器驱动电路和激光接收驱动电路，所述电源信号经过所述激光发射器驱动电路产生激光发射器驱动信号给所述激光发射器；所述激光接收驱动电路将所述光敏二极管发送过来的电信号生成经过驱动后的接收信号给所述控制器。9.一种基于权利要求1～8任意一项所述的提高激光测距仪精度的系统的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：a、制作得到预置表和温度补偿表；b、控制器通过温度传感器生成的温度信号获得激光测距仪当前的环境温度，并根据所述预置表和温度补偿表计算出激光测距仪当前的环境温度下适合的PWM值；c、所述控制器控制PWM发生器输出对应的P...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟臣，邢星，
申请(专利权)人：上海诺司纬光电仪器有限公司，美国西北仪器公司，
类型：发明
国别省市：上海;31