[发明专利]基于调频连续波激光测距的三维测量系统

摘要

本发明公开了基于调频连续波激光测距的三维测量系统。目前基于脉冲法和相位法激光测距原理的三维测量系统的测量精度较低。本发明通过扩束镜增大激光光束直径来照亮待测区域，激光在目标物体表面发生漫反射，产生的回波光被接收镜头接收后进入偏振分光镜，与偏振参考光发生差频干涉，产生的干涉信号被光电探测器阵列接收；之后采用等光频间隔重采样方法对光电探测器阵列各个像素点的干涉信号进行二次采样，计算得到光电探测器阵列各个像素点高精度的距离信息；结合光电探测器阵列像素尺寸以及放大倍率得到目标待测范围各点的实际二维坐标，然后结合距离数据，实现了一定范围高精度的激光三维测量。本发明测距精度高，结构简单，测量范围广。

主权项

1.基于调频连续波激光测距的三维测量系统，包括可调谐激光器、第一耦合器、A路激光系统、C路激光系统、D路激光系统、偏振分光镜、偏振片、APD阵列、数据采集系统、上位机和激光器控制器，其特征在于：所述的A路激光系统和D路激光系统构成三维测量干涉光路；C路激光系统为辅助干涉光路；所述的可调谐激光器由激光器控制器控制启停；可调谐激光器发出波长在1520nm～1560nm范围内线性往复变化的线偏振激光，可调谐激光器的调制周期在2～2.5s中取值；线偏振激光进入第一耦合器后分为A、B两路；A路激光系统中，A路激光通过第一扩束镜扩束后再通过第一半波片，之后照亮目标表面；激光经目标表面发生反射的回波光被接收镜头接收；接收镜头的出射光被偏振分光镜反射；B路激光通过第二耦合器分为C、D两路；C路激光系统中，C路激光首先通过第三耦合器分为两路，其中一路激光通过延时光纤，然后这两路激光进入第四耦合器汇成一束后发生差频干涉，第四耦合器发出的干涉信号被高速光电探测器接收；D路激光系统中，D路激光通过第二扩束镜扩束后再通过第二半波片进入到偏振分光镜，在偏振分光镜上发生透射；偏振分光镜上的透射激光与在偏振分光镜上发生反射的回波激光汇合；汇合后的两束激光经过偏振片将偏振方向调整为偏振片的投射偏振方向，最后由APD阵列接收两束激光产生的干涉信号；高速光电探测器和APD阵列通过光电转换产生的电信号被数据采集系统接收；数据采集系统将电信号数据传输至上位机；激光器控制器由上位机控制。