[发明专利]一种适用于光频扫描绝对距离测量的在线测量方法

说明书

本发明公开了一种适用于光频扫描绝对距离测量的在线测量方法，属于光学大尺寸测量领域。通过数据采集模块，以储存单元的采样长度为片段，对拍频信号和F‑P信号进行连续不间断的同步采集，得到拍频信号片段和F‑P信号片段；将拍频信号片段和F‑P信号片段，依次写入数据储存模块中；数据处理模块读取拍频信号片段和F‑P信号片段、并释放对应的储存空间，然后依次进行扫频周期起点识别、分割重构处理，得到以扫频周期为起点的拍频信号重构片段和F‑P信号重构片段；按照扫频周期分别对所得拍频信号重构片段和F‑P信号重构片段进行切割后，分别提取拍频信号的相位和F‑P信号峰值的位置，实时解算出绝对距离。本发明解决了无法实时解算绝对距离且不间断测量的问题。

技术领域

本发明属于光学大尺寸测量领域，涉及一种适用于光频扫描绝对距离测量的在线测量方法。

背景技术

光频扫描绝对距离测量(FSI)是一种大尺寸高精度测量方法，在迈克尔逊干涉光路的基础上，利用外腔可调谐半导体激光器，实现大尺寸的空间距离测量。其测距精度可在数十米的范围内达到微米级测量。相比于增量式激光测距方法，光频扫描绝对距离测量不需要导轨辅助测量，允许断光，受测量现场通视条件限制小。广泛应用在大型仪器设备装配，以及高端装备制造等领域。

光频扫描绝对距离测量(FSI)，是控制为外腔可调谐半导体激光器发出一束调频激光，经过分光镜(或光纤分束)将光束一分为二，一部分光源进入参考光路，另一部分进入测量光路，均经过反射镜反射回来并在两束激光的汇合处发生拍频干涉，由光电探测器检测出拍频信号，通过Fabry-Pérot(F-P)标准具测量光频扫描范围,再对拍频信号进行信号处理提取到拍频信号相位后，最终获得待测物体的绝对距离信息。FSI绝对距离测量需要同步采集拍频信号和F-P信号两路信号。

在FSI测量中，为了解算出测量距离，需要人为储存采集到的信号文件并转换文件格式，人为找出每个信号文件周期起始点截取完整周期部分的信号。然后在不同软件平台中实现对拍频信号相位的提取并进行距离解算，大大增加了工作量，且测量缺乏实时性。在需要长时间动态测量的目标中，离线测量需要系统长时间连续的高采样率采集两路信号。在后续数据处理程序中，处理时间会成倍增加，且对计算机性能带来挑战。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种适用于光频扫描绝对距离测量的在线测量方法，解决了无法实时解算绝对距离和连续不间断测量的问题，实现在线测量。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开了一种适用于光频扫描绝对距离测量的在线测量方法，包括以下步骤：

1)通过数据采集模块，以储存单元的采样长度为片段，对拍频信号和F-P信号进行连续不间断的同步采集，得到拍频信号片段和F-P信号片段；

2)将得到的拍频信号片段和F-P信号片段，依次写入数据储存模块中；

3)通过数据处理模块读取拍频信号片段和F-P信号片段、并释放拍频信号片段和F-P信号片段对应的储存空间，然后依次进行扫频周期起点识别、分割重构处理，得到以扫频周期为起点的拍频信号重构片段和以扫频周期为起点的F-P信号重构片段；按照扫频周期分别对所得以扫频周期为起点的拍频信号重构片段和以扫频周期为起点的F-P信号重构片段进行切割后，分别提取拍频信号的相位和F-P信号峰值的位置，实时解算出绝对距离。

优选地，步骤1)中，储存单元的采样长度通过以下步骤获得：

通过数据采集模块将控制激光器扫频的信号发生器时钟同步至数据采集卡，使可调谐激光器扫描频率和采集卡采样率具有同一时间基准；在同一时间基准下，以整数个的单个扫描周期的数据采样长度L_P，作为一个储存单元的采样长度。

进一步优选地，单个扫描周期的数据采样长度L_P的计算公式如下：