一種測(cè)距設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種測(cè)量?jī)x器，尤其涉及測(cè)量距離的設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]激光測(cè)距系統(tǒng)是基于對(duì)激光的良好的方向性或相干性而設(shè)計(jì)的測(cè)量?jī)x器。測(cè)距儀發(fā)出的激光信號(hào)并到達(dá)目標(biāo)物體，經(jīng)目標(biāo)物體反射后回到測(cè)距儀器。儀器通過(guò)計(jì)算信號(hào)從發(fā)射時(shí)間點(diǎn)到接收時(shí)間點(diǎn)的時(shí)間差t，然后與光速c相乘后得到信號(hào)經(jīng)過(guò)的距離?；緶y(cè)距公式為D = Ct，式中:D測(cè)距儀光路起點(diǎn)與目標(biāo)物體間的距離，c是激光在空氣中的傳播速度，t是激光束往返一次所需要的時(shí)間。相位式激光測(cè)距是利用頻率已定的驅(qū)動(dòng)信號(hào)對(duì)激光束進(jìn)行幅度調(diào)制。調(diào)制的激光束照射到被測(cè)量目標(biāo)，測(cè)定調(diào)制光往返一次所產(chǎn)生的相位延遲，根據(jù)調(diào)制光的頻率，就可計(jì)算出此相位延遲所代表的距離進(jìn)行測(cè)距。相位式激光測(cè)距儀主要應(yīng)用于精密測(cè)距領(lǐng)域，其精度一般為毫米級(jí)別。有的測(cè)距系統(tǒng)為了有效地反射測(cè)量信號(hào)并使被測(cè)目標(biāo)的表面精度限制在同一標(biāo)準(zhǔn)上，一般會(huì)配有全反射棱鏡作為合作目標(biāo)。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中公開(kāi)了以一種“基于雙波長(zhǎng)激光管相位測(cè)量的校準(zhǔn)方法及其測(cè)距裝置”(專利公開(kāi)號(hào)102540170A)，該技術(shù)采用雙路集成的光波發(fā)射裝置分別通過(guò)不同濾光片產(chǎn)生內(nèi)、外光路信號(hào)，再通過(guò)一個(gè)信號(hào)接收裝置分別接收內(nèi)光路信號(hào)和外光路信號(hào)的返回信號(hào)，然后兩信號(hào)進(jìn)行相位比較得到相位差以實(shí)現(xiàn)相位補(bǔ)償和校準(zhǔn)的目的，避免了環(huán)境變化在電路中引入不確定的相位噪音，提高了激光測(cè)距的測(cè)量精度，增加了系統(tǒng)的測(cè)距穩(wěn)定度，減少了環(huán)境因素對(duì)測(cè)距誤差的影響，降低了系統(tǒng)對(duì)元器件的性能要求，從而減低了系統(tǒng)的成本。但是該技術(shù)方案在多組頻率測(cè)量時(shí)，需要多次切換內(nèi)外光路，降低了測(cè)量系統(tǒng)的工作效率，只具有一個(gè)混頻器，只有一路混頻信號(hào)，必須精確計(jì)算內(nèi)外光路測(cè)量的起始時(shí)間或者時(shí)間間隔，務(wù)必給測(cè)量帶來(lái)誤差，同時(shí)其需要兩個(gè)激光發(fā)射裝置來(lái)發(fā)射測(cè)量光信號(hào)，避免不了兩個(gè)激光之間的差異引起的誤差，增加了設(shè)備的復(fù)雜度和制造成本。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種測(cè)距設(shè)備。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:
[0006]—種測(cè)距設(shè)備，包括:信號(hào)發(fā)生器，用于產(chǎn)生兩路頻率相差恒定的電信號(hào)一、二;激光發(fā)生裝置，用于接收電信號(hào)一并將其轉(zhuǎn)換為測(cè)量光信號(hào)發(fā)出;光敏器件，用于接收測(cè)量光信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后與電信號(hào)二進(jìn)行混頻并輸出混頻信號(hào)一;光路切換裝置，用于切換測(cè)量光信號(hào)的光路，所述光路分內(nèi)光路和外光路，所述外光路為測(cè)量光信號(hào)經(jīng)被測(cè)物反射回光敏器件的路徑，所述內(nèi)光路為測(cè)量光信號(hào)直接射向光敏器件的路徑;混頻器，用于將電信號(hào)一、二進(jìn)行混頻并輸出混頻信號(hào)二;信號(hào)處理模塊，計(jì)算混頻信號(hào)一、二的相位差并根據(jù)所述相位差計(jì)算出被測(cè)物距離。
[0007]優(yōu)選的，所述信號(hào)處理模塊，用于分別計(jì)算出光信號(hào)在內(nèi)光路和外光路下的所述混頻信號(hào)一、二的相位差數(shù)據(jù)A I和△ 2，再利用相位差數(shù)據(jù)△ I和△ 2的差值(Δ 1-Δ2)計(jì)算出被測(cè)物距離。
[0008]優(yōu)選的，所述信號(hào)處理模塊包括低通濾波放大器和控制器模塊，所述低通濾波放大器用于對(duì)混頻信號(hào)一和混頻信號(hào)二分別進(jìn)行濾波并放大后得到低頻信號(hào)一、二，所述控制器模塊計(jì)算低頻信號(hào)一、二的相位差并根據(jù)所述相位差計(jì)算出被測(cè)物距離。
[0009]優(yōu)選的，所述控制器模塊包括模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和處理器，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊接收低頻信號(hào)一、二并生成數(shù)字信號(hào)一、二，所述處理器計(jì)算數(shù)字信號(hào)一、二的相位差并根據(jù)所述相位差計(jì)算出被測(cè)物距離。
[0010]優(yōu)選的，所述光敏器件為雪崩光電二極管。
[0011]優(yōu)選的，所述混頻器為三極管或mos管。
[0012]優(yōu)選的，所述激光發(fā)生裝置包括激光驅(qū)動(dòng)裝置和激光管，所述激光驅(qū)動(dòng)裝置接收電信號(hào)一并將其轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)信號(hào)并輸出，所述激光管接收到驅(qū)動(dòng)信號(hào)后發(fā)出測(cè)量光信號(hào)。
[0013]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型技術(shù)方案通過(guò)光敏器件和混頻器同時(shí)對(duì)信號(hào)進(jìn)行混頻，在切換一次內(nèi)外光路的前提下，即可以完成多組頻率的測(cè)量，大大減少內(nèi)外光路切換次數(shù)，提升測(cè)量速度，同時(shí)具有二路混頻信號(hào)，只需計(jì)算二路混頻信號(hào)的相位差值，不需要計(jì)算內(nèi)外光路測(cè)量的起始時(shí)間或時(shí)間間隔，提高測(cè)量精度，簡(jiǎn)化了電路復(fù)雜程度，增強(qiáng)了切換裝置的使用壽命，本方案采用一個(gè)激光管發(fā)射激光，消除不同激光管之間差異引起測(cè)量誤差，提高精度。本方案采用相位差值計(jì)算距離，即消除電路本身產(chǎn)生的誤差，同時(shí)進(jìn)行光路校準(zhǔn)，提高測(cè)量的精度和速度。
【附圖說(shuō)明】
[0014]附圖1為本實(shí)用新型測(cè)距設(shè)備實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]附圖2為通過(guò)本實(shí)用新型的測(cè)距設(shè)備進(jìn)行測(cè)距的方法實(shí)施例的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例做進(jìn)一步描述。
[0017]如說(shuō)明書(shū)附圖1所示的一種測(cè)距設(shè)備，包括激光驅(qū)動(dòng)裝置3、激光管4、信號(hào)發(fā)生器
2、光路切換裝置6、光敏器件5、混頻器7、濾波放大器8、數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置9以及處理器I，在本實(shí)施例中濾波放大器8分為低通濾波放大器一 81和低通濾波放大器二 82，所述信號(hào)發(fā)生器2輸入端與處理器I第一信號(hào)輸出端電連接，所述處理器I的第二、第三信號(hào)輸出端分別與激光驅(qū)動(dòng)裝置3和光路切換裝置6的使能信號(hào)輸入端電連接，所述信號(hào)發(fā)生器2的第一信號(hào)輸出端與激光驅(qū)動(dòng)裝置3信號(hào)輸入端和混頻器7的第一信號(hào)輸入端電連接，所述信號(hào)發(fā)生器2的第二信號(hào)輸出端與光敏器件5信號(hào)輸入端和混頻器7的第二信號(hào)輸入端電連接，所述混頻器7的信號(hào)輸出端通過(guò)濾波放大器一 81與數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置9的第一信號(hào)輸入端電連接，所述光敏器件5的信號(hào)輸出端通過(guò)濾波放大器二 82與數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置9的第二信號(hào)輸入端電連接，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置9的信號(hào)輸出端與處理器I的信號(hào)輸入端電連接;所述光路切換裝置6安裝于激光管4射出的激光光路上，用于激光在外光路11和內(nèi)光路21間的切換。
[0018]當(dāng)所述實(shí)施例測(cè)距設(shè)備需要開(kāi)始測(cè)量被測(cè)物10距離時(shí)，處理器I通過(guò)第一信號(hào)輸出端向信號(hào)發(fā)生器2傳輸啟動(dòng)信號(hào)及需要生成的一組頻率信息，信號(hào)發(fā)生器2產(chǎn)生2路頻率相差恒定的電信號(hào)Fll和F12，所述電信號(hào)Fll和F12的頻率分別為fll和Π2，此實(shí)施例中將Π1和Π2分別選取為200mhz和199.995mhz，當(dāng)然也可選取其它頻率。信號(hào)發(fā)生器2向激光驅(qū)動(dòng)裝置3發(fā)送電信號(hào)Fll，同時(shí)處理器I控制激光驅(qū)動(dòng)裝置3點(diǎn)亮激光管4且將電信號(hào)Fll變成光信號(hào)。
[0019]處理器I第三信號(hào)輸出端輸出控制信號(hào)使得光路切換裝置切換到外光路，激光管4通過(guò)光路切換裝置沿光路11向被測(cè)物體發(fā)出光信號(hào)，被測(cè)物體接收到光信號(hào)的照射后沿光路12反射光信號(hào)到光敏器件5，光敏器件5將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)Flll并與信號(hào)發(fā)生器2發(fā)送給它的信號(hào)F12進(jìn)行混頻，產(chǎn)生頻率分別為(Π1+Π2)和(Π1-Π2)的兩個(gè)電信號(hào)，所述光敏器件5將上述兩電信號(hào)發(fā)送給濾波放大器二 82，所述濾波放大器二 82中包含了低通濾波器模塊和帶通放大器模塊，通過(guò)低通濾波器模塊，將頻率為(Π1+Π2)的電信號(hào)濾掉，剩下頻率為(Π1-Π2)的低頻信號(hào)，將所述低頻信號(hào)通過(guò)帶通放大器模塊進(jìn)行放大后產(chǎn)生信號(hào)頻率為(fll-fl2)的電信號(hào)F14。其中所述光敏器件5可以采用雪崩二極管，在雪崩二極管里面進(jìn)行，同時(shí)也將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。
[0020]同時(shí)，混頻器7直接將從信號(hào)發(fā)生器2中輸入的2路頻率相差恒定的信號(hào)信號(hào)Fll和F12進(jìn)行混頻，得到頻率分別為(Π1+Π2)、(Π1-Π2)