激光三角测距原理
- 1. 简介
- 2. 直射式激光三角测距法
- 3. 斜射式激光三角测距法
1. 简介
- 激光三角测量法是利用光线空间传播过程中的光学反射规律和相似三角形原理，在接收透镜的物空间与像空间构成相似三角形关系，同时利用边角关系计算出待测位移。根据入射激光和待测物体表面法线之间的夹角，可以将激光三角法测量分为 3种情况，直射斜收比较好。
2. 直射式激光三角测距法
- 当激光光束垂直入射被测物体表面，即入射光线与被测物体表面法线共线时，为直射式激光三角法。
- 目标：求物体到激光器的距离 d = A O d=AO d=AO
- 因为 △ A O B ∼ △ F B E \triangle AOB \sim \triangle FBE △AOB∼△FBE
- 所以
A O F B = A B F E ⇒ A O = A B ⋅ F B F E = B a s e ⋅ f x \frac{AO}{FB} = \frac{AB}{FE} \Rightarrow AO=\frac{AB \cdot FB}{FE} = \frac{Base \cdot f}{x} FBAO=FEAB⇒AO=FEAB⋅FB=xBase⋅f - 物体距离激光器的距离: d = B a s e ⋅ f x d = \frac{Base \cdot f}{x} d=xBase⋅f
- 参数说明：
- B a s e = A B Base = AB Base=AB: 定义为激光器中心与CCD中心的距离
- f f f：为镜头的焦距
3. 斜射式激光三角测距法
- 当光路系统中，激光入射光束与被测物体表面法线夹角小于90°时，该入射方式即为斜射式。如下图所示的光路图为激光三角法斜射式光路图。
- 由激光器发射的激光与物体表面法线成一定角度入射到被测物体表面，反（散）射光经B处的透镜汇聚成像，最后被光敏单元采集。
- 参数说明：
- α α α: 入射光AO与基线AB的夹角为，
- B a s e = A B Base=AB Base=AB：激光器中心与CCD中心的距离
- f = B F f=BF f=BF：为透镜的焦距f，
- D D D：为被测物体距离基线无穷远处时反射光线在光敏单元上成像的极限位置
- D E = x DE=x DE=x：为光斑在光敏单元上偏离极限位置的位移
- 由光路图中的几何关系可知 △ A B O ∼ △ D E B \triangle ABO \sim \triangle DEB △ABO∼△DEB
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