基于误差相消原理的激光测距仪检定系统及其检定方法技术方案

本发明专利技术属于几何测量装置检定装置技术领域，涉及一种激光测距仪检定装置，尤其是一种基于误差相消原理的激光测距仪检定系统及其检定方法，包括一检定台，将该检定台的固定端内安装有一固定调整装置，该固定调整装置内用于固定待检的激光测距仪，所述固定调整装置固定待检的激光测距仪后，所述检定台内安装有一自行走靶标车，该自行走靶标车内安装有移动反射器件，在所述检定台固定端位于固定调整装置的旁侧安装有反射靶和至少一个固定反射器件，所述自行走靶标车内位于移动反射器件的后端部安装有一测量反射镜，在远离固定端的检定台的端部安装有一激光干涉仪，所述测量反射镜用于反射激光干涉仪发射的激光束。

Verification system of Laser Rangefinder Based on error cancellation principle and its verification method

The invention belongs to the technical field of the geometric measurement device verification device, and relates to a laser rangefinder detection device, in particular, a laser rangefinder detection system based on the principle of error cancellation and its verification method, including a calibration platform, which is installed with a fixed adjustment device in the fixed end of the calibrating table, and the fixed adjustment device is installed. A laser range finder for fixed inspection is used, and after the fixed adjustment device is fixed to the laser range finder, a self moving target vehicle is installed in the verification table, and a mobile reflection device is installed in the self-propelled target vehicle, and at least one target and at least one side of the fixed adjustment end are installed at the fixed adjustment and mounting on the fixed end of the calibration platform. A fixed reflection device is installed in the rear end of the mobile reflection device with a measuring mirror. A laser interferometer is installed at the end of the detection platform far away from the fixed end, and the measuring mirror is used to reflect the laser beam emitted by the laser interferometer.

【技术实现步骤摘要】
基于误差相消原理的激光测距仪检定系统及其检定方法
本专利技术属于几何测量装置检定装置
，涉及一种激光测距仪检定装置，尤其是一种基于误差相消原理的激光测距仪检定系统及其检定方法。
技术介绍
随着几何量测试技术的不断发展，精密测量技术从常规尺寸测量不断向大尺寸测量发展，尤其近20年，精密测量仪器的测量范围已达到十几米、几十米乃至上百米，广泛应用于航天器、飞机、船舶、风电、水电等大型装备制造领域。目前国内应用的测量范围大于50m的仪器有：激光干涉仪(≥60m)、激光跟踪仪(跟踪距离≥60m)、脉冲式激光测距仪、光笔测量仪、手持式激光测距仪(100m)、光电测距仪、全站仪等，成为大型装备、大尺寸部件加工、检测、定位的必备工具。这些仪器大都采用激光测距的原理，测量距离远、测量精度高，这就对大尺寸测量仪器的量值溯源能力提出了迫切要求。以JJG966-2010手持式激光测距仪检定规程为例，其要求的测量范围为200m以内。因此，这类大尺寸测量仪器的检测一般要求在较大的范围内进行，但由于空间所限，普通的实验室空间根本无法满足。目前现有的测量方法在百米内大多采用室内检测的方式，如中国计量科学院建立的室内80m大长度激光比长国家标准装置和26m比长仪；中航工业北京长城计量测试技术研究所研制的35m比长装置；浙江省计量科学研究院、天津市计量监督检测科学研究院、河北省质量监督检测院分别研制的50m长度标准装置等等。除检定规范对于测量范围的限制外，室内大空间检测方式还存在一些问题：①造价十分昂贵，建设难度高，一般检测机构很难承受，以浙江省计量科学研究院为例，室内50米长度标准装置造价高达142.5万元；②占地面积大，一般实验室条件很难满足几十米甚至上百米的空间要求；③检测效率低，例如JJG966-2010手持式激光测距仪检定规程要求，50米内检测示值误差，至少需要测量12个点，一个检定员测量一台激光测距仪需要行走的路程接近600米，检测人员不堪重负。有上述内容可知，目前大于百米范围的检测多采用野外基线场方式，基线场属于国家线纹量值传递系统中的一等标准量具。但在实际检定过程汇总，野外基线场检测存在诸多问题：①基线场的建立非常困难，城市中要选定几百甚至上千米平直且无自然障碍、无人畜干扰的地带十分困难。②能找到满足上述条件的场合一定是在远离城市的地方，这给检定工作带来极大的不便，且费时费力费能源。③野外基线场在地面上或地桩上布点，仪器及反射体的架设和对线均非常吃力，不但须两个以上人员操作，而且还往往因对线不准而得不到正确可靠的结果。④野外自然气候条件下作业受天气影响相当大，由于天气变化经常造成检定效率低下，工作质量也无法提高。综上所述，针对大尺寸、远距离激光测距类仪器的检测，无论是室内的大长度标准装置还是野外基线场都存在着造价高、占地面积大、检测效率低、操作复杂等问题。如果能从技术上将测量空间缩小，甚至将野外基线场搬进普通实验室，实现长距离测距“室外检测室内化”的突破，将具有重大的研究价值和应用前景。由于远距离的测量仪器大都采用激光测量技术，这就为课题提出的通过光路折叠，完成光程倍增的实现创造了可能，将中远距离的基线场测距缩短至室内完成，将大空间的室内长距离测量缩短至小空间内的短距离测量，代表着未来的发展趋势。近年来，国内外诸多科研机构利用光路折叠的原理开展了针对激光测距类仪器检测的研究工作，比较典型的光路折叠、光程倍增的方法有如下几种：(1)2011年华南理工大学陈伟琪利用相互平行的平面反射镜固定在室内，通过激光束在平面镜间多次反射来模拟长度基线场的方法检定全站仪，平面镜之间的距离通过激光干涉仪来标定，平面镜之间的平行度和距离标定是影响检测准确度的主要因素；2015年广东省计量科学研究院的潘嘉声、黄酥等人同样利用固定式、相互平行的平面反射镜，通过全站仪与手持式激光测距仪比对测量的方法检定手持式激光测距仪，虚拟基线达100m，扩展不确定度U＝1.4mm，k＝2[20]。存在的问题：①在长距离范围内，光程标定技术难度非常大，同时大平面反射镜的平面度和反射镜之间平行度都会引入较大的测量不确定度，测量系统的稳定性差。②测距仪入射角的准确度、平面镜之间的平行度都会严重影响激光束在立体空间范围内的准确位置，导致光路调整以及反射靶捕获目标光斑异常困难，测量不易实施。③系统的测量方法尚属于离散式测量，不具有大范围连续测量的能力。(2)2013年西安理工大学李倩等人利用直角反射镜组对光线在动态空间内进行多次折叠，将50m测量距离缩短在十几米的空间内，通过全站仪标定光程来检测手持式激光测距仪的示值误差，系统的测量范围达到50米；2016年江苏省测绘产品质量监督检验站提出利用直角棱镜进行光路折叠模拟长度基线场检定全站仪，研究停留在方法设想和技术难点评估层面，未进行深入研究。申请号为2013100161742，专利名称为“手持式激光测距仪检定系统及检定方法”存在的问题：①直角反射镜组和直角棱镜的反射特性，虽然保证了激光束之间在水平面内保持平行，但在垂直面内依旧存在光束平行性保证问题，尤其是托板在动态移动过程中，光束的位置约束十分困难。②系统中实现四倍光程需要三组直角反射器件，共6个反射镜，结构过于复杂。移动过程中，反射镜之间的垂直度、镜组之间的位置度都会导致测量不准确，影响系统的测量稳定性。(3)中国地震局地球物理研究所杨维芳的博士论文中提出利用角锥棱镜阵列建立虚拟长基线的方法，指出用25个角锥棱镜在室内40m的距离上建立1km长的基线是可行的。同样存在着结构复杂、光程标定困难、测量重复性差、不易操作、不具有连续测量能力等问题。但值得借鉴的是反射器件利用角锥棱镜的逆向反射特性保证了激光束在空间范围的平行性，使得光线准直约束变得简单易行。(4)另外武汉乐通光电有限公司高新技术研究所利用光纤放入室内来代替野外基线来检测激光测距仪，提出了非常好的技术方案。但在调研中发现，光束在光纤内呈随机反射状态，每一光程段的长度都是随机的，光纤任意的折转曲率和折弯角度都将直接引入误差，不具有可操作性，实验处于探究阶段。综上所述，目前光程倍增的方法尚缺乏能够应用到一线检测的准确度高的测量方法，存在着光程标定技术难度大、系统结构复杂、测量稳定性差、操作困难等问题，激光束在折叠过程中的位置约束是提高测量准确度的关键，尤其是反射器件在动态移动过程中如何提高激光束的自适应能力需要进一步探究。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构合理，测量稳定性强，便于操作，激光束测量准确度高的一种基于误差相消原理的激光测距仪检定系统及其检定方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的：基于误差相消原理的激光测距仪检定系统，包括一检定台，将该检定台的一侧端部设置为固定端，所述固定端内安装有一固定调整装置，该固定调整装置内用于固定待检的激光测距仪，所述固定调整装置固定待检的激光测距仪后，该激光测距仪的出射端与检定台延伸方向相平行，所述检定台内安装有一自行走靶标车，该自行走靶标车可沿检定台在水平方向内往复移动，其特征在于：所述自行走靶标车内安装有移动反射器件，在所述检定台固定端位于固定调整装置的旁侧安装有反射靶和至少一个固定反射器件，所述自行走靶标车内位于移动反射器件的后端部安本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于误差相消原理的激光测距仪检定系统，包括一检定台，将该检定台的一侧端部设置为固定端，所述固定端内安装有一固定调整装置，该固定调整装置内用于固定待检的激光测距仪，所述固定调整装置固定待检的激光测距仪后，该激光测距仪的出射端与检定台延伸方向相平行，所述检定台内安装有一自行走靶标车，该自行走靶标车可沿检定台在水平方向内往复移动，其特征在于：所述自行走靶标车内安装有移动反射器件，在所述检定台固定端位于固定调整装置的旁侧安装有反射靶和至少一个固定反射器件，所述自行走靶标车内位于移动反射器件的后端部安装有一测量反射镜，在远离固定端的检定台的端部安装有一激光干涉仪，所述测量反射镜用于反射激光干涉仪发射的激光束，在激光干涉仪和测量反射镜之间的光路内安装有一分光镜。

【技术特征摘要】
1.基于误差相消原理的激光测距仪检定系统，包括一检定台，将该检定台的一侧端部设置为固定端，所述固定端内安装有一固定调整装置，该固定调整装置内用于固定待检的激光测距仪，所述固定调整装置固定待检的激光测距仪后，该激光测距仪的出射端与检定台延伸方向相平行，所述检定台内安装有一自行走靶标车，该自行走靶标车可沿检定台在水平方向内往复移动，其特征在于：所述自行走靶标车内安装有移动反射器件，在所述检定台固定端位于固定调整装置的旁侧安装有反射靶和至少一个固定反射器件，所述自行走靶标车内位于移动反射器件的后端部安装有一测量反射镜，在远离固定端的检定台的端部安装有一激光干涉仪，所述测量反射镜用于反射激光干涉仪发射的激光束，在激光干涉仪和测量反射镜之间的光路内安装有一分光镜。2.根据权利要求1所述的基于误差相消原理的激光测距仪检定系统，其特征在于：每个固定反射器件均接收移动反射器件反射的激光束，并将激光束再次反射至固定反射器件，由激光测距仪发射的激光束，在移动反射器件和每个固定反射器件之间发生反射后，最终经移动反射器件反射至反射靶表面。3.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘红光，路瑞军，李青，
申请(专利权)人：天津市计量监督检测科学研究院，
类型：发明
国别省市：天津,12