提高激光測距儀精度的系統和方法技術方案

本發明專利技術揭示了一種提高激光測距儀精度的系統及方法，包括負反饋系統、控制器和溫度傳感器，負反饋系統至少由激光發射器、反射面、光敏二極管和PWM發生器組成，控制器包括預置表和溫度補償表，控制器通過溫度傳感器生成的溫度信號獲得激光測距儀當前的環境溫度，并根據預置表和溫度補償表計算出激光測距儀當前溫度下適合的PWM值，控制PWM發生器輸出對應的PWM值給光敏二極管，調節光敏二極管的偏置電壓使其工作在適當的狀態。本發明專利技術采用一個獨立的負反饋系統對激光測距儀進行溫度補償，減少負反饋回路，且通過確定大密度的溫度補償表，來補償整個系統由器件工藝差異和環境因素產生的非線性誤差，降低成本、提高精度。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及激光測距儀補償
，尤其是涉及一種提高激光測距儀精度的系統和方法。
技術介紹
激光測距儀的原理為：激光發射器主要通過激光管發出激光，激光經由被測物反射，由光敏二極管檢測，通過計算激光發出時與檢測到的時間差來確定距離。其中，激光發射器和光敏二極管在環境溫度變化時，光功率和接收靈敏度會分別受到不同程度的影響。因此，目前的應用和文獻中，想要激光測距儀達到一定精度的話，都會分別對激光發射器的光功率和光敏二極管接收靈敏度進行溫度補償。現有技術中一般采用兩個獨立的負反饋系統對激光發射器和光敏二極管這兩個器件分別進行補償，且在目前應用中，對激光發射器和光敏二極管補償時，都會根據溫度跟二者的線性關系，確定補償公式。如在2012年11月20日申請的、專利號為201210471891.X的文獻中，記載了一種提高激光測距儀精度的方法，將環境對LD和APD造成的影響分別進行補償消除，在對APD進行補償消除時，通過對APD的溫度漂移系數測量，對APD的放大對數進行補償，讓APD放大倍數在任何溫度下，放大倍數一致，從而可以保障批量生產時，產品的一致性。但是，上述現有技術一般存在以下缺點：1、對兩個器件分別進行補償的兩個獨立的負反饋系統在運行時一般是不同步的，這樣會在導致成本增加的同時，導致整個系統沒有工作在最佳的狀態，從而降低了激光測距儀的精度；2、利用補償公式的補償方式難以保證由器件工藝差異和環境因素產生的非線性誤差得到補償，降低了激光測距儀的精度。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服現有技術的缺陷，提供一種提高激光測距儀精度的系統及方法，采用溫度補償表來補償由激光測距儀工藝差別和環境因素產生的非線性誤差，以提高激光測距儀的精度。為實現上述目的，本專利技術提出如下技術方案：一種提高激光測距儀精度的系統，包括負反饋系統、控制器和溫度傳感器，所述負反饋系統至少由激光發射器、反射面、光敏二極管和PWM發生器組成，所述控制器包括預置表和溫度補償表，所述控制器通過所述溫度傳感器生成的溫度信號獲得激光測距儀當前的環境溫度，并根據所述預置表和溫度補償表計算出激光測距儀當前的環境溫度下適合的PWM值，控制所述PWM發生器輸出對應的PWM值給所述光敏二極管，調節光敏二極管的偏置電壓。優選地，所述預置表內記錄在預置的特定溫度下距離所述反射面不同距離所對應的PWM值；所述溫度補償表內記錄一定溫度范圍內根據所述預置表計算出的環境溫度差值和PWM差值；所述控制器通過所述溫度傳感器生成的溫度信號獲得激光測距儀當前的環境溫度，并計算所述當前的環境溫度與預置表內的特定溫度的差值，在所述溫度補償表內查找所述溫度差值對應的PWM差值，并通過所述PWM差值和預置表中的PWM值計算出當前溫度下適合的PWM值，并控制所述PWM發生器輸出對應的PWM值給所述光敏二極管。優選地，所述負反饋系統還包括電源信號、激光發射器驅動電路和激光接收驅動電路，所述電源信號經過激光發射器驅動電路產生激光發射器驅動信號，激光發射器驅動信號經過所述激光發射器轉換為激光，所述激光在反射面上反射并由光敏二極管接收，同時，所述PWM發生器給光敏二極管提供偏置電壓，所述光敏二極管將激光轉換后生成的電信號，經所述激光接收驅動電路生成經過驅動后的接收信號給所述控制器，所述控制器計算電源信號發出的時刻與經過驅動后的接收信號收到的時刻的差值，確定所述激光測距儀與反射面之間的距離。本專利技術還提供了一種提高激光測距儀精度的方法，包括以下步驟：a、先后制作得到預置表和溫度補償表；b、控制器通過溫度傳感器生成的溫度信號獲得激光測距儀當前的環境溫度，并根據所述預置表和溫度補償表計算出激光測距儀當前的環境溫度下適合的PWM值；c、所述控制器控制PWM發生器輸出對應的PWM值給光敏二極管，調整所述光敏二極管的偏置電壓。優選地，步驟a中，所述預置表的制作過程包括：a1、將激光測距儀置于預置的室溫下，并預置不同距離的反射面；a2、通過所述PWM發生器調整光敏二極管的偏置電壓，獲得所述特定溫度下距離和PWM值的對照表，將其作為所述預置表。優選地，步驟a中，所述溫度補償表的制作過程包括：a3、將激光測距儀置于高低溫箱內，并距離反射面特定距離，所述高低溫箱內預置一定的溫度范圍，并每隔一定的時間間隔自動變化一個特定的溫度步進；a4、所述控制器通過所述溫度傳感器獲得激光測距儀在高低溫箱內的環境溫度，并通過所述PWM發生器調整光敏二極管的偏置電壓，使負反饋系統的接收信號進入可檢測的范圍內，記錄當前的環境溫度值及PWM發生器輸出的PWM值；a5、分別計算步驟a4得到的所述當前的環境溫度值和PWM值與所述預置表內的環境溫度值和PWM值的環境溫度差值和PWM差值，并將這兩個差值記錄；a6、待所述高低溫箱內溫度變化一個特定的溫度步進后，重復步驟a4和步驟a5，直到所述高低溫箱內所有預置溫度都運行完成，則得到完整的所述溫度補償表。優選地，步驟a3中，所述激光測距儀距離所述反射面10厘米，且所述高低溫箱內預置-10℃～70℃的溫度范圍，并每隔10s的時間間隔自動變化0.1℃的溫度步進。優選地，步驟b中，所述控制器通過所述溫度傳感器生成的溫度信號獲得激光測距儀當前的環境溫度，并計算所述當前的環境溫度與預置表內的特定溫度之間的差值，在所述溫度補償表內查找所述溫度差值對應的PWM差值，并通過所述PWM差值和預置表中的PWM值計算出當前溫度下適合的PWM值。優選地，當距離所述反射面的距離發生變化時，所述控制器通過經驅動后的接收信號到所述預置表中查找得到對應的PWM值，并重復步驟b，重新計算出當前溫度下適合的PWM值。優選地，所述溫度補償表內的環境溫度差值和PWM差值之間的關系為非線性的。本專利技術的有益效果是：1、本專利技術將激光發射器和光敏二極管合并為一個負反饋系統進行溫度補償，減少負反饋回路，降低成本、提高激光測距儀精度。2、本專利技術通過確定大密度的溫度補償表，來補償整個系統由器件工藝差異和環境因素產生的非線性誤差，提高了激光測距儀的精度。附圖說明圖1是本專利技術提高激光測距儀精度的系統的原理示意圖；圖2是本專利技術預置表的制作流程示意圖；圖3是本專利技術溫度補償表的制作流程示意圖；圖4是本專利技術提高激光測距儀精度的方法的流程示意圖。附圖標記：1、電源信號，2、激光發射器驅動電路，3、激光發射器驅動信號，4、激光發射器，5、激光，6、反射面，7、PWM發生器，8、光敏二極管，9、轉換后生成的電信號，10、激光接收驅動電路，11、經過驅動后的接收信號，12、溫度傳感器，13、溫度傳感器生成的溫度信號。具體實施方式下面將結合本專利技術的附圖，對本專利技術實施例的技術方案進行清楚、完整的描述。本專利技術揭示了一種提高激光測距儀精度的系統和方法，激光發射器和光敏二極管合并為一個負反饋系統，將激光發射器產生的光功率誤差引入到光敏二極管的接收靈敏度誤差中，通過同一個調節點“產生光敏二極管BIAS(偏置電壓)的PWM(脈沖寬度調制)占空比”來對整個系統的誤差統一進行補償，且通過記錄有環境溫度變化與PWM占空比關系的溫度補償表，來補償由器件工藝差異和環境因素產生的非線性誤差，降低成本、提高了激光測距儀的精度。如圖1所示，本專利技術所揭示的一本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種提高激光測距儀精度的系統，其特征在于：包括負反饋系統、控制器和溫度傳感器，所述負反饋系統至少由激光發射器、反射面、光敏二極管和PWM發生器組成，所述控制器包括預置表和溫度補償表，所述控制器通過所述溫度傳感器生成的溫度信號獲得激光測距儀當前的環境溫度，并根據所述預置表和溫度補償表計算出激光測距儀當前的環境溫度下適合的PWM值，控制所述PWM發生器輸出對應的PWM值給所述光敏二極管，調節光敏二極管的偏置電壓。

【技術特征摘要】
1.一種提高激光測距儀精度的系統，其特征在于：包括負反饋系統、控制器和溫度傳感器，所述負反饋系統至少由激光發射器、反射面、光敏二極管和PWM發生器組成，所述控制器包括預置表和溫度補償表，所述控制器通過所述溫度傳感器生成的溫度信號獲得激光測距儀當前的環境溫度，并根據所述預置表和溫度補償表計算出激光測距儀當前的環境溫度下適合的PWM值，控制所述PWM發生器輸出對應的PWM值給所述光敏二極管，調節光敏二極管的偏置電壓。2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述預置表內記錄在預置的特定溫度下距離所述反射面不同距離所對應的PWM值。3.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述溫度補償表內記錄一定溫度范圍內根據所述預置表計算出的環境溫度差值和PWM差值。4.根據權利要求2所述的系統，其特征在于，所述預置表通過將所述激光測距儀置于預置的室溫下，并預置不同距離的反射面，通過所述PWM發生器調整光敏二極管的偏置電壓而制作得到。5.根據權利要求3所述的系統，其特征在于，所述溫度補償表通過記錄在將激光測距儀置于預置有一定的溫度范圍并每隔一定的時間間隔自動變化一個特定的溫度步進的高低溫箱內，且距離所述反射面特定距離的條件下，所述控制器計算出的所述溫度范圍內所有的環境溫度差值和PWM差值而制作得到。6.根據權利要求5所述的系統，其特征在于，所述激光測距儀置于預置-10℃～70℃的溫度范圍并每隔10s的時間間隔自動變化0.1℃溫度步進的高低溫箱內，且距離所述反射面10厘米。7.根據權利要求3所述的系統，其特征在于，所述溫度補償表內的環境溫度差值和PWM差值之間的關系為非線性的。8.根據權利要求1～7任意一項所述的系統，其特征在于，所述負反饋系統還包括電源信號、激光發射器驅動電路和激光接收驅動電路，所述電源信號經過所述激光發射器驅動電路產生激光發射器驅動信號給所述激光發射器；所述激光接收驅動電路將所述光敏二極管發送過來的電信號生成經過驅動后的接收信號給所述控制器。9.一種基于權利要求1～8任意一項所述的提高激光測距儀精度的系統的方法，其特征在于：所述方法包括以下步驟：a、制作得到預置表和溫度補償表；b、控制器通過溫度傳感器生成的溫度信號獲得激光測距儀當前的環境溫度，并根據所述預置表和溫度補償表計算出激光測距儀當前的環境溫度下適合的PWM值；c、所述控制器控制PWM發生器輸出對應的P...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王偉臣，邢星，
申請(專利權)人：上海諾司緯光電儀器有限公司，美國西北儀器公司，
類型：發明
國別省市：上海;31