【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于激光相位测距，尤其涉及一种基于fpga的激光相位测距方法及系统。
技术介绍
1、自20世纪70年代第一台商用外差系统问世以来，由于外差激光干涉测量系统具有高信噪比、宽动态范围等突出优点，被广泛应用于位移和角度测量、精密传感器校准、光刻与机器人系统激光跟踪等各种应用中。而激光外差干涉测量系统的信号处理方法是实现大量程高精度测量的关键。
2、如图1所示，为了满足工程和科学对超精密测量的要求，近几十年来人们对信号处理方法进行了大量的研究。目前，精密相位测距主要采用三种方法，分别是锁相混频技术、基于锁相放大器和离散傅里叶变换技术的方法、以及基于时间间隔分析的方法。与前两种信号处理方法相比，基于时间间隔分析的方法是一种相对简单的外差干涉仪信号处理技术。测距系统主要包括两个部分：1、外差激光干涉仪测量装置与待测物体激光接收模块；2、adc与fpga信号处理模块。测距原理是通过fpga分析测量、参考信号过零的时间差来计算相位差，再通过实时累计的相位差计算位移量。具体为在待测物体静止时，系统输出的测量、参考信号的频率相等，但随...
【技术保护点】
1.一种基于FPGA的激光相位测距方法，其特征在于，首先确保激光接收模块正确安装并与外差激光干涉仪测量装置对准；测量和参考信号通过ADC模块转换为数字信号，之后利用FPGA进行数据通信和处理；在FPGA内部实现了信号处理模块以滤除毛刺和通过信号波峰的动态检测来克服低频干扰；该相位差值包含整数和小数部分，两者均被精确计算并用于最终的测距结果计算，其中考虑了激光波长、空气折射率和干涉仪的折射率常数。
2.如权利要求1所述的基于FPGA的激光相位测距方法，其特征在于，包括：
3.如权利要求2所述的基于FPGA的激光相位测距方法，其特征在于，S5具体包...
【技术特征摘要】
1.一种基于fpga的激光相位测距方法，其特征在于，首先确保激光接收模块正确安装并与外差激光干涉仪测量装置对准；测量和参考信号通过adc模块转换为数字信号，之后利用fpga进行数据通信和处理；在fpga内部实现了信号处理模块以滤除毛刺和通过信号波峰的动态检测来克服低频干扰；该相位差值包含整数和小数部分，两者均被精确计算并用于最终的测距结果计算，其中考虑了激光波长、空气折射率和干涉仪的折射率常数。
2.如权利要求1所述的基于fpga的激光相位测距方法，其特征在于，包括：
3.如权利要求2所述的基于fpga的激光相位测距方法，其特征在于，s5具体包括：每当n个fpga系统时钟上升沿(或下降沿)到来时会得到n个参考、测量信号数据，然后分别计算并输出该n个参考、测量信号的均值{(sig1+sig2+…+sign)/n}，取n＝2m，其中m＝1,2···(m<5)，作为后续步骤中实际使用的参考、测量信号。第n+1个时钟周期计算并更新均值{(sig2+sig3+…+sign+sig(n+1))/n}，以此类推，在之后的每个时钟周期都输出通过均值计算后的参考、测量信号。
4.如权利要求2所述的基于fpga的激光相位测距方法，其特征在于，s6具体包括：即时更新最近m个测量和参考信号值的最大值和最小值，m的取值为：(fpga系统时钟频率/测量信号最小频率)*6，以确保最大值和最小值能反映当前阶段系统特性；分别取测量信号和参考信号幅值区间(本文以后所提幅值区间均为测量信号和参考信号的此范围：[最小值，最大值])的p％为设定阈值，作为定位测量信号和参考信号每个周期的判定条件(可通过波峰或波谷对每个信号周期进行定位，如果使用波峰定位方式，则信号先上穿阈值，后下穿阈值，然后根据两次穿过阈值的时间对波峰进行定位，此时建议p值范围为：p∈(70,90)；如果使用波谷定位方式，则信号先下穿阈值，后上穿阈值，然后根据两次穿过阈值的时间对波谷进行定位，此时建议p值范围为：p∈(10,30)，本文使用波峰定位方式)；考虑到参考、测量信号中存在的尖峰抖动会导致对阈值误判，从而错误定位波峰或波谷的位置，所以增加防抖模块：设置标志信号flag_p，当信号值小于幅值区间的(p-3)％，则flag_p置0，当信号值大于幅值区间的(p+3)％，则flag_p置1，当信号值大于等于幅值区间的(p-3)％同时小于等于幅值区间的(p+3)％，则flag_p不变；当分别检测到输入信号值大于幅值区间的p％且flag_p为0、输入信号值小于幅值区间的p％且flag_p为1时，可以根据触发时间t1、t2来定位测量、参考信号波峰在时间轴的位置t，{t...
【专利技术属性】
技术研发人员：闻浩，张鑫，
申请(专利权)人：苏州绘熊科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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