激光三角法测距传感器的设计与实现
脉冲激光三角法测距系统设计论文
脉冲激光三角法测距系统设计论文摘要：本文实现了一种脉冲激光二极管驱动下的基于PSD器件的激光三角法测距系统，测量范围3m～5m，实际测距精度优于10cm。
这一课题证明：使用脉冲激光二极管作为激光源，是可以实现激光三角法的米级测程、厘米级精确测距的，这一技术方案有应用于激光引信的潜力。
因为激光波长远远小于无线电波，激光测距不但可以达到远高于无线电测距的测距精度，同时还具很强的抗电磁干扰能力[1]。
近年来，随着激光半导体技术的迅猛发展，激光探测装置的体积、重量、功耗、成本大幅下降，在国内外武器系统中得到广泛应用[2][3]。
这其中，激光引信就是最为成功的应用之一。
定距精度达到1m以内，近炸引信领域内目前只有激光近炸引信可以做到。
现有的激光近炸引信的探测体制，主要有脉冲定距、调频连续波、相位法等几种，而实际装备的激光近炸引信，基本上都是脉冲定距体制。
但脉冲定距精度很难做到1米以内，如迫弹用激光近炸引信PX581其定距精度只有1m. 而相位法、调频连续波体制虽然能达到厘米级甚至更高的测距精度，但都属于正弦连续波调制，会受到多普勒效应影响，所以不适合应用近炸引信这种动态测距场合。
针对以上背景，本文提出了“脉冲激光三角法”测距体制，将脉冲激光二极管与基于PSD器件的激光三角法测距技术相结合，实现了测量范围3m～5m、测距精度优于10cm的激光近场测距。
1 系统硬件设计激光发射电路使用专用MOS管驱动芯片EL7104来驱动MOS管PMV213SN，作为电子开关控制激光管905D1S3J09UA。
放大器选择AD公司的AD8062双运放，第一级接成互组放大器，放大增益为1kΩ；第二级、第三集接成电压放大器，第一路的电压增益为16，第二路因为信号较弱，电压增益选为48。
信号采集使用TI公司的14位ADC芯片ADS7946，使用标准电压芯片REF5040提供电压参考。
经过ADC芯片的转换后，信号幅值通过SPI总线输出给微处理器芯片，经过计算即得到目标距离。
基于激光三角法的传感器设计
激光位移传感器的激光三角测量法原理与激光回波分析原理解析
激光位移传感器的激光三角测量法原理与激光回波分析原理解析激光位移传感器可以测量位移、厚度、振动、距离、直径等精密的几何测量。
激光有直线度好的优良特性，同样激光位移传感器相对于我们已知的超声波传感器有更高的精度。
但是，激光的产生装置相对比较复杂且体积较大，因此会对激光位移传感器的应用范围要求较苛刻。
激光位移传感器原理先给大家分享一个激光位移传感器原理图，一般激光位移传感器采用的基本原理是光学三角法：半导体激光器①被镜片②聚焦到被测物体⑥。
反射光被镜片③收集，投射到CMOS阵列④上；信号处理器⑤通过三角函数计算阵列④上的光点位置得到距物体的距离。
按照测量原理，激光位移传感器分为激光三角测量法和激光回波分析法，激光三角测量法一般适用于高精度、短距离的测量，而激光回波分析法则用于远距离测量，下面分别介绍激光三角测量原理和激光回波分析原理。
1．激光位移传感器原理之激光三角测量法原理激光发射器通过镜头将可见红色激光射向被测物体表面，经物体反射的激光通过接收器镜头，被内部的CCD线性相机接收，根据不同的距离，CCD线性相机可以在不同的角度下“看见”这个光点。
根据这个角度及已知的激光和相机之间的距离，数字信号处理器就能计算出传感器和被测物体之间的距离。
同时，光束在接收元件的位置通过模拟和数字电路处理，并通过微处理器分析，计算出相应的输出值，并在用户设定的模拟量窗口内，按比例输出标准数据信号。
如果使用开关量输出，则在设定的窗口内导通，窗口之外截止。
另外，模拟量与开关量输出可独立设置检测窗口。
采取三角测量法的激光位移传感器最高线性度可达1um，分辨率更是可达到0．1um的水平。
比如ZLDS100类型的传感器，它可以达到0．01％高分辨率，0．1％高线性度，9．4KHz 高响应，适应恶劣环境。
2．激光位移传感器原理之激光回波分析原理激光位移传感器采用回波分析原理来测量距离以达到一定程度的精度。
传感器内部是由处理器单元、回波处理单元、激光发射器、激光接收器等部分组成。
激光传感器的工作原理
激光传感器的工作原理激光传感器是一种基于激光技术的高精度、高灵敏度的测量设备，广泛应用于工业、环保、医疗、能源等领域。
本文将介绍激光传感器的工作原理及其应用。
一、激光传感器的基本组成激光传感器由三部分组成：发光器、接收器和信号处理器。
其中发光器负责发射激光信号，接收器负责接受反射回来的信号，信号处理器负责处理接收到的信号并输出测量结果。
二、激光传感器的工作原理激光传感器主要利用激光在介质中的传播和反射特性来进行测量。
具体工作原理如下：1.光的传播激光发射器向待测物体发射激光束，激光束在空气中传播时几乎不会发生散射和吸收，因此激光束的能量保持不变，能够远距离传播。
2.光的反射当激光束照射到待测物体表面时，一部分能量会被物体吸收或散射，但大部分能量会被物体表面反射回来。
这些反射光线会被接收器接收到，进而通过信号处理器进行分析。
3.测量距离通过测量激光束从发射器到物体表面的时间差，可以计算出距离。
激光束发射后，经过一段时间后，接收器会接收到反射回来的信号。
利用光速恒定的特性和时间差可以求出物体表面距离。
三、激光传感器的优点和应用激光传感器具有高精度、高灵敏度、广测量范围、快速反应等优点。
它可以被广泛应用于下列领域中：1.工业制造：激光传感器可以被用于精度高、速度快的零件检测、定位和测量。
可以用于测量机床加工时工件的距离和位置，以保证加工精度。
2.环境监测：激光传感器可以快速准确地测量大气、水资源、土壤等环境参数，例如通过测量水位来监测洪水。
3.医疗应用：激光传感器可以被应用于眼科手术、血糖测量和激光治疗等方面，广泛用于临床医学。
4.能源领域：激光传感器可以被用于监测油井的油气流量、井口压力，以及发电站锅炉的水位、流量和压力等。
激光传感器具备高精度、稳定可靠、快速响应等优点，应用范围广泛，是现代传感技术的重要研究方向之一。
四、激光传感器的分类激光传感器可以按照测量方式、应用行业和工作原理等不同标准分类。
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。
激光三角反射式传感器原理
激光三角反射式传感器原理德国米铱激光三角反射式原理激光三角反射式测量原理基于容易的几何关系。
激光发出的激光束被照耀到被测物体表面。
反射回归的光芒通过一组透镜，投射到感光元件矩阵上，感光元件可以是CCD/或者是PSD元件。
反射光芒的强度取决于被测物体的表面特性。
为此，模拟元件PSD的敏感度需要举行调整。
而对数字元件CCD传感器，用法德国米铱提供的实时表面补光技术(RTSC, Real Time Surface Compensation) 可以瞬时转变接收光强。
传感器探头到被测物体的距离可以由三角计算法则精确得到。
采纳这种办法能够得到微米级的辨别率。
按照不同型号，测量得到的数据会由外置或内置控制器通过多种接口举行评估。
点激光传感器投射到被测物体上形成一个可见光斑，通过这个光斑可以十分简便的安装调摸索头，因此点激光传感器被应用到十分多的领域，成为精密距离测量的热门挑选。
按照不同设计，光学测量原理最大允许测量距离达到1m。
按照测量任务的需要，可以挑选十分小的量程，但是具有极高测量精度。
或者挑选大量程，但是测量精度会有所下降。
目前市面上有无数传感器型号可以迅速补偿反射光的光强，但惟独德国米铱的激光传感器胜利实现了实时间强补偿。
迅速表面补光技术 Rapid surface compensation挺直用法激光传感器测量，需要采样若干测量点。
而这些测量点所处表面反射特性假如发生变幻，就需要对反射光的光强举行调整，以达到最大的信号稳定性。
而调整的速度取决于传感器创造商。
假如传感器需要越多时光来调整光强，就意味着越多测量值在被测表面色彩发生变幻时，不行用于推断测量结果。
德国米铱提供的实时表面补光技术（RTSC）可以实现最佳补光效果。
此外，测量要确保激光传感器的测量范围内不存在异物干扰。
灰尘或者其他小颗粒进入光路，会显然影响测量结果。
另外，被测物体所处位置或移动方向对于传感器探头安装的影响不行低估。
按照上述测量理论，反射光必需能够直达感光原件。
光电子课程设计_基于三角测量法的激光测距(DOC)
光电子课程设计：基于三角测量法的激光测距摘要：本文先对激光测距的种类及原理进行介绍，其次分析不同种类的优缺点。
确定制作测距仪器的制作方向。
分析测量当中不同元器件存在的问题，寻找有效的解决方案，重点研究摄像头成像时存在误差的形成原因。
根据研究得到的数据，对PC客户端的程序设计进行调整。
利用程序尽可能减少由于硬件产生的误差。
重点是设计出能确定光点的定位算法，通过对摄像头的定标、激光定位，达到实验数据与实际测量误差在10%以内。
最后，提出对作品进行优化和系统功能提升计划关键词：短距离、低成本、三角测量法ABSTRACT: In this paper, the principle of laser ranging species and introduced first, followed by analysis of the advantages and disadvantages of different types. Production rangefinder to determine the direction of the production. Analytical measurements among different components of the problems, to find effective solutions to the causes errors in the presence of the camera focused on imaging. According to data obtained from studies on the client PC programming adjustments. The use of procedures to minimize errors due to hardware-generated. Focuses the light spot can be determined to design the location algorithm, through the camera calibration, laser positioning, to the experimental data and the actual measurement error is within 10%. Finally, the work in optimizing system functionality and Enhancement ProgrammeKEY WORDS: Short distance、Low cost 、Triangle measurement目录1、前言1.1激光测距1.2激光测距仪1.3三角测量法激光测距简介1.4设计目标2、测距方案2.1几种常用的测距方法2.1.1手持激光测距仪2.1.2望远镜式激光测距仪2.2测距方案选定2.3三角测量法3、硬件模块设计3.1激光发射模块设计3.2信号接收模块设计3.2.1摄像头定标3.3激光出射角4、PC程序设计4.1摄像头调用4.2光点定位5、结论前言1.1激光测距激光测距（laser distance measuring）是以激光器作为光源进行测距激光测距技术是一种集合了光学、计算机科学、机械设计等的高新技术。
激光位移传感器三角法位移测量原理的流程讲解
激光位移传感器三角法位移测量原理的流程讲解激光位移传感器三角法位移测量原理的流程讲解一、引言激光位移传感器是一种常用的测量设备，广泛应用于自动化控制、机械制造、光学仪器等领域。
它通过利用激光束的干涉原理，实现对物体位移的精确测量。
本文将从深度和广度的角度，详细讲解激光位移传感器使用的三角法位移测量原理的流程，并分享笔者的个人观点和理解。
二、激光位移传感器三角法位移测量原理的介绍三角法位移测量原理是基于几何三角学的原理，通过测量激光束入射角度和反射角度的变化，进而计算出物体的位移。
该原理的基本思想是，根据光线的入射角度和反射角度之间的关系，利用三角函数计算出位移的大小。
下面是激光位移传感器三角法位移测量的流程讲解：1. 激光束发射：激光位移传感器首先通过一个激光发射器发射一束平行的单色激光束。
2. 光束照射：激光束照射到待测物体表面，产生可见光的反射。
3. 反射光线接收：激光位移传感器中的接收器接收到反射光线，其中包括入射角度和反射角度的信息。
4. 角度测量：接收到的反射光线经过光电元件转化为电信号，进而通过电子元件测量入射角度和反射角度。
5. 位移计算：根据几何三角学的原理，利用三角函数计算出位移的大小。
一般情况下，我们可以通过测量入射角度和反射角度的差值，结合被测物体与传感器之间的距离关系，计算出位移的数值。
三、激光位移传感器三角法位移测量原理的优点和应用激光位移传感器的三角法位移测量原理具有多种优点和广泛的应用。
该原理具有高精度和快速响应的特点，能够实时准确地测量物体的位移。
该原理适用于不同材料和表面状态的物体，具有广泛的适用性。
激光位移传感器可以实现非接触测量，不会对被测物体造成损伤。
激光位移传感器广泛应用于各个领域，如自动化控制中的位置测量、机械制造中的位移检测等。
四、个人观点和理解从个人角度来看，激光位移传感器三角法位移测量原理是一种非常有价值的测量方法。
它通过光学原理和数学三角函数的运算，实现了高精度和快速响应的位移测量。
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。
激光三角法测距传感器的设计与实现
机, 在室温和自然光下, 以不同的物体作被测目 标, 对其应用特性进行了测试。 测试结果表明, 以具有均匀散射特性的物体作为被测目标时, 可以达到较好的精度和线性度。 如以白纸为目 标, 测 距 范 围 可 达 60 · 140mm , 分 辨 率 可 达 011mm。 以非均匀散射的物体作被测目标时, 该传感器的精度和线性度略有下降。 以黑色物 体 (如橡胶) 作被测目标时, 由于散射光斑较弱, 位敏元件 PSD 的输出较小, 测距离误差较大。 而以非匹配表面 (粗糙度太高或太低) 的物体及 透明体作被测目标时, 由于位敏元件 PSD 接收 不到散射光斑, 传感器基本上无输出。
4 结束语
不能使用具有非匹配表面的物体以及透明 物体作被测目标, 这是激光三角法测距传感器 的主要不足之处。 但在实际测量中大多数物体 的表面都是具有散射特性的, 因此该传感器无 论是在工业自动检测领域还是在机器人上都有 着广阔的应用前景。
参考文献
1 Toku ji O kada, J ap an, D evelopm en t of an O p ti2 ca l D istance Sen so r fo r Robo ts, T he In terna tona l Jou r2 na l of Robo tics R esea rch, V o l. 1, N o. 4,W in ter 1982.
信号处理电路的主要功能是将位敏元件 PSD 的输出电流 I1 和 I2, 经过放大和运算处 理, 变换成与距离相对应的电压信号。
信号处理电路由前级放大电路、脉冲解调 电路、算术运算电路、后级放大电路、自动控制 增益电路和监测指示电路几部分组成。其中, 算 术运算电路是最核心的部分。 由于各光学器件 的实际定位值与理论设计值之间有一定的差 别, 这些差别都会以非线性的形式反映在传感 器的输出上。因此, 我们所设计的算术运算电路 除了能实现式 (1—1) 和 (2—1) 所要求的算术运 算功能外, 还能够通过调整电路参数来改善传 感器的非线性。可以说, 该部分电路的性能直接 影响了测距传感器的测量精度和线性度。
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。
激光三角法测距原理研究
激光三角法测距原理研究作者：吴博文冯国强来源：《价值工程》2020年第22期摘要：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。
激光三角反射式位移传感器原理
激光三角反射式位移传感器原理宝子们！今天咱们来唠唠一个超酷的东西——激光三角反射式位移传感器。
这玩意儿听起来是不是就很高级的样子？但其实呀，理解起来也没那么难啦。
咱先想象一下一个三角形。
这个激光三角反射式位移传感器呢，就和三角形有着千丝万缕的关系。
它主要是利用了三角形的一些几何特性来工作的哦。
这个传感器里面有一个激光发射源，就像一个小小的激光手电筒一样，能发射出一束很细很直的激光光线。
这束激光打出去呀，就朝着要测量的物体去了。
比如说，咱们要测量一个小零件的高度或者位置，那这束激光就直直地奔着这个小零件去了。
当激光打到这个物体表面的时候呢，就会发生反射。
就像我们在镜子里看到自己的倒影一样，激光也会被反射回来。
不过呢，这个反射回来的激光光线可不是随便乱跑的哦。
传感器里面还有一个接收装置，这个接收装置就像是一个小眼睛，专门等着接收反射回来的激光光线呢。
这个时候呀，就和三角形的原理联系上啦。
因为发射激光的点、物体表面反射点还有接收激光光线的点，这三个点就构成了一个三角形。
当物体的位置发生变化的时候，比如说这个小零件往上或者往下移动了一点，那这个三角形的形状就会跟着发生变化哦。
这个变化可不是悄无声息的，它会被传感器精确地捕捉到。
因为接收装置接收到反射激光光线的角度就会不一样了。
就好比我们看东西的时候，如果东西离我们近一点或者远一点，我们眼睛看它的角度就会有差别。
这个传感器也是一样的道理。
它通过测量这个角度的变化，再利用一些很厉害的数学算法，就能算出物体到底移动了多少距离，它的位置到底在哪里了。
而且呀，这个激光三角反射式位移传感器还特别的灵敏呢。
它就像一个超级细心的小侦探，哪怕物体只是移动了一丁点儿，它都能察觉到。
这对于很多需要精确测量的工作来说，简直就是神器啊。
比如说在一些精密的机械加工车间里，工人师傅们要把零件加工到非常精确的尺寸。
这时候激光三角反射式位移传感器就派上大用场了。
它可以随时监测零件的位置和尺寸变化，保证加工出来的零件是完全符合要求的。
三角法激光传感器原理
三角法激光传感器原理English:The principle of a triangular laser sensor is based on the concept of triangulation. It utilizes a laser source to emit a beam of light onto the object being measured, and then uses a receiver to detect the reflection of the light. By taking advantage of the known angle between the source and the receiver, as well as the distance between the two, the sensor can calculate the precise distance to the object and sometimes even its 3D shape. This is achieved by measuring the angle of the reflected beam and using trigonometric functions to determine the distance. The sensor can also account for changes in the angle and distance to provide continuous and accurate measurements.中文翻译:三角法激光传感器的原理基于三角测量的概念。
它利用激光源向被测物体发射一束光线，然后使用接收器来检测光线的反射。
通过利用光源和接收器之间已知的角度以及两者之间的距离，传感器可以计算出物体的精确距离，有时甚至可以测量其三维形状。
光电子课程设计_基于三角测量法的激光测距
光电子课程设计_基于三角测量法的激光测距光电子课程设计：基于三角测量法的激光测距摘要：本文先对激光测距的种类及原理进行介绍，其次分析不同种类的优缺点。
确定制作测距仪器的制作方向。
分析测量当中不同元器件存在的问题，寻找有效的解决方案，重点研究摄像头成像时存在误差的形成原因。
根据研究得到的数据，对PC客户端的程序设计进行调整。
利用程序尽可能减少由于硬件产生的误差。
重点是设计出能确定光点的定位算法，通过对摄像头的定标、激光定位，达到实验数据与实际测量误差在10%以内。
最后，提出对作品进行优化和系统功能提升计划关键词：短距离、低成本、三角测量法ABSTRACT: In this paper, the principle of laser ranging species and introduced first, followed by analysis of the advantages and disadvantages of different types. Production rangefinder to determine the direction of the production. Analytical measurements among different components of the problems, to find effective solutions to the causes errors in the presence of the camera focused on imaging. According to data obtained from studies on the client PC programming adjustments. The use of procedures to minimize errors due to hardware-generated. Focuses the light spot can be determined to design the location algorithm, through the camera calibration, laser positioning, to the experimental data and the actual measurement error is within 10%. Finally, the work in optimizing system functionality and Enhancement ProgrammeKEY WORDS: Short distance、Low cost 、Triangle measurement目录1、前言1.1激光测距1.2激光测距仪1.3三角测量法激光测距简介1.4设计目标2、测距方案2.1几种常用的测距方法2.1.1手持激光测距仪2.1.2望远镜式激光测距仪2.2测距方案选定2.3三角测量法3、硬件模块设计3.1激光发射模块设计3.2信号接收模块设计3.2.1摄像头定标3.3激光出射角4、PC程序设计4.1摄像头调用4.2光点定位5、结论前言1.1激光测距激光测距（laser distance measuring）是以激光器作为光源进行测距激光测距技术是一种集合了光学、计算机科学、机械设计等的高新技术。
激光三角测距技术应用
激光三角测距技术应用激光三角测距技术应用激光三角测距技术是一种利用激光束测量物体距离的技术方法。
它在工业、测绘、航天等领域有着广泛的应用。
下面将逐步介绍激光三角测距技术的应用过程。
第一步：发射激光束激光三角测距技术首先需要发射一束激光束。
这个激光束经过光学系统的聚焦，形成一个非常细小而精确的光点。
第二步：照射物体接下来，激光束照射到需要测量距离的物体上。
当激光束照射到物体上时，会发生光的反射和散射。
第三步：接收反射光经过物体的反射和散射之后，一部分光会返回到测距仪上。
测距仪内部的接收器会接收这些反射光，并将其转化为电信号。
第四步：计算距离接收到的电信号会被测距仪内部的计算器处理。
计算器会根据接收到的光信号与发射激光束之间的时间差，来计算物体到测距仪的距离。
利用光速和时间差，可以精确计算出距离。
第五步：显示结果最后，测距仪会将测量得到的距离结果显示出来。
这个结果可以通过数字显示或者其他方式呈现出来，供使用者查看。
激光三角测距技术的应用非常广泛。
例如，在工业制造中，可以利用它来测量物体的尺寸、检测物体的位置以及进行自动化控制。
在测绘领域，可以使用激光三角测距技术进行地形测量、建筑物测量以及地图绘制。
在航天领域，激光三角测距技术可以用来测量卫星和空间飞行器与地面的距离，实现精准的空间定位和导航。
总结起来，激光三角测距技术通过发射激光束、照射物体、接收反射光、计算距离以及显示结果等步骤，实现对物体距离的精确测量。
它在工业、测绘、航天等领域的应用为我们的生活带来了很大的便利。
随着技术的不断发展，相信激光三角测距技术将会有更多的应用和突破。
激光三角实验报告
激光三角法实验报告学院：指导教师：学生：学号：一、激光三角法测三维表面综述激光三角法实验报告随着工业测量领域的不断扩展以及对测量精度和测量速度的不断提高,传统的接触是测量已经无法满足工业界的需求.而非接触测量由于其良好的精确性和实时性,已经成为测量领域的热点.同时由于电子学和光学技术的飞速发展，光电检测已经成为非接触测量的一种主要方法。
激光三角法(Laser Triangulation)是光电检测技术的一种，由于该方法具有结构简单、测试速度快、不易损伤表面、测量距离大、抗干扰、测量准确度高、实时处理能力强、使用灵活方便等优点,在工业中的长度、距离以及三维形貌等检测中有着广泛的应用。
一、实验原理1、激光三角法测距图表错误!未定义书签。
激光三角法测距原理图如图1所示，激光三角法的测量仪器主要由激光发射器、透镜和CCD组成。
在测量过程当中使用激光光源作为测量的指示光源,激光器的轴线、成像物镜的光轴以及CCD线阵，三者位于同一个平面内.激光光源照射到物体上某一点，该目标点的图像通过透镜汇聚到CCD上形成像点。
当激光照射的物体沿激光光轴移动时，像点也在CCD像面上移动。
在CCD焦距已知，光源、透镜和CCD的相对位置确定的前提下，通过测量CCD上像点的位置就能准确确定被测物体移动的距离。
图1中，已知透镜的轴线与激光束的夹角为，CCD像平面与镜头光轴的夹角为，像面距镜头的距离s’约等于镜头焦距f，物距为s,像点在CCD上移动距离d，物点在激光束方向上的移动距离为,则：通常情况下，等于,即CCD像平面与镜头主光轴垂直，所以:2、激光三角法三维重建在图1中，将激光束沿直面垂直方向延伸成激光面。
激光将一个理想的光斑投射在被测表面上，沿激光束方向移动被测物体,该光斑将随其投射点位置的深高度坐标变化而沿着激光器的轴向作同样距离的位移。
光斑同时又通过物镜成像在ＣＣＤ线阵上，且成像位置与光斑的深度，位置有唯一的对应关系。
测出CCD线阵上所成实像的中心位置，即可通过光斑与其在CCD线阵上所成像点的位置几何光学关系求出光斑的高度坐标，从而得到被测表面该点处的深度参数。
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流 I1 和 I2 计算出入射光斑的中心位置, 再利 用上面的式 (1—1) 即可计算出相应的距离变化
中光电检测器件我们采用的是新型位敏元件 量。
PSD (P osition S ensitiv e D etector, 简称 PSD ) 。 [6] 2. 3 激光驱动电路
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位敏元件 PSD 是为适合位置、位移、距离等 精确实时测量而发展起来的一种新型半导体光
电敏感器件, 它利用半导体的横向光电效应来测 量入射光点的位置。 PSD 器件与电荷耦合器件 CCD 不同, 属于非离散型器件, 其输出电流随光 点位置的不同而连续变化, 具有体积小、灵敏度 高、噪声低、分辨率高、频谱响应宽、响应速度快、 价格低等优点, 目前在光学定位、跟踪、位移、距 离及角度测量等方面获得了广泛的应用。
2 A J C B row n and F G ilbert, U BM Gm bH , W est Germ any, Indu stria l app lica tion s fo r op tica l p ro2 filom etry, Sen so r R eview , 10 (1) , 1990.
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工业仪表与自动化装置 1998 年第 2 期
我们选用半导体激光器作为激光光束的光 源。 激光驱动电路的功能是为半导体激光器提 供恒定的、无浪涌的脉冲驱动电流。为了提高激 光测距传感器的抗干扰能力, 我们的半导体激 光器工作在脉冲状态, 也就是采用调制光源。由 于半导体激光器抗“浪涌”电流的能力非常弱, 因此, 在设计激光光源驱动电路时, 采用了自动 电流控制 (A CC ) 电路, 使注入半导体激光器的 电流保持恒定, 并使该电路具有慢起动功能, 以 便保护激光器免遭“浪涌”损坏。另外, 为提高半 导体激光器的抗静电能力, 驱动电路里还采取 了一定的防静电措施。 同时为了调整半导体激 光的光输出功率, 我们还设计了监测半导体激 光器的光输出监测电路。 2. 4 信号处理电路
设计能够实现式 (1—1) 和 (2—1) 所要求的 算术运算电路, 实质上就是要设计一个除法电 路。设计除法电路的方法有很多种, 我们采用的 是时间分割式脉冲宽度高度调制法。 用该方法 设计的除法电路具有稳定性好、精度高以及参 数调整方便等优点。
3 性能测试及分析
我们对所设计的激光三角法测距传感器样
机, 在室温和自然光下, 以不同的物体作被测目 标, 对其应用特性进行了测试。 测试结果表明, 以具有均匀散射特性的物体作为被测目标时, 可以达到较好的精度和线性度。 如以白纸为目 标, 测 距 范 围 可 达 60 · 140mm , 分 辨 率 可 达 011mm。 以非均匀散射的物体作被测目标时, 该传感器的精度和线性度略有下降。 以黑色物 体 (如橡胶) 作被测目标时, 由于散射光斑较弱, 位敏元件 PSD 的输出较小, 测距离误差较大。 而以非匹配表面 (粗糙度太高或太低) 的物体及 透明体作被测目标时, 由于位敏元件 PSD 接收 不到散射光斑, 传感器基本上无输出。
3 F rank E. Goodw in, L a ser p rox im ity sen so r, U 2 n ited Sta tes Pa ten t, N o. 4733609,M a r. 29, 1988.
4 M ichael T. B reen, L a ser D istance M ea su ring M ethod and A pp a ra tu s, U n ited Sta tes Pa ten t, N o. 4856893,A ug. 15, 1989.
如果以 PSD 的中心为零点, 并假设 ∆ 为光 斑中心位置对零点的偏移, L 为 PSD 两电极之 间的距离, 则有
图 2—2
2. 2 传感头
图 2—1
∆= L 23 ( I 1- I 2) ( I 1+ I 2)
(2—1)
可见通过式 (2—1) 便可由 PSD 的输出电
传感头主要包括光路系统和对光电检测器 件输出的电信号进行放大变换的前置电路。 其
4 结束语
不能使用具有非匹配表面的物体以及透明 物体作被测目标, 这是激光三角法测距传感器 的主要不足之处。 但在实际测量中大多数物体 的表面都是具有散射特性的, 因此该传感器无 论是在工业自动检测领域还是在机器人上都有 着广阔的应用前景。
参考文献
1 Toku ji O kada, J ap an, D evelopm en t of an O p ti2 ca l D istance Sen so r fo r Robo ts, T he In terna tona l Jou r2 na l of Robo tics R esea rch, V o l. 1, N o. 4,W in ter 1982.
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信号处理电路的主要功能是将位敏元件 PSD 的输出电流 I1 和 I2, 经过放大和运算处 理, 变换成与距离相对应的电压信号。
信号处理电路由前级放大电路、脉冲解调 电路、算术运算电路、后级放大电路、自动控制 增益电路和监测指示电路几部分组成。其中, 算 术运算电路是最核心的部分。 由于各光学器件 的实际定位值与理论设计值之间有一定的差 别, 这些差别都会以非线性的形式反映在传感 器的输出上。因此, 我们所设计的算术运算电路 除了能实现式 (1—1) 和 (2—1) 所要求的算术运 算功能外, 还能够通过调整电路参数来改善传 感器的非线性。可以说, 该部分电路的性能直接 影响了测距传感器的测量精度和线性度。
近年来, 电子学和光学技术的飞速发展使 得光电检测已成为自动化技术领域的一个热 点, 在机器人传感器及工业自动检测领域中应 用十分活跃[1 ][2 ]。 激光三角法测距传感器就是 利用光电技术对距离进行非接触测量的一种新 型传感器[ 3 ] [ 4 ]。该传感器具有测量速度快、抗干 扰能力强、测量点小、适用范围广等优点, 目前 在国内外受到了越来越多的重视。
PSD 分一维和二维两种类型, 在位移和距 离的测量中一般使用一维 PSD。一维 PSD 的结 构如图 2—2 所示。 如果有光斑入射到 PSD 的 表面上, 将在光斑位置产生一个与光能量成正 比的光生电荷, 当 PSD 的公共端加上正电压 时, 其两端输出电极便会产生光电流 I1 和 I2, 而且电流 I1, I2 与光斑中心位置到输出电极 X 1, X 2 间的距离成反比。
5 Z. J I, M. C. L EU , D esign of op tica l triangu la2 tion devices, O p tics & L a ser T echno logy, 21 (5) , 1989.
6 朱尚明. 位置敏感检测器 PSD 及其应用研究. 仪表技术与传感器, 1996 (2) 17
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上散射光斑像点的位置变化 ∆ 之间的关系为
∃= E 3 sinΥ3 ∆ [ E ′3 sinΗ- ∆3 sin (Η+ Υ) ]
= (D 13 ∆) (D 2- ∆) 式中 D 1= E 3 sinΥ sin (Η+ Υ)
(1—1)
D 2= E ′3 sinΗ sin (Η+ Υ)
由于式 (1—1) 的推导不带任何先行假设或
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工业仪表与自动化装置 1998 年第 2 期
激光三角法测距传感器的设计与实现
朱尚明
合肥经济技术学院机电系 合肥: 230052
葛运建
中科院合肥智能机械研究所
摘要 本文介绍了激光三角法测距的基本原理, 利用新型位敏元件 PSD 设计并实现 了一种高分辨率、大量程的测距传感器, 并对不同条件下的测试结果进行了分析。 关键词 激光三角法 散射光斑 位敏元件 PSD 算术运算电路
为了达到精确的聚焦, 发射光束和光电检 测器件受光面以及接收透镜平面必须相交于一
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图 1—1
1998 年第 2 期 工业仪表与自动化装置
近似, 因此这一关系是严格精确的, 它对任何距
离的变化都成立。基于这一关系进行运算处理,
便可实现激光三角法测距传感器的高分辨率和
大量程。
2 激光三角法测距传感器的设计与实 现
2. 1 系统组成 激光三角法测距传感器的系统组成如图 2—1 所示, 它由传感头、激光驱动电路和信号 处理电路等 3 大部分组成。
点[5]。 在图 1—1 中, 假设发射光束和接收透镜 光轴之间的夹角为 Η, 光电检测器件的受光面 和准距离处的物距和像距分别为 E 和 E ′, 不难 推出 被 测 物 体 的 距 离 变 化 ∃和光电检测器件
1 激光三角法测距的基本原理
激光三角法测距的基本原理是基于平面三 角几何, 如图 1—1 所示。 其方法是让一束激光 经发射透镜准直后照射到被测物体表面上, 由 物体表面散射的光线通过接收透镜会聚到高分 辨率的光电检测器件上, 形成一个散射光斑, 该 散射光斑的中心位置由传感器与被测物体表面 之间的距离决定。 而光电检测器件输出的电信 号与光斑的中心位置有关。因此, 通过对光电检 测器件输出的电信号进行运算处理就可获得传 感器与被测物体表面之间的距离信息。