量程可调的激光三角测量系统及方法与流程

本发明涉及激光三角测量领域，尤其涉及一种量程可调的激光三角测量系统及方法。

背景技术：

在目前的激光三角测量方案中，针对同一系列产品不同测量量程段的处理方法，通用做法是通过不同模具实现调整模块的三角函数关系，即每一个量程段都需要一套结构解决方案，从而实现不同量程段的测量。测量工序较为复杂，耗时耗力。

请参见图1，现有的一种激光三角测量系统，其包括激光发射器1、透镜3和信号接收装置2，测量的量程为a点至b点的距离；在测量调距的过程中，需要通过调整透镜与信号接收模块的相对关系，从而将量程从ab调整至a’b’。此种系统的量程调整方法需要重新固定信号接收装置2或重新固定透镜3并对透镜3或信号接收装置2的选用做相应的调整，尤其是针对一个系列多个量程段的产品，将会需要不同的结构方案，操作复杂，且成本较高。

技术实现要素：

针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种量程可调的激光三角测量系统及方法，在无需破坏整体测量系统结构的基础上，即可实现不同量程的测量，且具有操作便捷、成本低和可操作性强的优点。

为了实现上述目的，本发明提供一种量程可调的激光三角测量系统，包括一激光发射装置、一光阑、一透镜和一接收装置，所述光阑设置于所述激光发射装置与一待测物之间的一第一光路上；所述透镜设置于所述接收装置和所述待测物之间的一第二光路上；所述光阑形成多个间隙孔，各所述间隙孔的宽度相异。

优选地，每一所述间隙孔对应一测量量程，所述测量量程越大对应所述间隙孔的宽度越大，所述测量量程为所述透镜与所述待测物之间的距离。

优选地，各所述间隙孔沿水平方向开设并沿所述光阑竖直方向相互间隔布设。

优选地，所述间隙孔按照所对应的所述测量量程的大小依次排列，且相邻两所述间隙孔间的间距随着对应所述测量量程的增大而减小。

一种基于本发明所述量程可调的激光三角测量系统的量程可调的激光三角测量方法，包括步骤：

s1：建立所述量程可调的激光三角测量系统；

s2：选择当前所需的所述测量量程所对应的一所述间隙孔；

s3：调整所述激光发射装置与所述间隙孔的位置，使得所述激光发射装置和所述间隙孔位于所述第一光路上；

s4：完成当前所述测量量程对应所述待测物的测量；

s5：判断是否还有未检测的所述测量量程；如有，返回步骤s2；如无结束步骤。

优选地，所述激光发射装置发射的激光的强度与所述测量量程成反比关系。

优选地，所述激光发射装置发射的激光的光轴与所述间隙孔的中心位置对应。

本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：

本发明通过增加一个光阑的结构，并通过对光阑的间隙孔控制，而不破坏整体测量系统的结构，即可实现不同量程段的测量，技术实现过程简单，方案实现成本较低，可操作性强。

附图说明

图1为现有激光三角测量系统的原理图；

图2为本发明实施例的量程可调的激光三角测量系统的原理图；

图3为本发明实施例的量程可调的激光三角测量方法的流程图。

具体实施方式

下面根据附图2～图3，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本发明的功能、特点。

请参阅图2，本发明实施例的一种量程可调的激光三角测量系统，包括一激光发射装置1、一光阑2、一透镜3和一接收装置4，光阑2设置于激光发射装置1与一待测物之间的一第一光路上；透镜3设置于接收装置4和待测物之间的一第二光路上；光阑2形成多个间隙孔21，各间隙孔21的宽度相异。

本实施例中，每一间隙孔21对应一测量量程，测量量程越大对应间隙孔21的宽度越大，测量量程为透镜3与待测物之间的距离。

各间隙孔21沿水平方向开设并沿光阑2竖直方向相互间隔布设。间隙孔21按照所对应的测量量程的大小依次排列，且相邻两间隙孔21间的间距随着对应测量量程的增大而减小。

请参阅图2和图3，一种基于本实施例量程可调的激光三角测量系统的量程可调的激光三角测量方法，包括步骤：

s1：建立本实施例中量程可调的激光三角测量系统；

s2：选择当前所需的测量量程所对应的一间隙孔21；

s3：调整激光发射装置1与间隙孔21的位置，使得激光发射装置1和间隙孔21位于第一光路上；

s4：完成当前测量量程对应待测物的测量；激光发射装置1发射的激光的强度与测量量程成反比关系，激光的光轴与间隙孔21的中心位置对应；

s5：判断是否还有未检测的测量量程；如有，返回步骤s2；如无结束步骤。

例如在建立本实施例中量程可调的激光三角测量系统后，需要对第一测量量程的一第一待测物m和第二测量量程的一第二待测物m’进行测量时，首先选择与第一测量量程对应的一第一间隙孔21，调整激光发射装置1与第一间隙孔21的位置，使得激光发射装置1和第一间隙孔21位于第一光路上；启动激光发射装置1沿第一光路向第一待测物m发射激光并在第一待测物m上形成一第一光斑，接收装置4通过透镜3沿第二光路获取第一光斑的光信号；根据此时第一光路和第二光路的第一夹角a以及激光发射装置1的中心与透镜3中心的第一距离d计算第一待测物m与透镜3间的距离，完成测量后关闭激光发射装置1。然后需要对第二测量量程的一第二待测物m’进行测量时，首先选择与第二测量量程对应的一第二间隙孔21，调整激光发射装置1与第二间隙孔21的位置，使得激光发射装置1和第二间隙孔21位于第二光路上；打开激光发射装置1使得激光通过第二间隙孔21后照射至第二待测物m’上形成一第二光斑，接收装置4通过透镜3沿第二光路获取第二光斑的光信号；根据此时第一光路和第二光路的第二夹角a’以及激光发射装置1的中心与透镜3中心的第二距离d’计算第二待测物m’与透镜3间的距离，完成测量后关闭激光发射装置1。

本实施例中，通过对光阑2上设计多个不同宽度和间距的间隙孔21，让激光通过光阑2不同的间隙孔21，达到实现多个测量量程段切换的目的。

间隙孔21的宽度需要满足激光三角测量的基本要求，能让激光通过而不产生激光的衍射，同时满足对应测量量程段光强度的要求；间隙孔21的间距要求满足激光发射装置1单一激光束通过而不产生相邻干涉，同时满足理论计算的测量量程要求；光阑2基板的高度尺寸以及间隙孔21的数量根据激光三角测量模块实际的尺寸设定，理论上基板上有多少间隙孔21，即可实现多少量程段的测量。

因激光为平行光，理论上间隙孔21宽度等于待测物上光斑的大小，而与待测物距离值不相关；激光强度与距离成反比例关系，间隙孔21宽度的取值与激光强度成正比，得到结论，设计的间隙孔21宽度与待测距离成正比例关系，也就是待测距离远时，间隙孔21宽度设计尺寸变大。

对应不同处的间隙孔21，要求发射出来激光的光轴与间隙孔21的中心位置重合，从而得到较均匀的光斑，保证系统的测量精度。

以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。