[发明专利]一种基于压电电机调节的大视场高分辨率激光扫描系统

权利要求书

1.一种基于压电电机调节的大视场高分辨率激光扫描系统，其特征是所述系统包括：由n个测距组件构成的测距模块、反射镜组、扫描模块和定位控制模块；

所述测距模块，用于发射和接收测量激光光束，以实现距离测量；

所述反射镜组，用于反射各测距组件发射的测量光束，将其以设定角度入射至扫描模块；

所述扫描模块，其为二维MEMS振镜，用于将测量光束反射至待测空间进行二维扫描；

所述定位控制模块由压电电机、驱动器和定位组件构成；将所述二维MEMS振镜与所述定位组件固定安装，由所述压电电机控制定位组件调整二维MEMS振镜的空间位置，实现激光扫描系统分辨率倍增与视场角扩展。

2.根据权利要求1所述的基于压电电机调节的大视场高分辨率激光扫描系统，其特征是：所述定位组件是由运动导轨、柔性铰链或蜗轮蜗杆机构构成的回转件，具有回转轴、回转面，以及回转面上的回转中心；设置所述二维MEMS振镜的反射面中心与定位组件的回转中心同心，二维MEMS振镜的慢轴方向与定位组件的回转轴所成夹角γ不大于45°。

3.根据权利要求2所述的基于压电电机调节的大视场高分辨率激光扫描系统，其特征是：所述定位组件绕其回转轴的转动角度δ为：δα-β/2，其中，α为测距组件发射的测量激光光束与二维MEMS振镜快轴方向的最小夹角，β为二维MEMS振镜的快轴振动方向的最大机械转角。

4.根据权利要求1所述的基于压电电机调节的大视场高分辨率激光扫描系统，其特征是：以距离二维MEMS振镜反射面中心L位置处为原点O，以平行于振镜快轴方向为X轴，以平行于振镜慢轴方向为Y轴方向，建立坐标系XOY，针对距离L处的被测对象，每个测距组件的测量点的坐标值(X，Y)为：

由定位控制模块根据振镜快慢轴的偏转角度实时调整定位组件绕其回转轴的转动角度δ，用于补偿振镜水平扫描时的枕形失真，调整后的快轴方向扫描角度d_x为：

其中：

ε为所述测距组件的测量激光光束与振镜反射面法线的夹角；

i为MEMS振镜快轴振动方向机械转角，j为MEMS振镜慢轴振动方向机械转角；

δ为定位组件绕其回转轴的转动角度。

5.根据权利要求1所述的基于压电电机调节的大视场高分辨率激光扫描系统，其特征是：定义：由压电电机控制定位组件所实现的最小位移分辨率为Δ，压电电机对定位组件进行回转驱动的回转半径为l；则，由定位组件对二维MEMS振镜的快轴振动方向所实现的最小角度分辨力θ为：θ＝Δ/l。

6.根据权利要求1所述的基于压电电机调节的大视场高分辨率激光扫描系统，其特征是：所述的n个测距组件以M×P的矩阵形式分布，且M≥2，P≥1，同一行中M个测距组件发射的测量光束经反射镜组反射后以相同的角度间隔入射至二维MEMS振镜反射面中心，以M×P的测距组件实现待测空间M×P个矩形区域的扫描测量。