激光三角測距法
關注創建者：匿名 創建時間：2021-08-30
激光三角測距法的實例教程
來源 | 新機器視覺
激光三角測距法作為低成本的激光雷達設計方案，可獲得高精度、高性價比的應用效果，并成為室內服務機器人導航的首選方案，本文將對激光雷達核心組件進行介紹并重點闡述基于激光三角測距法的激光雷達原理。
激光雷達四大核心組件
激光雷達主要由激光器、接收器、信號處理單元和旋轉機構這四大核心組件構成。
激光器：激光器是激光雷達中的激光發射機構。在工作過程中，它會以脈沖的方式點亮。
接收器：激光器發射的激光照射到障礙物以后，通過障礙物的反射，反射光線會經由鏡頭組匯聚到接收器上。
信號處理單元：信號處理單元負責控制激光器的發射，以及接收器收到的信號的處理。根據這些信息計算出目標物體的距離信息。
旋轉機構：以上3個組件構成了測量的核心部件。旋轉機構負責將上述核心部件以穩定的轉速旋轉起來，從而實現對所在平面的掃描，并產生實時的平面圖信息。
激光三角測距法原理
目前激光雷達的測量原理主要有脈沖法、相干法和三角法3種，脈沖法和相干光法對激光雷達的硬件要求高，但測量精度比激光三角法要高得多，故多用于軍事領域。而激光三角測距法因其成本低，精度滿足大部分商用及民用要求，故得到了廣泛關注。
激光三角測距法主要是通過一束激光以一定的入射角度照射被測目標，激光在目標表面發生反射和散射，在另一角度利用透鏡對反射激光匯聚成像，光斑成像在CCD（Charge－coupled Device，感光耦合組件）位置傳感器上。當被測物體沿激光方向發生移動時，位置傳感器上的光斑將產生移動，其位移大小對應被測物體的移動距離，因此可通過算法設計，由光斑位移距離計算出被測物體與基線的距離值。
展開 激光測厚儀是厚度檢測的重要設備，采用激光測厚儀測量板材厚度，使用方便，操作簡單。激光測厚儀又分為接觸式測厚儀、非接觸式測厚儀、多點式激光測厚儀、掃描式激光測厚儀、超大直徑管材壁厚測量儀
激光測厚儀的測量單元主要由激光測頭、直線導軌滑臺組件、橫梁等組成。激光測頭是測量傳感器。用以采集被測物的厚度尺寸。激光測頭安裝在直線導軌滑臺組件的滑塊上，當步進電機驅動滑塊往復移動時激光測頭沿被測物的寬度方向進行掃描測量。測厚儀的計算、顯示和掃描動作的控制由控制盒完成，計算結果在液晶顯示屏上顯示。
激光測厚儀主要是通過激光三角法測距原理，測量薄膜材料（鋰電池正／負極涂布、鋰電池正／負極輥壓）的厚度，激光測厚儀優勢是：
1．隔震設計
2．閉環控制功能
3．大理石C型掃描架
4．高精度位移傳感器
5．上下激光同軸度精準保證
6．實時補償及防極片波動功能
激光測厚儀應用場景
激光測厚儀用于測量鋼鐵等磁性金屬基體上的非磁性涂層、鍍層、氧化層，如油漆、粉末、塑料、橡膠、鋅、鉻、鋁、錫等。
激光測厚儀采樣技術：
使得測量重復性較傳統交流技術有無可比擬的優越和提高。
激光測厚儀零位穩定：
所有涂層測厚儀測量前都要求校準零位，可以在隨儀器的校零板或未涂覆的工件上校零。儀器零位的穩定是保證測量準確的前提。一臺好的測厚儀校零后，可以長時間保持零位不漂移，確保準確測量。
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展開 （2）激光雷達LDS
激光雷達有兩種原理：三角測距離法和TOF激光法。其中三角測距法主要適用于短距離（20m以內）測量，成本低，目前主流通常采用TOF脈沖激光法，距離可達到 200-300m。
目前阻礙LDS大規模推廣的主要還是價格因素，通常線束越高，價格越高。隨著終端用戶的產品放量，激光雷達的產業化將會帶動價格打破瓶頸區域。
兩種技術方案而言，LDS和VSLAM都具備獨特的優勢，單獨使用均存在局限性。現實中SLAM系統往往會配備視覺里程計、GPS等輔助定位系統，實現多傳感器融合。
三、AR產業鏈簡析
（一）產業鏈長，國內與國外有較大差距
在硬件方面，尚處于初級階段，面臨諸多技術瓶頸亟待克服：硬件、圖像技術、數據等方面的技術缺陷使得AR進一步突破變得困難重重，難以量產，成本居高不下；在軟件平臺方面，性價比和本地化服務欠缺；在產品應用推廣方面，產品同質化、缺乏場景落地、主流生態參與度低等問題；
從技術知識專利方面分析：根據國家知識產權局中國專利信息中心主辦的專利之星上關于AR(Augmented Reality)的所有專利（截止2016.4.27），總計世界專利7142條，國內專利832條，其中，技術類和硬件類專利數量最多，分別占比39%和28%，技術類專利爆發最快，數量最多，其次是硬件，應用領域最少。
展開 （2）激光雷達LDS
激光雷達有兩種原理：三角測距離法和TOF激光法。其中三角測距法主要適用于短距離（20m以內）測量，成本低，目前主流通常采用TOF脈沖激光法，距離可達到 200-300m。
目前阻礙LDS大規模推廣的主要還是價格因素，通常線束越高，價格越高。隨著終端用戶的產品放量，激光雷達的產業化將會帶動價格打破瓶頸區域。
兩種技術方案而言，LDS和VSLAM都具備獨特的優勢，單獨使用均存在局限性。現實中SLAM系統往往會配備視覺里程計、GPS等輔助定位系統，實現多傳感器融合。
三、AR產業鏈簡析
（一）產業鏈長，國內與國外有較大差距
在硬件方面，尚處于初級階段，面臨諸多技術瓶頸亟待克服：硬件、圖像技術、數據等方面的技術缺陷使得AR進一步突破變得困難重重，難以量產，成本居高不下；在軟件平臺方面，性價比和本地化服務欠缺；在產品應用推廣方面，產品同質化、缺乏場景落地、主流生態參與度低等問題；
從技術知識專利方面分析：根據國家知識產權局中國專利信息中心主辦的專利之星上關于AR(Augmented Reality)的所有專利（截止2016.4.27），總計世界專利7142條，國內專利832條，其中，技術類和硬件類專利數量最多，分別占比39%和28%，技術類專利爆發最快，數量最多，其次是硬件，應用領域最少。
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激光測厚儀用于測量鋼鐵等磁性金屬基體上的非磁性涂層、鍍層、氧化層，如油漆、粉末、塑料、橡膠、鋅
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激光雷達有兩種原理：三角測距離法和TOF激光法。其中三角測距法主要適用于短距離（20m以內）測量，成本低，目前主流通常采用TOF脈沖激光法，距離可達到 200-300m。
目前阻礙LDS大規模推廣的主要還是價格因素，通常線束越高，價格越高。隨著終端用戶的產品放量，激光雷達的產業化將會帶動價格打破瓶頸區域。
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激光雷達有兩種原理：三角測距離法和TOF激光法。其中三角測距法主要適用于短距離（20m以內）測量，成本低，目前主流通常采用TOF脈沖激光法，距離可達到 200-300m。
目前阻礙LDS大規模推廣的主要還是價格因素，通常線束越高，價格越高。隨著終端用戶的產品放量，激光雷達的產業化將會帶動價格打破瓶頸區域。
由于入射光和反射光構成一個三角形，對光斑位移的計算運用了幾何三角定理，故該測量法被稱為激光三角測距法。
按入射光束與被測物體表面法線的角度關系，激光三角測距法可分為斜射式和直射式兩種。
1、直射式激光三角測距法
如圖1所示，當激光光束垂直入射被測物體表面，即入射光線與被測物體表面法線共線時，為直射式激光三角法。
