激光三角测距系统
《激光三角法物体轮廓的三维测量系统》范文
《激光三角法物体轮廓的三维测量系统》篇一一、引言随着科技的不断进步，三维测量技术在工业制造、医学诊断、安全监控等领域的应用越来越广泛。
激光三角法作为一种重要的三维测量技术，具有高精度、高效率、非接触式等优点，在物体轮廓测量领域具有广泛的应用前景。
本文将详细介绍激光三角法物体轮廓的三维测量系统，包括其原理、构成、工作流程、优缺点及未来发展趋势。
二、激光三角法原理激光三角法是一种利用激光束投射到物体表面，通过测量激光束的偏转角度和距离变化来获取物体轮廓信息的方法。
其基本原理是：将一束激光投射到物体表面，根据物体表面的形状和位置变化，反射光会发生偏转，通过测量偏转角度和距离变化，可以推算出物体表面的轮廓信息。
三、系统构成激光三角法物体轮廓的三维测量系统主要由激光器、光学镜头、图像传感器、计算机等部分组成。
其中，激光器用于产生激光束；光学镜头用于将激光束投射到物体表面并收集反射光；图像传感器用于捕捉反射光的光斑图像；计算机则负责处理图像数据，提取出物体表面的轮廓信息。
四、工作流程1. 激光器发出激光束，经过光学镜头投射到物体表面。
2. 反射光经过光学镜头收集后，形成光斑图像，被图像传感器捕捉。
3. 计算机对光斑图像进行处理，提取出光斑的形状和位置信息。
4. 根据激光三角法的原理，计算机推算出物体表面的轮廓信息。
5. 将测量结果以三维模型的形式呈现出来。
五、系统优缺点优点：1. 高精度：激光三角法具有较高的测量精度，能够满足大部分工业应用的需求。
2. 高效率：系统可以快速地获取物体表面的轮廓信息，提高工作效率。
3. 非接触式：系统采用非接触式测量，不会对物体造成损伤。
4. 灵活性强：可以适用于各种形状和尺寸的物体测量。
缺点：1. 对环境要求较高：如光线、温度等会影响测量结果。
2. 对操作人员技能要求较高：需要专业人员进行操作和维护。
3. 无法测量透明或反光性强的物体。
六、未来发展趋势随着科技的不断发展，激光三角法物体轮廓的三维测量系统将朝着更高的精度、更快的速度、更广泛的应用领域发展。
激光三角测量法 原理 优点和不足
激光三角测量法原理优点和不足
激光三角测量法是一种利用激光束进行测量的方法，其原理是
利用三角学原理和激光束的传播特性来测量目标物体的距离和形状。
该方法通过测量激光束从发射到接收的时间来计算目标物体与测量
仪器的距离，进而实现对目标物体的测量。
激光三角测量法的优点包括测量精度高、测量速度快、非接触
式测量、适用于远距离测量等。
由于激光束具有很好的指向性和单
色性，因此可以实现对目标物体的精确测量。
同时，激光测量仪器
可以实现对移动目标的实时测量，适用于工业生产线上的自动化测量。
此外，激光三角测量法还可以应用于复杂环境下的测量，例如
测量高温、高压或危险环境中的目标物体。
然而，激光三角测量法也存在一些不足之处。
首先，激光测量
仪器的成本较高，对于一般用户而言可能难以承受。
其次，激光测
量对环境的要求较高，如大气湍流、雾霾等都会影响激光束的传播
和测量精度。
此外，激光测量还存在对目标物体表面特性的要求，
如对于粗糙、不规则表面的目标物体，激光测量的精度可能会受到
影响。
综上所述，激光三角测量法通过利用激光束进行测量，具有测量精度高、测量速度快等优点，但也存在成本较高、对环境和目标物体表面特性要求较高等不足之处。
在实际应用中，需要根据具体情况综合考虑其优缺点，选择合适的测量方法。
激光位移传感器三角法位移测量原理的流程讲解
文章标题：深度探讨激光位移传感器三角法位移测量原理激光位移传感器是一种常用的高精度位移测量设备，其原理基于三角法。
在工业生产和科学研究中，激光位移传感器被广泛应用于各种需要精密测量的领域，如机械加工、材料测试、建筑工程等。
本文将从深度和广度的角度对激光位移传感器三角法位移测量原理进行全面探讨，旨在帮助读者全面理解和掌握这一重要原理。
一、激光位移传感器的工作原理激光位移传感器是通过激光束测量目标物体表面到传感器本体的距离，从而实现对目标物体位移的测量。
激光位移传感器内部包含激光器、接收器和信号处理器等关键部件，其工作原理基于激光的反射和回波时间的测量。
激光位移传感器能够实现高精度的位移测量，其原理基于三角法。
二、激光位移传感器三角法位移测量原理的流程讲解2.1 发射激光束当激光位移传感器开始工作时，激光器内的激光束被发射出去，同时记录下发射的时间t1。
2.2 激光束照射目标物体激光束照射到目标物体表面后，被反射回激光位移传感器，同时记录下接收的时间t2。
2.3 计算激光束的传播时间利用激光发射和接收的时间差Δt=t2-t1，结合光速c，可以计算出激光束的传播时间。
根据传播时间和光速的关系，可以得到激光束从传感器到目标物体表面再返回传感器的距离。
2.4 计算目标物体的位移通过测量激光束的传播时间和目标物体的距离，可以计算出目标物体的位移。
激光位移传感器利用三角法原理，通过测量激光束的传播时间和目标物体的距离，实现对目标物体位移的精确测量。
三、总结回顾激光位移传感器的三角法位移测量原理是基于激光的反射和回波时间的测量，通过测量激光束的传播时间和目标物体的距离，实现对目标物体位移的精确测量。
这一原理在工业生产和科学研究中具有重要的应用价值，对于提高生产效率和实现精密测量起着至关重要的作用。
对激光位移传感器三角法位移测量原理进行深入的了解和掌握，对于工程技术人员和科研人员来说是至关重要的。
个人观点与理解经过对激光位移传感器三角法位移测量原理的深入研究和思考，我认为这一原理的实现过程虽然复杂，但其基本原理是相对简单的。
激光三角法测距原理研究
《激光三角法测距原理研究》摘要：文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2020）22-0242-03，对于激光三角法测距的原理的研究可以为激光三角法的实际测量提供良好的指导作用，本文在研究激光三角法测距的原理的过程中对激光三角法测距的已有光路与重要器件进行分析，找出各方案的特点吴博文冯国强摘要：激光三角法测距是一种以激光为光源的非接触式测量方法，其测量速度快、精度高，已被广泛的应用于工业生产检测领域。
本文首先介绍了激光三角法测距的基本原理;然后对不同的测量方案例如直射式和斜射式单点激光三角法测距进行系统的分析和比较;其次对各个测量方案的优缺点、各方案中采用的光电仪器的作用与优劣，以及影响激光三角法测量结果的因素与其解决方法进行了归纳和分析。
Abstract： Laser triangulation is a non - contact measuring method with laser as the light source. It has been widely used in the field of industrial production inspection. This paper first introduces the basic principle of laser triangulation method， and then analyzes and compares the different measurement schemes such as direct beam and oblique beam single point laser triangulation method. Secondly， the advantages and disadvantages of each measurement scheme， the functions and advantages and disadvantages of the photoelectric instruments used in each scheme，as well as the factors affecting the measurement results of laser triangulation method and their solutions are summarized and analyzed. Finally， an improved laser triangulation measurement scheme is designed and its feasibility and influencing factors are discussed. The development trend and prospect of laser triangulation are deduced.关键词：激光三角法;测距;直射式;斜射式Key words： laser triangulation;distance;direct type;oblique type中图分类号：TN249 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2020）22-0242-030 引言随着工业的发展，与科学技术的进步，在一些领域对测量方面的要求越来越高越来越严格。
三角激光测量原理及opencv代码
三角激光测量原理及opencv代码激光测量是一种常见的测量技术，它利用激光束的特性，通过测量激光束的传播时间或反射角度来确定物体的距离或位置。
其中，三角激光测量原理基于三角学的原理，利用激光束的发射和接收之间的位置关系，从而实现精确的测距。
1.激光束发射：首先，激光束被发射器产生并以平行线的形式射向物体。
2.物体表面反射：当激光束遇到物体表面时，一部分激光束会被反射回来。
3.激光束接收：被反射的激光束被接收器接收，并转换为电信号。
4.信号处理：接收到的电信号被处理，从中提取出激光信号的特征。
5.计算距离：利用三角函数，根据激光束发射和接收之间的位置关系，计算出物体的距离。
6.结果显示：最后，测量结果可以通过显示设备或计算机进行展示。
在OpenCV中，可以使用以下代码来实现三角激光测量的功能：```pythonimport cv2import numpy as np#图像处理函数def process_image(image):#转换为灰度图像gray = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2GRAY)#进行边缘检测edges = cv2.Canny(gray, 50, 150)#找到边缘的直线lines = cv2.HoughLinesP(edges, 1, np.pi / 180, threshold=100, minLineLength=100, maxLineGap=10)#计算激光束的中心点坐标if lines is not None:x1, y1, x2, y2 = lines[0][0]center_x = (x1 + x2) / 2center_y = (y1 + y2) / 2cv2.circle(image, (int(center_x), int(center_y)), 5, (0, 0, 255), -1)return image#读取图像image = cv2.imread('image.jpg')#处理图像processed_image = process_image(image)#显示处理后的图像cv2.imshow('Processed Image', processed_image)cv2.waitKey(0)cv2.destroyAllWindows```在上述代码中，首先使用`cv2.cvtColor(`函数将彩色图像转换为灰度图像，然后使用`cv2.Canny(`函数进行边缘检测。
三角传感器使用原理
激光三角传感器利用激光器发射一束激光，并测量其反射回来的时间以计算距离。
可以简单地将激光三角传感器的工作原理分为三个步骤：发射、接收和测量。
首先，半导体激光器发出光束，这个光束经过透镜或光纤等光学元件进行聚焦，形成一个较小的激光点。
激光点的大小和形状可以通过调节光学元件的参数来控制，以适应不同的应用需求。
然后，激光束照射到目标物体上，并被目标物体表面反射。
目标物体可以是任何具有反射能力的物体，如墙壁、物体表面等。
当激光束照射到目标物体上时，一部分光被吸收或散射，另一部分光被反射回传感器。
最后，激光三角传感器接收到反射光，并使用光电探测器将光信号转换为电信号。
这个电信号的强度与反射光的强度成正比，可以通过测量电信号的强度来了解反射光的强度。
根据光的强度，激光三角传感器可以计算出物体与传感器之间的距离。
值得注意的是，激光三角测量传感器有一个理想的工作点，也称为参考工作距离。
在这个工作点，反射点位于探测器的中间，此时的光斑焦点最锐利。
传感器的光学设计决定了它的范围和距离。
基于PSD的激光三角测距法原理、系统和精度分析
基于PSD的激光三角测距法原理、系统和精度分析激光三角测距法原理、系统和精度分析1.三角测距方式三角测距是一种测量距离的方法，通过测量三角形的三个角度或三个边长来确定目标物体与测量仪之间的距离。
激光三角测距法就是利用激光束发射器向目标物体发射激光束，然后通过接收器接收反射回来的激光束，最后利用三角形计算目标物体与测量仪之间的距离。
2.激光三角法原理分析激光三角测距法是利用激光束在空间中直线传播的特性，通过测量激光束的发射方向和反射方向之间的角度差，来计算目标物体与测量仪之间的距离。
在实际应用中，通常采用相位测量法来测量激光束的相位差，进而计算出角度差，从而得到目标物体与测量仪之间的距离。
3.激光三角法距离计算激光三角测距法的距离计算涉及到角度测量和相位测量两个方面。
角度测量是通过测量激光束的发射方向和反射方向之间的角度差来实现的，而相位测量则是通过测量激光束的相位差来计算角度差。
最终，通过三角形计算公式，可以得到目标物体与测量仪之间的距离。
4.激光三角法精度分析激光三角测距法的精度受到多种因素的影响，包括系统探测能力、像点弥散斑等。
系统探测能力是指系统对光信号的接收能力，它受到PSD接收光功率、光能质心等因素的影响。
像点弥散斑是指激光束在目标物体表面反射时产生的光斑扩散现象，它会对系统的探测能力产生影响。
5.系统探测能力的影响因素5.1 PSD接收光功率对系统探测能力的影响PSD接收光功率是影响系统探测能力的重要因素之一，它受到激光束功率、反射率等因素的影响。
当PSD接收光功率较小时，系统的探测能力会受到限制，从而影响测量精度。
因此，在实际应用中，需要采用一定的技术手段来提高PSD接收光功率，以提高系统的探测能力。
5.2 光能质心对探测能力的影响光能质心是指激光束在PSD上的位置，它受到激光束发射方向、反射面形状等因素的影响。
当光能质心偏离PSD中心时，会导致系统的探测能力下降，从而影响测量精度。
激光雷达三角测距原理
激光雷达三角测距原理毫米波激光雷达三角测距原理一、什么是毫米波激光雷达三角测距原理？毫米波激光雷达三角测距原理是一种应用毫米波激光技术，通过三角测距方式来测量物体间的距离和位置信息的测距技术。
它可以定位物体精确到几毫米，用来测量物体的位置和距离，通常应用于陆地、空间和深海等领域。
二、毫米波激光雷达三角测距原理原理介绍：1、基本原理：毫米波激光雷达三角测距原理基于三角测距法，即三点确定一个物体的方法。
原理如下：发出一束激光信号，从一个固定的发射点P1发出，经过一定的弹道后射入物体上，照射出的反射光束接收器可以接收到反射光，并记录接收时的时间和强度；再用另一个接收点P2进行同样的操作，以此类推。
三个接收点的时间和反射强度，即可确定这个物体的距离。
2、工作原理：激光雷达原理很简单，它是用一个激光发射器（发射口）发出一束激光光束，激光光束穿透物体后会发生反射，然后由一个接收器（接收口）接收到反射的光束，再用一定的方程可以计算出物体与接收机之间的距离。
毫米波激光雷达三角测距原理应用了三角测距原理，即通过三个激光接收点（将激光反射来的光束收集在接收器上，可以接收到反射光），以及记录到反射光束接收时间与强度，能够确切定位到发射接收器与物体之间的距离，用来测量物体的位置和距离，通常应用于陆地、空间和深海等领域。
三、毫米波激光雷达三角测距原理的优点：1、准确性高：毫米波激光雷达三角测距原理能够精确测量物体的距离；2、灵活性强：发射端口、接收端口可随意设置，可以实现多种不同的测距模式；3、测量距离远：激光可以穿过气体、雾霾和其他物质，可以实现远距离测距；4、快速精准：可以快速准确测量物体的位置，有利于改进测量精度和效率；5、耐受高温：激光雷达的发射和接收器都耐高温，一定程度上可以克服环境温度变化对测距的影响。
四、毫米波激光雷达三角测距原理的应用：毫米波激光雷达三角测距原理主要应用在构建视觉巡线、路径规划、回避行为等实现自动导航、跟踪抓取、安全停止等功能，还可以应用在消防、机器人抓取、机器物料用夹具、物体检测等领域。
基于CMOS单点激光三角法测距系统设计
进后 ， 可测量几米 的距离 ， 但是对激光器要求更高 测 量； 激光干涉测距法主要是用来测量微小距离或形状变化的。 现设计了一种以单片机技术为核心的低成本 数字显示 Ｃ Ｓ ＭＯ 单点激光三角法测距仪 ， 利用三角法测距原理、 采用激光遥感方式实现距离 的非接触测 量 。对系统 的基 本原 理 、 件 电路 、 硬 软件设 计等 进行 了介 绍 ， 后给 出了实验 结果 。该 系统 结构 简 单 、 本 最 成
ＬＩ Ｘ ｉ ｏ ｑ ａ Ｎ ａ — ｉ ｎ，ＬＩ Ｂｉ Ｎ ｎ。ＰＡＮ ｉｃ ｉ Ｔａ — ａ
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ｏ ｉ ｔ ｎ ｅ ｍｅ ｓ ｒｎ ｓ ｎ ｉ ｇ ｅ ｐ ｉ ｔｌ ｓ ｒｔ ｉ ｎ ｕ ａ ｉ ｎ ｓ ｓ ｅ ｂ ｓ ｄ ｏ ｆｄ ｓ ａ ｃ ａ ｕ ｉ ｇ ｕ ｉ ｇ ｓ ｎ ｌ— ｏ ｎ ａ ｅ ｒａ ｇ ｌ ｔ ｙ ｔ ｍ ａ ｅ ｎ ＣＭ ＯＳ ｉ ｄ ｓｇ ｅ ｈ ｏ ｇ ｏ ｓ ｅ ｉ ｎ ｄ ｔ ｒ ｕ ｈ
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激光三角法
激光三角法
激光三角法是基于激光原理的测量技术，用来测量地形高程和距离。
它使用激光扫描仪发射出一束激光光束，并通过棱镜分割成多个激光点，绘制出一个三角形或多边形的形状，然后再收集反射回来的激光信号，根据激光信号的反射时间来计算出相应的距离和高程数据。
激光三角法的优点是能够快速、准确地测量出地形数据，并且可以实现对大范围地形数据的测量。
激光三角法测量方式主要包括激光扫描仪、棱镜、空间反射器三大部分。
激光扫描仪是激光三角法的核心，它将激光信号发射出去，并通过棱镜分割成多个激光点，绘制出一个三角形或多边形的形状。
而空间反射器则是反射这束激光信号的物体，它的作用是将激光信号反射回接收端，同时根据激光信号反射时间来计算出相应的距离和高程数据。
首先，激光扫描仪将激光信号发射出去，并通过棱镜分割成多个激光点，绘制出一个三角形或多边形的形状；随后，这些激光点将会反射回接收端，接收端会记录下激光信号反射时间，根据反射时间计算出相应的距离和高程数据；最后，利用上面计算出的距离和高程数据，来绘制
出地形图。
激光三角法也可以用来测量建筑物的高度和距离，以便更好地评估建筑物的安全性。
激光三角法有很多优点，它可以快速、准确地测量出地形数据，可以实现对大范围地形数据的测量，而且测量出来的数据精度非常高，可以达到0.1mm的精度水平，这也是一种非常可靠的测量技术。
此外，激光三角法可以实现实时监控，可以及时发现地形变化，从而避免灾害发生。
总之，激光三角法是一种非常有效的测量技术，可以快速、准确地测量出地形数据，而且具有良好的精度和可靠性，它的应用已经深入到地形测量、建筑物高度测量、实时监控等领域，发挥着重要的作用。
基于CAD的激光三角测距法原理、系统和精度分析
基于CAD的激光三角测距法原理、系统和精度分析1. 概述激光三角测距法是一种常用于测量距离的精确且非接触的方法。
本文将介绍基于计算机辅助设计（CAD）的激光三角测距法的原理、系统和精度分析。
2. 原理激光三角测距法基于三角形相似原理。
当我们将一个激光束发射到目标物体上时，它会被物体表面反射回来。
通过测量激光束的发射角度、接收角度以及激光束的时间差，我们可以计算出目标物体与测距系统的距离。
3. 系统组成基于CAD的激光三角测距系统主要由以下组成部分构成：- 发射器：用于发射激光束的装置。
- 接收器：用于接收激光束的装置。
- 光电探测器：用于转换激光信号为电信号的装置。
- 计算机：用于处理接收到的电信号，并计算出测距结果。
4. 精度分析激光三角测距法的精度受到多种因素的影响，以下是一些常见的影响因素：- 反射率：目标物体的表面反射率会影响激光束的反射强度，进而影响测距精度。
- 环境条件：例如大气湿度、温度变化等因素会影响激光传播的速度，从而对测距精度产生影响。
- 系统误差：包括仪器自身的误差、对齐偏差等，都可能导致测距结果的误差。
为了提高测距精度，我们可以采取以下策略：- 选择合适的目标物体：目标物体的表面应具有良好的反射性能，以确保激光束能够有效地返回。
- 校准系统：定期对测距系统进行校准，以减小系统误差。
- 控制环境条件：尽可能在稳定的环境条件下进行测距，减小环境因素对测距精度的干扰。
5. 总结基于CAD的激光三角测距法是一种精确和可靠的测距方法。
通过了解其原理、系统组成和精度分析，我们可以更好地应用该方法，并在实际应用中取得准确的测距结果。
为了提高测距精度，我们应注意选择合适的目标物体、进行系统校准和控制环境条件。
激光三角法测量原理
激光三角法测量原理激光三角法测量是一种基于激光的远距离测量原理。
它通过使用一束激光来测量两个目标物之间的距离，从而进行准确的测量。
该测量原理可以有效地测量大距离内的物体，尤其是当物体距离很远时，激光三角法测量能够更加准确的测量距离。
激光三角法测量原理的基本原理是利用三角形的原理来测量两个物体之间的距离。
首先，一束激光将从一个物体的位置发射出去，然后折射成三束。
第一束激光直接照射到另一个物体上，第二束激光会被反射回发射源，第三束激光会被反射回另一个物体上。
然后，这三束激光会形成一个三角形。
根据已知的夹角和两边长度，可以算出第三边的长度，也就是两个物体间的距离。
激光三角法测量原理主要用于测量极远距离内的物体。
例如，它可以用于测量航天器的位置，从而调整航天器的轨道。
它也可以用于测量某个物体的高度，例如，测量某座山的高度。
此外，激光三角法测量原理还可以用于地形测量，即测量某个地形的形状，如河流、湖泊、山脉等。
激光三角法测量原理的优势在于它可以精确地测量极远距离内的物体，而且不受物理环境的影响，例如气压、温度等。
它可以快速准确地测量距离，因此可以大大提高测量效率。
作为一种激光测量原理，激光三角法测量的精确性取决于发射激光的强度和反射激光的集中程度。
同时，它还受到环境条件的影响，如湿度、温度、风速等等。
此外，激光三角法测量受到噪声干扰的影响也很大，因此对于距离测量的精度有一定的影响。
总之，激光三角法测量是一种激光测量原理，它可以有效地测量大距离内的物体，且精度较高。
它受到发射激光强度、反射激光集中度和环境条件影响，同时也受到噪声干扰的影响。
激光三角法测量原理
激光三角法测量原理
激光三角法是一种常用的测量方法，通过利用激光器发射的激光束与目标物体反射回的光束之间的角度关系来测量目标物体到测量仪器的距离。
该方法的原理基于三角形的几何关系。
当激光束照射到目标物体上，被照射的点会反射回激光光束。
测量仪器上有一个接收器用于接收反射回来的光束。
通过测量激光光束与接收到的光束之间的夹角，再结合已知的激光器和接收器之间的距离，就可以计算出目标物体到测量仪器的距离。
具体而言，测量仪器上的激光束发射器发射的光束经过一个凸面镜进行聚焦，然后照射到目标物体上。
目标物体上的点被照射后，反射回激光束并被凸面镜重新聚焦。
接收器中的光电二极管接收到反射光束，并将光信号转换为电信号。
测量仪器上的接收器包含一个转台，用于控制接收器的角度。
通过转动接收器，可以观察到反射光束与激光光束之间的夹角变化。
当接收到的光信号达到最大值时，表示激光光束与反射光束重合，此时夹角的正切值即为目标物体到测量仪器的距离除以激光器和接收器之间的距离。
通过多次测量不同位置的夹角，可以得到目标物体在空间坐标系中的位置。
这样，通过激光三角法可以准确地测量目标物体的距离，并在工程测量、地形测量等领域得到广泛应用。
激光同步扫描三角测距成像系统的设计
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电 子 ・蠢 光
第 １卷 第 １ ３ 期 ２０ 年 １ ０２ 月
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激光三角测距系统
激光测距三角系统1.激光三角法基本原理在被测物体表面上方,用一束激光以一定的角度照射,激光在物体表面发生反射或者散射,在另一个角度用成像系统对激光反射或散射光进行汇聚成像,被测物体上激光照射所产生的光斑的位置变化,光反射或散射的角度也会变化,用光学系统对光线进行汇聚,光斑成像在CCD或者PSD位置传感器上,沿激光方向当被测物体发生移动时,位置传感器上的成像光斑就会发生移动,其位移对应物体移动距离,从而间接的实现激光测量。
由于入射和反射光构成一个三角形,对光斑位移的计算,几何三角和激光器运用其中,所以这种方法被称为激光三角测量法。
2.系统组成图1 光学系统结构图光学器件：AL0650P2尾纤型激光器A414-光纤准直器650BP35-OD3T0E02窄带滤光片DLB-10-25PM的双胶合透镜系统软硬件设计：电路部分以AVR单片机为核心的硬件电路,包括线阵CCD驱动电路、CCD信号处理电路,以及以单片机为核心的测量、显示电路,基本满足系统测量精度和在线检测的要求。
图2 系统硬件框图软件模块包括单片机对线阵CCD的驱动、信号数据二值化、单片机采集处理和发送程序,控制LCD显示测量结果。
主程序的结构为:(1)开始,LCD液晶显示屏点亮,初始化单片机和显示器。
(2)等待外部按键的幵始命令。
(3)开始命令发出后,执行CCD驱动程序、脉冲计数填充和采集程序(4)关闭计数器,控制LCD显示数据。
3.系统CCD本系统为微位移检测装置,即通过测量被测物体在CCD上成像的像点移动来测量物体的位移,所以选用线阵CCD。
考虑到测量系统应该要满足实时测量要求,并且有较好的动态范围,所以要求系统至少1kHz的响应频率,要求CCD有较好的转移速率,最终选定了 TCD1206SUP。
其驱动波形如下，本系统采用ATmegal6单片机最小系统对CCD进行驱动，另外单片机在小数据处理和LCD控制方面也足以胜任。
图3 TCD1206SUP驱动脉冲波形图4.信号处理电路（1）差分放大电路考虑到CCD的输出信号频率较高(1MHz),所以在对输出信号进行放大处理的时候,要选用通频带较宽的运算放大器,且在本设计中选用的CCD输出信号包含两路输出,需对其进行差分放大处理。
基于PSD的激光三角测距法原理、系统和精度分析
激光三角测距法原理、系统和精度分析目录1 三角测距方式 (2)2 激光三角法原理分析 (4)3 激光三角法距离计算 (5)4 激光三角法精度分析 (6)5 系统探测能力的影响因素 (9)5.1 PSD接收光功率对系统探测能力的影响 (9)5.2光能质心对探测能力的影响 (16)5.3像点弥散斑对系统探测能力的影响 (19)激光三角法作为目前一种非常重要的非接触式测量方法，广泛运用于物体位移、厚度和三维面形等方面的测量。
激光三角法利用一束激光经光学系统调节后照射到被测物体表面，形成一小光斑，经过被测物体表面散射后通过接收物镜聚焦成像在光电探测器的接收面上。
被测点的位移信息由该光点在探测器的光接收面上所形成的像点位置决定。
当被测物体移动时，光斑相对于接收物镜的位置发生变化，相应的其像点在光探测器接收面上的位置也将发生改变，根据其像点位置的变化和测量系统的结构参数可求出被测点的位移信息。
由于入射光线和反射光线构成一个三角形，所以该方法被称为激光三角法。
1 三角测距方式系统三角结构方式初步选定采用直入射法垂直接收屏方式。
对于本系统，接收物镜面几乎与散射光光轴垂直，接收物镜光轴与入射光光轴的夹角θ角非常小，计算出只有约1.14度，在一般的机械零件加工和安装调试过程中这么小的角度是很难实现的，而且此时接收物镜也很难在普通光学支架上定位，故将垂直接收方式的结构设计为以下形式：图1 改进型垂直接收屏方式原理图改进型方式中，接收物镜光轴平行于入射光轴，并与物面散射光光轴成θ角，接收物镜与光电探测器接收面平行。
光束i垂直入射到移动物面上并与接收物镜的主光轴相交于位于M平面上的O点，称M平面为零参考平面，O点在像屏上的像点是O’点。
移动物面上的A点和参考平面上的O点经过漫反射和半漫反射后通过透镜分别成像在光电传感器P上的A’点和O’点。
A点相对于零参考平面M的位移量记为∆，A点的位移计算公式为：θδθθcos sin cos 120+=∆d d (1) 与垂直接收屏接收方式相比，位移计算公式中多了一个系数θ2cos此时，焦距公式为sd f 1111-= (2) 由此推导出精度公式：)11()(cos sin )cos cos (222210220s f ds s s d d d d d +∆-=∆-=∆θθθθδ (3)在相同焦距和系统宽度条件下，比垂直接收方式相对比，三种颜色曲线代表不同的接收物镜焦距，如图2。
激光三角测距原理
激光三角测距原理
激光三角测距原理是利用激光束的发射和接收时间差来计算出物体与测距仪之间的距离。
简单来说，激光三角测距原理可以分为三个步骤：发射、接收和计算。
1. 发射：激光测距仪通过发射器发射一束激光束，通常是一束脉冲激光，发射时间记录为t1。
2. 接收：激光束射到目标物体上后，会被目标物体反射回来，激光测距仪的接收器接收到反射光，并记录下接收到激光的时间，记录为t2。
3. 计算：根据激光在空气中传播的速度（光速），以及发射和接收时间的差值，利用距离等于速度乘以时间的公式，计算出物体与测距仪之间的距离。
根据以上原理，激光测距仪可以精确地测量目标物体与测距仪的距离，并且可以在短时间内完成测距任务，因此在各种应用领域中得到了广泛的应用，比如测绘、建筑、航天、工业等。
三角测距原理
三角测距原理三角测距是一种通过测量三角形的边长或者角度来确定未知距离的方法。
它在地理测量、导航、无人机飞行、激光测距等领域有着广泛的应用。
三角测距原理的核心在于利用三角形的性质，通过测量已知边长和角度来计算出未知距离。
本文将介绍三角测距的基本原理和应用。
首先，我们需要了解三角形的基本性质。
在一个三角形中，如果我们已知其中一个角和与之相对的两条边的长度，那么可以利用正弦定理或余弦定理来计算出另外两条边的长度或者另外两个角的大小。
这就是三角测距的基本原理之一。
在实际应用中，我们可以利用测距仪或者激光测距仪来测量已知两点之间的直线距离，然后再利用角度测量工具来测量这两点与第三个点之间的角度。
通过这些数据，我们就可以利用三角测量原理来计算出第三点与已知两点之间的距离。
三角测距原理的应用非常广泛。
在地理测量领域，三角测距被广泛应用于地图绘制、地形测量等方面。
在导航领域，GPS定位系统就是利用了三角测距原理来确定接收器与卫星之间的距离。
在无人机飞行中，三角测距也被用来确定飞行器与目标的距离和方向。
此外，激光测距仪也是利用了三角测距原理来实现高精度的距离测量。
三角测距原理的精度和可靠性取决于测量角度和边长的精确度。
在实际应用中，我们需要注意测量工具的精度和稳定性，以及环境因素对测量结果的影响。
同时，我们也需要根据具体的应用场景选择合适的三角测距方法，以确保测量结果的准确性。
总之，三角测距原理是一种简单而有效的测距方法，它在各个领域都有着重要的应用。
通过测量已知角度和边长，我们可以计算出未知距离，从而实现精确的测量和定位。
随着科技的发展，三角测距原理也在不断得到改进和应用，为各个领域的测量工作提供了重要的支持。
激光三角测量法
激光三角测量法
激光三角测量法是一种用于测量距离的技术，它可以用来测量距离远
至数千米的距离。
激光三角测量法的基本原理是：采用发射激光脉冲的激
光发射器发出激光脉冲，可以沿着矩形对角线以及对角线夹角组成三角形，以此计算距离。
它首先需要两个位置，即发射器和接收器，他们之间的距离可以通过
测量时间来计算。
发出的激光脉冲最终会被接收器接收，记录这激光脉冲
的发射时间和收到时间，接下来就可以根据激光脉冲在空气中的传播速度
计算出两个位置之间的实际距离。
激光三角测量法避免了传统测量方法中因人为因素和环境因素造成的
误差，而且它是一种无损测量方法，可以准确测量远距离。
而且激光三角
测量法可以实现实时测量，不需要额外的设备，便于安装和操作，可以应
用于复杂的非对称环境中。
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激光测距三角系统
1.激光三角法基本原理
在被测物体表面上方,用一束激光以一定的角度照射,激光在物体表面发生反射或者散射,在另一个角度用成像系统对激光反射或散射光进行汇聚成像,被测物体上激光照射所产生的光斑的位置变化,光反射或散射的角度也会变化,用光学系统对光线进行汇聚,光斑成像在CCD或者PSD位置传感器上,沿激光方向当被测物体发生移动时,位置传感器上的成像光斑就会发生移动,其位移对应物体移动距离,从而间接的实现激光测量。
由于入射和反射光构成一个三角形,对光斑位移的计算,几何三角和激光器运用其中,所以这种方法被称为激光三角测量法。
2.系统组成
图1 光学系统结构图
光学器件：AL0650P2尾纤型激光器
A414-光纤准直器
650BP35-OD3T0E02窄带滤光片
DLB-10-25PM的双胶合透镜
系统软硬件设计：
电路部分以AVR单片机为核心的硬件电路,包括线阵CCD驱动电路、CCD 信号处理电路,以及以单片机为核心的测量、显示电路,基本满足系统测量精度和在线检测的要求。
图2 系统硬件框图
软件模块包括单片机对线阵CCD的驱动、信号数据二值化、单片机采集处理和发送程序,控制LCD显示测量结果。
主程序的结构为:
(1)开始,LCD液晶显示屏点亮,初始化单片机和显示器。
(2)等待外部按键的幵始命令。
(3)开始命令发出后,执行CCD驱动程序、脉冲计数填充和采集程序
(4)关闭计数器,控制LCD显示数据。
3.系统CCD
本系统为微位移检测装置,即通过测量被测物体在CCD上成像的像点移动来测量物体的位移,所以选用线阵CCD。
考虑到测量系统应该要满足实时测量要求,并且有较好的动态范围,所以要求系统至少1kHz的响应频率,要求CCD有较好的转移速率,最终选定了TCD1206SUP。
其驱动波形如下，本系统采用ATmegal6单片机最小系统对CCD进行驱动，另外单片机在小数据处理和LCD 控制方面也足以胜任。
图3 TCD1206SUP驱动脉冲波形图
4.信号处理电路
（1）差分放大电路
考虑到CCD的输出信号频率较高(1MHz),所以在对输出信号进行放大处理的时候,要选用通频带较宽的运算放大器,且在本设计中选用的CCD输出信号包含两路输出,需对其进行差分放大处理。
综合考虑以上因素,选择了AD822放大器。
图4 由AD822组成的差动放大电路
（2）滤波器电路
从放大器输出的信号含有高频成分,需经低通滤波器将高频信号滤掉,另外滤波器所用元件性能好坏影响滤波效果,应该选取精密的电阻器和电容器,这里结合差动放大电路中有AD822运放,所以设计符合要求的有源滤波器,另外,有源滤波器具有一定的信号放大作用和较强的带负载能力。
图5 由AD822组成的一阶有源低通滤波电路图6 由AD822组成的二阶有源低通滤波器（3）二值化处理
二值化处理是把图像包括目标物体、背景还有噪声,从多值的数字图像中分离提取出目标物,在采样精度要求不高的系统里,从运算速度和成本方面考虑,尽可能采用二值化处理信号，本系统采用固定阈值法对信号进行二值化。
基于AVR 单片机内部自带模拟比较器,这样我们省去了外部硬件器件和搭建电路的麻烦。
图7 采用固定國值法的二值化处理电路
（4）光点位置测量（软件）
图8 光点位置测量处理软件流程图
（5）显示接口电路
本系统采用的SMC1602A液晶芯片,与单片机相连，实现显示功能。
5.结束语
本文是阅读了激光三角测距系统相关文献后作出的简单总结，在对激光三角系统理解还有许多不足之处，在以后的学习科研工作中会继续努力。
参考文献
[1] 朱尚明，葛运建.激光三角法测距传感器的设计与实现[J]，工业仪表与自动化装置，1998.2
[2] 徐俊峰.激光三角法测距系统[硕士学术论文],长春理工大学，2012.3
[3] 苏煜伟.激光三角法精密测距系统研究[硕士学术论文],西安工业大学，2013.4。