一种大量程高速高精度TOF测距方法技术

一种大量程高速高精度激光测距系统，其包括有主控制模块，显示电路模块，键盘电路模块，激光二极管高压驱动电路模块，脉冲激光发射电路模块，雪崩光电二极管光电转换电路模块，前级跨阻电路模块，自动增益控制放大电路模块，时间鉴别电路模块其中，激光二极管高压驱动电路模块与脉冲激光发射电路模块电控联接，激光二极管高压驱动电路模块与所述主控制模块电控联接；雪崩光电二极管光电转换电路模块，前级跨阻电路模块，自动增益控制放大电路模块及时间鉴别电路模块依次电控联接后与主控制模块电控联接，在雪崩光电二极管光电转换电路还联接有崩光电二极管高压偏置电路模块，光电二极管高压偏置电路模块与主控制模块电控联接。

【技术实现步骤摘要】
一种大量程高速高精度激光测距系统
本专利技术涉及激光测距设备制造领域，特别涉及一种大量程高速高精度激光测距系统。
技术介绍
随着当代电子技术的不断发展及普及，测距产品在日常生活以及工业控制领域的应用日益广泛，精度以及量程作为测距仪的重要性能指标越来越受到市场的重视，业内为提升测距仪这两项指标而使出的手段也是层出不穷，多种多样。传统的测距方法有测远标定法，双光路误差抵消法，放大电路AGC法，AGC即为AutomaticGainControl(自动增益控制)。测远标定法在硬件电路上以提高量程作为电路目标，主要以提高发射功率，采用较大且固定的接收放大增益，来达到提高测程的目的，但远距离虽然测到了，但近距离或者高反射时信号出现饱和失真，展宽失真等，此时测距误差较大，最终只能通过软件多点标定的办法来弥补不足，但在高低反射物间切换扔存在较大误差。双光路误差抵消法是在标定法的基础上采用APD(Avalanchephotodiode雪崩光电二极管)增益调整或LD(激光二极管)功率调整来保证近距离或高反射情况下信号不会出现饱和失真等问题，同时外光路增益改变时内光路基准能同步改变增益从而抵消增益调整带来的误差，做到既保证信号调整又不失去精度。但往往在实际应用中，只调整APD增益是远远不够的，信号在极限情况下的差异还是过大，不能满足超大量程，高精度的要求。放大电路AGC法，此方式在双光路法的基础上，在接收放大电路上做一级AGC电路来实现增益调整度扩大，同样的由于近距离或者高反时，在前级跨阻部分信号已经出现饱和、展宽，后级AGC已经失去作用，表现出的性能依然不能满足要求。由于测量精度和量程在测距仪的性能表现上基本上是矛盾的关系，原因一，测量距离近信号信噪比较高，精度高，测量距离远信号信噪比较差，精度差。原因二，为了增加测程，将发射功率提高同时将接收电路的增益提高，采用该方法时又会引人另一个问题，那就是距离近的时候由于光信号过强导致的接收信号失真，该问题会导致测距仪的盲区变大。传统的测距，信号处理方式过于保守，接收信号调整度较小，从而导致测距量程小或者测距精度较差，如何使接收信号调整度大，系统量程最大化，非线性失真最小化使目前激光测距亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述技术问题，提供一种接收信号调整度大，系统量程高，非线性失真小的激光测距系统。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种大量程高速高精度激光测距系统，其特征在于包括有主控制模块，显示电路模块，键盘电路模块，激光二极管高压驱动电路模块，脉冲激光发射电路模块，雪崩光电二极管光电转换电路模块，前级跨阻电路模块，自动增益控制放大电路模块，时间鉴别电路模块，其中，显示电路模块与键盘电路模块分别与所述主控制模块控制联接，激光二极管高压驱动电路模块与脉冲激光发射电路模块电控联接，激光二极管高压驱动电路模块与所述主控制模块电控联接；雪崩光电二极管光电转换电路模块，前级跨阻电路模块，自动增益控制放大电路模块及时间鉴别电路模块依次电控联接后与所述主控制模块电控联接，在雪崩光电二极管光电转换电路还联接有崩光电二极管高压偏置电路模块，光电二极管高压偏置电路模块与所述主控制模块电控联接。进一步地，激光二极管高压驱动电路模块包括带有反馈控制的发射高压驱动电路，该电路使用PWM芯片构成BOOST升压电路，所述主控制模块通过控制反馈回路中的电压值来实现发射高压值的调节。进一步地，雪崩光电二极管高压偏置电路模块包括由主控制模块控制的BOOST升压电路，主控制模块通过输出不同占空比的PWM波形控制BOOST升压电路的高压值的调节。进一步地，前级跨阻电路模块包括使用前级跨阻芯片将雪崩光电二极管转换出的电流信号转换为电压信号的转换电路，在该转换电路中设有多路复用器，所述主控制模块通过控制多路复用器实现跨阻增益调节。进一步地，自动增益控制放大电路模块包括两个可变增益放大器级联组成的放大电路，通过控制可变增益控制放大器的增益控制引脚调节信号增益倍数。进一步地，发射高压驱动电路包括有MOSFET管，PWM芯片，MOSFET管为N沟道MOSFET管FDC2512，PWM芯片为紧凑型的BOOST升压电路控制器MAX1523。进一步地，雪崩光电二极管高压偏置电路包括有MOSFET管，高速开关二极管，MOSFET管为N沟道MOSFET管BSS123，高速开关二极管采用BAV99。进一步地，自动增益控制放大电路模块中包括有可变增益放大器、电压跟随器，可变增益放大器采用AD603ARZ，电压跟随器采用OPA695IDBVT。本专利技术的技术效果是：通过设置多级控制电路，在每一级控制电路适当提高增益，通过合理的补偿并将每一级补偿合理的叠加。通过利用本专利技术的测距系统后，与传统的测距系统在增益调节方面的措施对比，可以控制导致测距系统所接收信号变化的主要因素，可以做到更大程度的控制接收信号的调整度，做到同一光学系统下测得更远，精度更高，很大程度上提升了产品的检测性能。利用本专利技术所制作的测距仪可适应恶劣的测量环境，在这种情况下依然可以获得较准确的检测数据。通过利用本专利技术的测距系统后，与传统的测距系统在增益调节方面的措施对比，可以控制导致测距系统所接收信号变化的主要因素，可以做到更大程度的控制接收信号的调整度，做到同一光学系统下测得更远，精度更高，很大程度上提升了产品的检测性能。利用本专利技术所制作的测距仪可适应恶劣的测量环境，在这种情况下依然可以获得较准确的检测数据。附图说明下面结合附图和实施方式对本专利技术作进一步详细说明：图1是本专利技术的原理框架图；图2是本专利技术的激光二极管高压驱动电路图；图3是本专利技术的雪崩光电二极管高压偏置电路图；图4是本专利技术的前级跨阻电路图；图5是本专利技术的自动增益控制放大电路图；具体实施方式如图1到图5所示，一种大量程高速高精度TOF测距系统，包括有主控制模块，主控制模块是为整个测距系统提供算法的控制模块，一般来说，用于设备控制的主控制模块主要是为整个测距系统提供控制算法和测量值的软件补偿算法等，本专利技术中，主控制模块上连接有显示模块电路，键盘电路模块电路，其中显示模块电路用于检测并显示测量信息，其显示方式一般包括数码管显示，液晶屏幕显示等，对于激光测距设备，有的则是在设备的光路上显示测距信息，键盘电路模块电路用于开关机和输入相关系统参数，显示模块电路，键盘电路模块电路均为传统电路，在此不作详细描述；还包括有发射回路中的激光二极管高压驱动模块电路和激光发射模块电路，激光二极管高压驱动模块电路为激光发射模块电路提供高压可控的电源，从而改变激光发射的功率；还包括有接收回路中的雪崩光电二极管高压偏置电路模块，雪崩光电二极管光电转换模块电路，前级跨阻电路模块，AGC放大电路模块，接收增益模块及TDC电路模块，其中雪崩光电二极管高压偏置电路模块为雪崩光电二极管提供高压可控的电源。如图2所示，激光二极管高压驱动电路模块包括带有反馈控制的发射高压驱动电路，该电路为使用PWM芯片构成一个BOOST升压电路，主控制模块通过控制反馈回路中的电压值来实现发射高压值的调节，从而使激光发射具备可调的功率，在一定程度上可以避免近距离或高反射时信号的饱和、展宽等失真，从而为检测精度提供了可靠保证；该电路包括有MOSF本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大量程高速高精度激光测距系统，其特征在于包括有主控制模块，显示电路模块，键盘电路模块，激光二极管高压驱动电路模块，脉冲激光发射电路模块，雪崩光电二极管光电转换电路模块，前级跨阻电路模块，自动增益控制放大电路模块，时间鉴别电路模块，其中，显示电路模块与键盘电路模块分别与所述主控制模块控制联接，激光二极管高压驱动电路模块与脉冲激光发射电路模块电控联接，激光二极管高压驱动电路模块与所述主控制模块电控联接；雪崩光电二极管光电转换电路模块，前级跨阻电路模块，自动增益控制放大电路模块及时间鉴别电路模块依次电控联接后与所述主控制模块电控联接，在雪崩光电二极管光电转换电路还联接有崩光电二极管高压偏置电路模块，光电二极管高压偏置电路模块与所述主控制模块电控联接。

【技术特征摘要】
1.一种大量程高速高精度激光测距系统，其特征在于包括有主控制模块，显示电路模块，键盘电路模块，激光二极管高压驱动电路模块，脉冲激光发射电路模块，雪崩光电二极管光电转换电路模块，前级跨阻电路模块，自动增益控制放大电路模块，时间鉴别电路模块，其中，显示电路模块与键盘电路模块分别与所述主控制模块控制联接，激光二极管高压驱动电路模块与脉冲激光发射电路模块电控联接，激光二极管高压驱动电路模块与所述主控制模块电控联接；雪崩光电二极管光电转换电路模块，前级跨阻电路模块，自动增益控制放大电路模块及时间鉴别电路模块依次电控联接后与所述主控制模块电控联接，在雪崩光电二极管光电转换电路还联接有崩光电二极管高压偏置电路模块，光电二极管高压偏置电路模块与所述主控制模块电控联接。2.根据权利要求1所述的一种大量程高速高精度激光测距系统，其特征在于所述激光二极管高压驱动电路模块包括带有反馈控制的发射高压驱动电路，该电路使用PWM芯片构成BOOST升压电路，所述主控制模块通过控制反馈回路中的电压值来实现发射高压值的调节。3.根据权利要求1所述的一种大量程高速高精度激光测距系统，其特征在于所述雪崩光电二极管高压偏置电路模块包括由主控制模块控制的BOOST升压电路，主控制模块通过输出不同占空比的PWM波形控制BOOST升压电路的...

【专利技术属性】
技术研发人员：侴智，
申请(专利权)人：深圳市迈测科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44