激光三角法測距
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
激光三角法測距的實例教程
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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報告進一步梳理了相位、光譜、偏振、時間、強度五維光場信息在芯片內的集成進展，以及索尼、意法半導體、豪威科技等企業在偏振傳感、超構光學、飛行時間測距等方向的量產狀況。在此基礎上，報告分析了人工智能對傳感器的賦能路徑——隨著像素內卷積、神經形態混合傳感等技術的興起，AI正從后端處理前移至傳感器內部，使芯片從被動的光信息采集者進化為主動的光信息理解者。
在測量半波電壓（ ）時，向調制器施加一個峰峰值電壓掃頻的10kHz三角波信號。我們發現器件的改進 值具有波長依賴性（圖2e–g）。在1547.1nm波長下獲得最小 值2.1V，消光比(ER)達27.5dB（圖2f）。其他波長下的測量ER值詳見補充材料第S8節。最佳 值為0.21V·cm，表明TFLN MZMs具有高調制效率。
在此，分別在每個電極上施加了100kHz的三角電壓信號。c,f)測量的EO頻率響應。f)的插圖顯示了AC電極上的EE響應。a–c)是s-sep結構，d–f)是g-sep結構。
3.測量與分析
制備的s-sep和g-sep調制器其調制長度L分別為7毫米和10毫米。采用C波段可調諧激光器作為光源，并使用偏振控制器確保入射光處于TE偏振態。
簡介：激光探測和測距系統(LIDAR)
以下四個示例設計演示了如何使用OptiSystem模擬光檢測和測距系統（LIDAR），具體如下：
?激光脈沖飛行時間測量
?相移測距
?調頻連續波（FMCW）直接檢測測距和調頻連續波相干測距
圖1使用直接檢測的FMCW LIDAR OptiSystem模型示例視圖
1.測距(飛行時間)
1)原理簡介
?使用激光脈沖，飛行時間測距法測量發射脈沖從發射裝置行進到目標并返回接收器所花費的時間
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1）原理簡介
使用激光脈沖，飛行時間測距法測量發射脈沖從發射裝置行進到目標并返回接收器所花費的時間。
簡介：激光探測和測距系統(LIDAR)
以下四個示例設計演示了如何使用OptiSystem模擬光檢測和測距系統（LIDAR），具體如下：
激光脈沖飛行時間測量
相移測距
調頻連續波（FMCW）直接檢測測距和調頻連續波相干測距
圖1.使用直接檢測的FMCW LIDAR OptiSystem模型示例視圖
1.測距(飛行時間)
原理簡介
使用激光脈沖，飛行時間測距法測量發射脈沖從發射裝置行進到目標并返回接收器所花費的時間
（二）測量原理
通過發射激光束至目標鏡，利用激光干涉測距測量距離，結合水平和垂直角度變化，經三角測量原理計算目標點空間坐標，氣象站實時修正環境影響。以大型橋梁的建設為例，在橋梁的鋼梁架設過程中，將目標鏡安裝在鋼梁的關鍵節點上。激光跟蹤儀發射激光束到目標鏡，激光束往返的時間差通過干涉測距原理精確測量出跟蹤儀到目標鏡的距離。
簡介：激光探測和測距系統(LIDAR)
以下四個示例設計演示了如何使用OptiSystem模擬光檢測和測距系統（LIDAR），具體如下：
激光脈沖飛行時間測量
相移測距
調頻連續波（FMCW）直接檢測測距和調頻連續波相干測距
圖1.使用直接檢測的FMCW LIDAR OptiSystem模型示例視圖
1.測距(飛行時間)
原理簡介
使用激光脈沖，飛行時間測距法測量發射脈沖從發射裝置行進到目標并返回接收器所花費的時間
3.2激光探測
激光探測系統主要由發射光源、接收器、處理器和顯示器構成。激光測距根據測量原理，可以在分為脈沖式和相位式。脈沖式激光測距是利用激光脈沖在系統和目標之間來回傳輸一次所使用的時間計算出目標的距離。相位式的激光測距是利用調制的連續光波在探測系統和目標之間來回一次所發生的相移計算出目標的距離。
當前使用較多的是非接觸式測量，根據原理不同，可以分為三角形法、結構光法、計算機視覺法、激光干涉法、激光衍射法、CT測量法、MR測量法、超聲波法和層析法。當下以三維激光掃描儀使用最為廣泛，逐漸取代了其他測量方式，它有著采集速度快，易操作，點云數據成型快等優點，通過對零部件進行3D掃描，獲得精度可達0.02mm的完整三維點云數據，如圖1。
