测距系统技术方案

本发明专利技术提供了一种测距系统，包括：利用第一光束以获得测距主机与辅助测量装置的距离的绝对测距模块，绝对测距模块包括用于产生第一光束的第一发射单元、对第一光束进行调制的调制单元、用于反射第一光束并形成第一反射光束的第一反射单元、对第一光束和第一反射光束进行分束的第一分光单元、具有光学开关并用于控制第一光束的路径的开关单元、以及设置于开关单元与第一反射单元之间的第一波片，当光学开关位于第一位置，第一反射光束经由开关单元到达第一分光单元，当光学开关位于第二位置，第一光束经由开关单元到达辅助测量装置并形成第二反射光束；基于第一反射光束和第二反射光束获得测距主机与辅助测量装置的距离。光束获得测距主机与辅助测量装置的距离。光束获得测距主机与辅助测量装置的距离。

【技术实现步骤摘要】
测距系统
[0001]本申请是申请日为2021年09月15日、申请号为2021110818685、专利技术名称为具有光学开关的测距系统的专利申请的分案申请。


[0002]本专利技术涉及一种智能制造装备产业，具体涉及一种测距系统。

技术介绍

[0003]近年来，激光跟踪仪、激光绝对测距仪等测距系统受到了测量行业的广泛重视，逐渐成为测量行业应用最普遍的测量工具。但其测量精度容易受到使用环境、装置结构以及操作方式等诸多因素的影响，从而导致测量精度下降。
[0004]在目前的测距系统中，一般通过绝对测距的方式获取辅助测量装置的位置，现有的绝对测距的方法中，常利用光调制的方法计算辅助测量装置的位置，但是这种方法中的电学部件和光学部件的可能会随时间的变化而发生抖动和漂移，进而引入计算误差，为了减少误差，可以设计参考光路和测量光路，并利用参考光路和测量光路计算辅助测量装置的位置。
[0005]然而，目前的具有参考光路和测量光路的测距系统，无法有效地减小由于电学部件和光学部件的抖动和漂移而引入的误差。同时，绝对测距装置的测量速度较慢，若辅助测量装置的移动速度较快，会降低激光跟踪仪的实时跟踪效果和测量精确度，难以满足高精度测量的需求。

技术实现思路

[0006]本专利技术有鉴于上述现有技术的状况而完成，其目的在于提供一种有效减小由于电学部件和光学部件的抖动和漂移而引入的误差的具有光学开关的测距系统。
[0007]为此，本专利技术公开了一种具有光学开关的测距系统，是包括测距主机和辅助测量装置的测距系统，所述测距主机包括：利用第一光束以获得所述测距主机与所述辅助测量装置的距离的绝对测距模块、利用第二光束以获得所述辅助测量装置的位移的相对测距模块、以及用于合并所述第一光束和所述第二光束并发射至所述辅助测量装置的组合模块，所述绝对测距模块包括用于产生所述第一光束的第一发射单元、对所述第一光束进行调制的调制单元、用于反射所述第一光束并形成第一反射光束的第一反射单元、用于接收所述第一光束和所述第一反射光束并对所述第一光束和所述第一反射光束进行分束的第一分光单元、具有光学开关并用于控制所述第一光束的路径的开关单元、以及设置于所述开关单元与所述第一反射单之间的第一波片，当所述光学开关位于第一位置，所述第一光束经由所述开关单元到达第一反射单元，所述第一反射光束经由所述开关单元到达所述第一分光单元，当所述光学开关位于第二位置，所述第一光束依次经由所述开关单元和所述组合模块到达所述辅助测量装置，并形成第二反射光束，所述第二反射光束依次经由所述组合模块和所述开关单元到达所述第一分光单元，所述光学开关以预设频率在第一位置和第二
位置之间来回摆动；所述相对测距模块产生所述第二光束，所述第二光束到达所述辅助测量装置并形成第三反射光束，所述相对测距模块基于所述第三反射光束的相位变化计算所述辅助测量装置的位移。
[0008]在这种情况下，能够同时利用绝对测距和相对测距的方法获得辅助测量装置的位置。同时，由于相对测距的测距速度高于绝对测距的测距速度，能够提高测距的速度。同时，能够利用开关单元将绝对测距模块中的光路系统分成参考光路和测距光路，同时由于未使用分光镜形成参考光路和测距光路，简化了光路结构，较少了因分光镜而导致的降低了光束的强度的可能性。
[0009]另外，在本专利技术所涉及的测距系统中，可选地，所述绝对测距模块还包括设置于所述第一分光单元和所述开关单元之间的第一耦合单元、以及设置于所述第一反射单元和所述开关单元之间的第二耦合单元，所述第一耦合单元与所述开关单元通过光纤连接，所述开关单元与所述第二耦合单元通过光纤连接，所述开关单元与设置于所述组合模块的第三耦合单元通过光纤连接，所述光纤为保偏光纤。在这种情况下，能够利用第一耦合单元将第一光束耦合进保偏光纤中，进而能够令光束在光纤传播的过程中保持稳定的偏振态，同时能够利用第二耦合单元和第三耦合单元将保偏光纤中的第一光束(传输光)转变成准直光(平行光)。
[0010]另外，在本专利技术所涉及的测距系统中，可选地，所述开关单元和所述第二耦合单元之间的光纤长度与所述开关单元和所述第三耦合单元之间的光纤长度相同。在这种情况下，能够平衡绝对测距模块的参考光路和测量光路经过的光纤长度，进而能够减少因温度变化而导致的光纤光程变化造成的误差。
[0011]另外，在本专利技术所涉及的测距系统中，可选地，所述第一波片设置于所述第二耦合单元和所述第一反射单元之间，当所述光学开关位于第一位置，所述第一光束依次到达所述第二耦合单元、所述第一波片、和所述第一反射单元；当所述光学开关位于第二位置，所述第一光束到达所述组合模块并依次经过的所述第三耦合单元和第二波片；所述第一波片和所述第二波片为1/4波片。在这种情况下，第一光束和第一反射光束之间可以经过两次1/4波片进而能够使上文所述的正交的两个线偏振光(例如线偏振光a和线偏振光b)的偏振方向旋转90
°
，同时，能够利用第二波片将第一光束转变成圆偏振光，进而能够提高第一光束在大气中的抗干扰能力。
[0012]另外，在本专利技术所涉及的测距系统中，可选地，所述绝对测距模块还包括用于将光信号转换为电信号的第一传感单元，当所述光学开关位于第一位置，所述第一分光单元将所述第一反射光束反射至所述第一传感单元，当所述光学开关位于第二位置，所述第一分光单元将所述第二反射光束反射至所述第一传感单元。在这种情况下，能够将第一反射光束反射至第一传感单元，进而能够利用处理模块计算绝对测距模块的参考光路的距离为第一距离，同时能够将第二反射光束反射至第一传感单元，进而能够利用处理模块计算绝对测距模块的测量光路的距离为第二距离。
[0013]另外，在本专利技术所涉及的测距系统中，可选地，所述相对测距模块包括用于产生所述第二光束的第二发射单元、接收所述第二光束并对所述第二光束进行分束的第二分光单元、用于反射所述第二光束并形成第四反射光束的第二反射单元、以及用于接收所述第三反射光束和第四反射光束形成的干涉信息的计数单元，所述第二光束依次经由所述第二分
光单元和所述组合模块到达所述辅助测量装置并形成所述第三反射光束，所述第三反射光束和所述第四反射光束经由所述第二分光单元到达所述计数单元，在所述第二发射单元和所述第二分光单元之间设置有第三波片，所述第二分光单元和所述第二反射单元之间设置有第四波片。在这种情况下，能够利用第三反射光束和第四反射光束在第二分光单元25反射后发生干涉，进而能够根据计数单元29收集到的干涉信息判断第四反射光束的光程的变化。
[0014]另外，在本专利技术所涉及的测距系统中，可选地，所述相对测距模块还包括第四耦合单元和第五耦合单元，所述第四耦合单元设置于所述第二分光单元和所述第二反射单元之间，所述第五耦合单元设置于所述第二分光单元和所述组合模块之间，所述第四耦合单元与所述第二反射单元之间通过光纤连接，所述第五耦合单元和设置于所述组合模块的第六耦合单元通过光纤连接，所述第四耦合单元与所述第二反射单元之间的光纤长度与所述第五耦合单元和所述第六耦合单元本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种测距系统，是包括测距主机和辅助测量装置的测距系统，其特征在于，所述测距主机包括：利用第一光束以获得所述测距主机与所述辅助测量装置的距离的绝对测距模块，所述绝对测距模块包括用于产生所述第一光束的第一发射单元、对所述第一光束进行调制的调制单元、用于反射所述第一光束并形成第一反射光束的第一反射单元、用于接收所述第一光束和所述第一反射光束并对所述第一光束和所述第一反射光束进行分束的第一分光单元、具有光学开关并用于控制所述第一光束的路径的开关单元、以及设置于所述开关单元与所述第一反射单元之间的第一波片，当所述光学开关位于第一位置，所述第一光束经由所述开关单元到达所述第一反射单元，所述第一反射光束经由所述开关单元到达所述第一分光单元，当所述光学开关位于第二位置，所述第一光束经由所述开关单元到达所述辅助测量装置并形成第二反射光束，所述第二反射光束经由所述开关单元到达所述第一分光单元；基于所述第一反射光束和所述第二反射光束获得所述测距主机与所述辅助测量装置的距离。2.根据权利要求1所述的测距系统，其特征在于，所述光学开关以预设频率在所述第一位置和所述第二位置之间来回摆动。3.根据权利要求1所述的测距系统，其特征在于，所述绝对测距模块还包括用于将光信号转换为电信号的第一传感单元，当所述光学开关位于所述第一位置，所述第一分光单元将所述第一反射光束反射至所述第一传感单元，当所述光学开关位于所述第二位置，所述第一分光单元将所述第二反射光束反射至所述第一传感单元。4.根据权利要求3所述的测距系统，其特征在于，所述测距主机还包括处理模块，所述处理模块配置为根据所述第一传感单元接收的信号进行计算以获得所述辅助测量装置与所述测距主机的距离。5.根据权利要求4所述的测距系统，其特征在于，所述处理模块根据所述第一反射光束获得所...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯福荣，张和君，廖学文，张琥杰，陈源，梁志明，
申请(专利权)人：深圳市中图仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：