脉冲式测距系统误差的补偿系统和补偿方法技术方案

本发明专利技术提供一种脉冲式测距系统误差的补偿系统和补偿方法，脉冲式测距系统误差的补偿系统包括电脑端、移动小车、移动小车直轨道、配合目标物、测距平台以及光能量调节装置；测距平台包括光发射装置和光接收装置；测距平台或者配合目标物设置在移动小车上，移动小车连接有移动小车驱动装置；光能量调节装置包括连续衰减滤光片、光栅、光栅检测元件。本发明专利技术根据产品自身的光机电特性，选取理论特征点进行误差校准，通过固定配合目标物移动测距平台或固定测距平台移动配合目标物的方式来改变测试距离，通过对理论特征点测距误差的测定来对全量程误差分段线性地补偿，以达到提升全量程测距精度的目的。精度的目的。精度的目的。

【技术实现步骤摘要】
脉冲式测距系统误差的补偿系统和补偿方法


[0001]本专利技术属于脉冲式测距系统
，尤其是涉及脉冲式测距系统误差的补偿系统和补偿方法。

技术介绍

[0002]脉冲式测距系统是通过对发射光源叠加特定频率，使发射光以特定脉冲的形式对外发射，计算光从发射到返回之间的时间从而得到目标物的距离。因此时间测量对于脉冲式测距系统来说是最为核心的一个环节。由于光的飞行速度特别快，所以发射光脉冲和接收光脉冲之间的时间间隔非常小。对于精密测量的应用场合时，要求脉冲式测距系统测量时间间隔的分辨率高达皮秒级。
[0003]公告号为CN109633672A的中国专利文献公开了“脉冲式激光测距系统及其测距方法”， 脉冲式激光测距方法，由发射装置发射时域上连续、频域上能够叠加的高斯脉冲信号用于激光测距，通过测量光波发出到回波被接受之间的时间差来测量距离。使用时域上连续、频域上能够叠加的高斯脉冲信号为测距光波信号，使得内光路和外光路上的回波信号可以在同一个接收装置中被顺次接收。
[0004]上述“脉冲式激光测距系统及其测距方法”存在以下问题：光电转换延时（发射光时电转光、接收光时光转电）、底层信号波形失真畸变（光电处理电路自身电器噪声、回光信号中的环境杂光影响、高频电路中的电器辐射）、内部光学串扰（机芯本体内壁反射）、信号放大器（放大电路）非线性等问题，导致测距结果与真实距离误差大，全量程误差分布呈非线性，误差没有统一的规律。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在解决以下技术问题：现有技术的脉冲式激光测距系统测距结果与真实距离误差大，全量程误差分布呈非线性，误差没有统一的规律。
[0006]本专利技术提供一种脉冲式测距系统误差的补偿系统和补偿方法，根据产品自身的光机电特性，选取理论特征点进行误差校准，通过固定配合目标物移动测距平台或固定测距平台移动配合目标物的方式来改变测试距离，通过对理论特征点测距误差的测定来对全量程误差分段线性地补偿，以达到提升全量程测距精度的目的。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：脉冲式测距系统误差的补偿系统，包括电脑端、移动小车、移动小车直轨道、配合目标物、测距平台以及光能量调节装置；所述测距平台包括光发射装置和光接收装置，所述光发射装置发射的光射向配合目标物，配合目标物反射的光被所述光接收装置接收；所述测距平台或者所述配合目标物设置在所述移动小车上，所述移动小车连接有移动小车驱动装置，电脑端控制所述移动小车驱动装置以驱动所述移动小车沿移动小车直轨道移动，使得所述测距平台/配合目标物相对于所述配合目标物/测距平台的距离发生改变；所述光能量调节装置包括连续衰减滤光片、光栅、光栅检测元件，所述连续衰减滤光片设置在光发射
装置至配合目标物的发射光路上或者配合目标物至光接收装置的接收光路上，所述连续衰减滤光片的光密度沿周向连续衰减，所述连续衰减滤光片连接有连续衰减滤光片旋转装置，电脑端控制所述连续衰减滤光片旋转装置以驱动所述连续衰减滤光片旋转，经过所述连续衰减滤光片衰减后的光被所述光栅接收，所述光栅检测元件用于检测光栅数据以识别所述连续衰减滤光片的转动角度；所述电脑端连接所述移动小车驱动装置获取目标物距离值，所述电脑端连接所述光接收装置获取回光信号能量值，所述电脑端连接所述光栅检测元件获取所述连续衰减滤光片的转动角度。
[0008]作为一种优选的技术方案，所述配合目标物设有若干个，若干个配合目标物沿垂直于所述移动小车直轨道的方向设置，所述配合目标物连接有配合目标物切换装置，所述电脑端控制所述配合目标物切换装置以驱动所述配合目标物沿垂直于所述移动小车直轨道的方向移动。
[0009]作为一种优选的技术方案，所述配合目标物设置在移动小车上，所述配合目标物切换装置包括步进电机驱动器一、步进电机一和传动丝杆，所述配合目标物底部固定连接有移动滑台，所述移动滑台与传动丝杆配合传动，所述移动小车上还设有单片机控制板和无线信号收发器一，所述电脑端连接有无线信号收发器二，电脑端连接无线信号收发器二，无线信号收发器二与无线信号收发器一之间无线通信，无线信号收发器一连接单片机控制板，单片机控制板连接步进电机驱动器一，步进电机驱动器一连接步进电机一，步进电机一连接传动丝杆。
[0010]作为一种优选的技术方案，所述配合目标物包括用于模拟良好测试条件的93%
‑
97%漫反射率柯达白板、用于模拟不良测试条件的6%
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10%漫反射率柯达灰板、用于模拟高反射率目标物的3M钻石级反光贴，93%
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97%漫反射率柯达白板、6%
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10%漫反射率柯达灰板、3M钻石级反光贴沿垂直于所述移动小车直轨道的方向设置。
[0011]作为一种优选的技术方案，所述移动小车上还固定设有若干个反射式光耦传感器一，所述移动滑台固定连接有光耦挡片，对应的配合目标物移动至光反射位置时所述光耦挡片遮挡对应的反射式光耦传感器一，所述反射式光耦传感器一连接所述单片机控制板。
[0012]作为一种优选的技术方案，所述测试平台连接有水平旋转微调台和上下俯仰微调台，所述水平旋转微调台连接所述上下俯仰微调台，所述上下俯仰微调台连接所述测试平台。
[0013]作为一种优选的技术方案，所述连续衰减滤光片旋转装置为步进电机三，所述步进电机三、光栅检测元件连接有步进电机驱动器三，所述步进电机驱动器三连接所述电脑端，所述电脑端控制步进电机三连续或点动旋转。
[0014]作为一种优选的技术方案，所述移动小车包括底盘，所述底盘包括轮子、底板、轴承座、轴承、车轴、传动齿轮组、步进电机二和步进电机驱动器二，所述步进电机二设置在所述底板底部，所述单片机控制板连接所述步进电机驱动器二，所述步进电机驱动器二连接所述步进电机二，所述步进电机二连接所述传动齿轮组，所述传动齿轮组连接所述车轴以驱动车轴转动，所述车轴固定连接所述轮子，所述轴承座固定设置在所述底板底部，所述轮子与所述轴承座通过所述轴承转动连接。
[0015]基于上述的脉冲式测距系统误差的补偿系统，本专利技术还提供一种脉冲式测距系统误差的补偿方法，包括：
1、通过旋转连续衰减滤光片模拟同类型不同测试目标物的回光能量强度变化，测试同一距离、不同回光能量强度下的测距误差，建立特定的回光能量强度与测距误差的对应关系；2、通过移动小车移动配合目标物改变测试距离，调节连续衰减滤光片使回光能量强度保持不变，测试不同距离、同一回光能量状态下的测距误差，建立特定的目标物距离与测距误差的对应关系；3、通过移动小车移动配合目标物改变测试距离，调节连续衰减滤光片至全透状态，测试同一目标物在不同距离点的误差，建立特定的目标物距离、回光能量强度、测距误差三者的对应关系；4、通过配合目标物切换装置切换配合目标物，重复上述3种测试过程，得到对应的目标物距离、回光能量强度、测距误差之间的对应关系。
[0016]采用上述技术方案后，本专利技术具有如下优点：一.通过本误差补偿系统，可以比较密集地做以上这些测试，抓取全程实际测距误本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.脉冲式测距系统误差的补偿系统，其特征在于，包括电脑端、移动小车、移动小车直轨道、配合目标物、测距平台以及光能量调节装置；所述测距平台包括光发射装置和光接收装置，所述光发射装置发射的光射向配合目标物，配合目标物反射的光被所述光接收装置接收；所述测距平台或者所述配合目标物设置在所述移动小车上，所述移动小车连接有移动小车驱动装置，电脑端控制所述移动小车驱动装置以驱动所述移动小车沿移动小车直轨道移动，使得所述测距平台/配合目标物相对于所述配合目标物/测距平台的距离发生改变；所述光能量调节装置包括连续衰减滤光片、光栅、光栅检测元件，所述连续衰减滤光片设置在光发射装置至配合目标物的发射光路上或者配合目标物至光接收装置的接收光路上，所述连续衰减滤光片的光密度沿周向连续衰减，所述连续衰减滤光片连接有连续衰减滤光片旋转装置，电脑端控制所述连续衰减滤光片旋转装置以驱动所述连续衰减滤光片旋转，经过所述连续衰减滤光片衰减后的光被所述光栅接收，所述光栅检测元件用于检测光栅数据以识别所述连续衰减滤光片的转动角度；所述电脑端连接所述移动小车驱动装置获取目标物距离值，所述电脑端连接所述光接收装置获取回光信号能量值，所述电脑端连接所述光栅检测元件获取所述连续衰减滤光片的转动角度。2.根据权利要求1所述的脉冲式测距系统误差的补偿系统，其特征在于，所述配合目标物设有若干个，若干个配合目标物沿垂直于所述移动小车直轨道的方向设置，所述配合目标物连接有配合目标物切换装置，所述电脑端控制所述配合目标物切换装置以驱动所述配合目标物沿垂直于所述移动小车直轨道的方向移动。3.根据权利要求2所述的脉冲式测距系统误差的补偿系统，其特征在于，所述配合目标物设置在移动小车上，所述配合目标物切换装置包括步进电机驱动器一、步进电机一和传动丝杆，所述配合目标物底部固定连接有移动滑台，所述移动滑台与传动丝杆配合传动，所述移动小车上还设有单片机控制板和无线信号收发器一，所述电脑端连接有无线信号收发器二，电脑端连接无线信号收发器二，无线信号收发器二与无线信号收发器一之间无线通信，无线信号收发器一连接单片机控制板，单片机控制板连接步进电机驱动器一，步进电机驱动器一连接步进电机一，步进电机一连接传动丝杆。4.根据权利要求2或3所述的脉冲式测距系统误差的补偿系统，其特征在于，所述配合目标物包括用于模拟良好测试条件的93%
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97%漫反射率柯达白板、用于模拟不良测试条件的6%
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10%漫反射率柯达灰板、用于模拟高反射率目标物的3M钻石级反光贴，93%<...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄绩，
申请(专利权)人：杭州隆硕科技有限公司，
类型：发明
国别省市：