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      一種微型激光二維掃描測(cè)量系統(tǒng)的制作方法

      文檔序號(hào):5839363閱讀:211來(lái)源:國(guó)知局
      專利名稱:一種微型激光二維掃描測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明涉及一種微型激光二維掃描測(cè)量系統(tǒng),屬于光機(jī)電一體化技術(shù)和MEMS技術(shù) (Micro-Electro-Mechanical System)令頁(yè)域。
      背景技術(shù)
      自主掃描是用于空間目標(biāo)探測(cè)的關(guān)鍵技術(shù),主要用于掃描探測(cè)空間某一區(qū)域中的目標(biāo)航 天器,并對(duì)其相對(duì)距離和相對(duì)方位進(jìn)行測(cè)量。自主掃描技術(shù)可分為衛(wèi)星本體掃描、吊艙跟蹤 掃描和反射鏡二維空間掃描等方式,其中衛(wèi)星本體掃描增加了衛(wèi)星姿態(tài)控制的復(fù)雜性,吊艙 跟蹤掃描在重量、功耗和體積等方面相對(duì)較大,而反射鏡二維空間掃描更適合于微小衛(wèi)星的 使用。
      傳統(tǒng)的反射鏡掃描方式有轉(zhuǎn)鏡掃描和振鏡掃描,多采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)。轉(zhuǎn)鏡掃描又稱旋轉(zhuǎn)多 面體棱鏡掃描,其工作原理為激光束投射到一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的多面體棱鏡上,多面體棱鏡將入 射的激光束反射并隨其偏轉(zhuǎn)進(jìn)行掃描。這種掃描方式對(duì)多面體的加工精度要求高,光學(xué)部分 調(diào)整復(fù)雜,掃描電機(jī)的均勻性要求嚴(yán)格,且存在半徑差和塔形誤差,影響了掃描精度。
      振鏡主要由電磁驅(qū)動(dòng)部分和位置傳感器兩部分組成,振鏡掃描的工作原理是通過(guò)控制反 射鏡的反射角度,從而達(dá)到激光束的偏轉(zhuǎn),并通過(guò)位置傳感器反映振鏡的偏轉(zhuǎn)角度和掃描位 置。掃描振鏡的反射面繞中心軸擺動(dòng),不存在半徑差和塔形誤差,與多面轉(zhuǎn)鏡相比有較高的 掃描精度。但是振鏡的掃描驅(qū)動(dòng)電路采用伺服系統(tǒng),控制較為復(fù)雜,掃描頻率偏低,并且體 積和功耗相對(duì)較大。
      目前,隨著微機(jī)械和MEMS技術(shù)的發(fā)展,微反射鏡掃描成為了一種新型的掃描方式,其基 本原理是微反射鏡鏡面在靜電力、電磁力、電熱力、壓電力或其它類型驅(qū)動(dòng)力的作用下發(fā)生 偏轉(zhuǎn),從而改變?nèi)肷涔獾钠D(zhuǎn)角,實(shí)現(xiàn)對(duì)某一區(qū)域的掃描。微反射鏡具有體積小、質(zhì)量輕、 功耗低、掃描速率快、測(cè)量精度高等特點(diǎn),可取代傳統(tǒng)的激光掃描機(jī)構(gòu),更加適用于微型衛(wèi) 星(質(zhì)量小于20kg)和納型/皮型衛(wèi)星(質(zhì)量小于10kg)。

      發(fā)明內(nèi)容
      本發(fā)明的目的是提供一種微型激光二維掃描測(cè)量系統(tǒng),能夠取代傳統(tǒng)的激光掃描機(jī)構(gòu), 實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)相對(duì)距離和方位的測(cè)量,具有體積小、功耗低、集成度高等優(yōu)點(diǎn)。
      本發(fā)明提供的一種微型激光二維掃描測(cè)量系統(tǒng),如圖1所示,其特征在于所述微型激 光二維掃描測(cè)量系統(tǒng)由激光器、微型二維掃描鏡、測(cè)距模塊、測(cè)角模塊和控制器組成。所述 激光器發(fā)射經(jīng)信號(hào)調(diào)制后的連續(xù)波激光光束至所述微型二維掃描鏡和所述測(cè)距模塊;所述微 型二維掃描鏡在外加電壓驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)生二維偏轉(zhuǎn),反射激光光束實(shí)現(xiàn)二維掃描,并能對(duì)二維偏 轉(zhuǎn)角進(jìn)行測(cè)量和輸出;所述測(cè)距模塊接收所述激光器發(fā)射的光束和被目標(biāo)反射的光束,對(duì)兩 路光束采用相位式測(cè)距法解算被測(cè)目標(biāo)的相對(duì)距離并輸出;所述測(cè)角模塊對(duì)所述微型二維掃 描鏡的偏轉(zhuǎn)角測(cè)量信號(hào)和所述測(cè)距模塊的接收信號(hào)進(jìn)行處理,解算被測(cè)目標(biāo)的相對(duì)方位并輸 出;所述控制器是一個(gè)微處理器,對(duì)所述各個(gè)部分的工作狀態(tài)進(jìn)行指令控制,完成數(shù)據(jù)交換, 提取并輸出被測(cè)目標(biāo)的相對(duì)距離和方位信息。
      本發(fā)明的特征在于,該系統(tǒng)含有激光器、微型二維掃描鏡、測(cè)距模塊、測(cè)角模塊、以 及由微處理器構(gòu)成的控制器,其中
      激光器,設(shè)有控制信號(hào)輸入端,與所述控制器的啟動(dòng)控制信號(hào)輸出端相連,該激光器的 輸出是經(jīng)信號(hào)調(diào)制后的連續(xù)波激光光束,該激光光束首先經(jīng)過(guò)分光鏡分為兩個(gè)部分透射部 分經(jīng)過(guò)反射鏡后形成發(fā)射光束,反射部分經(jīng)過(guò)所述微型二維掃描鏡,對(duì)被測(cè)目標(biāo)進(jìn)行二維掃 描,被被測(cè)目標(biāo)反射回來(lái)的光束再次經(jīng)過(guò)該微型二維掃描鏡反射到所述分光鏡,在透射該分 光鏡后形成反射光束;
      激光二維掃描鏡,由受所述控制器控制的壓電陶瓷、與該壓電陶瓷的側(cè)向縱向粘貼的受 激塊、在該受激塊上端向上的中央部位與所述受激塊連成一體的柔性梁、與該柔性梁頂部連 成一體的二維反射鏡片、以及縱向的連接在該柔性梁上的壓阻傳感器組成,所述壓阻傳感器 由從下到上連接在該柔性梁上的第一惠斯通電橋(B)和第二惠斯通電橋(T)組成,其中第 一惠斯通電橋(B),由Rm、 RB2、 RB3、 RB4各電阻橋接而成,用于測(cè)量所述二維反射鏡片繞x軸 彎曲時(shí)的偏轉(zhuǎn)角^,所述X軸是指垂直于該柔性梁的方向,所述^為
      其中J為柔性梁的長(zhǎng)度,單位為mm;力為柔性梁的厚度,單位為mm; f為作為柔性梁材 質(zhì)的硅的楊氏模量,單位為GPa; K為該第一惠斯通電橋(B)的輸入電壓,下同;K為該第
      一惠斯通電橋(B)的輸出電壓;第二惠斯通電橋(T),由Rt,、 RT2、 RT3、 RT4各電阻橋接而成, 用于測(cè)量所述二維反射鏡片繞y軸扭曲時(shí)的偏轉(zhuǎn)角^,所述y軸是指該柔性梁的軸向,所述
      ^為
      。0.64a:./.rr
      t^丁 二 ,
      其中A為柔性梁的寬度,單位為mm; G為硅的剪切模量,單位為GPa;"和W為該柔性 梁的矩形橫截面的扭轉(zhuǎn)系數(shù),為設(shè)定值;K為該第二惠斯通電橋(T)的輸出電壓;其中,RB1、 RB" RB,、 RM各電阻以及Rn、 RT2、 Rra、 RT4各電阻分別滿足以下關(guān)系式
      2K2 S = fl2 =及 =及34 5 2.5A:Q ,
      測(cè)距模塊,含有互相依從串接的第一光電傳感器(A)、第一帶通濾波器、第一混頻器 以及第一低通濾波器,依從串接的第二光電傳感器(B)、第二帶通濾波器、第二混頻器以及 第二低通濾波器,此外,還有一個(gè)受所述控制器控制的鑒相器,該鑒相器的兩個(gè)輸入端分別
      與所述第一低通濾波器、第二低通濾波器的輸出端相連,所述第一光電傳感器(A)的輸入信 號(hào)是所述的發(fā)射光束,所述第二光電傳感器(B)的輸入信號(hào)是所述的反射光束,所述鑒相器 輸出的是所述被測(cè)目標(biāo)相對(duì)于該系統(tǒng)的距離A
      —4;r/
      其中么和A分別為發(fā)射光束和反射光束的相位,c為光速,/為光束的調(diào)制頻率; 測(cè)角模塊,由依從串接的A/D轉(zhuǎn)換器及預(yù)置有所述參數(shù)入力、& K.、 "、 W、 6、 ^的 單片機(jī)組成,該A/D轉(zhuǎn)換器的輸入信號(hào)是所述第一惠斯通電橋(B)的輸出電壓K以及第二惠 斯通電橋(T)的輸出電壓^,而該單片機(jī)設(shè)有兩個(gè)輸入端 一個(gè)是控制信號(hào)輸入端,與所述 控制器的控制信號(hào)輸出端相連,另一個(gè)是所述反射光束的接收信號(hào),與所述第二光電傳感器 (B)的輸出端相連,所述單片機(jī)輸被測(cè)冃標(biāo)的相對(duì)方位角^^) = 2^^),俯仰角^=2《々)。
      本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是采用了基于MEMS技術(shù)的微型二維掃描鏡,集成了激光測(cè)距模塊,實(shí)現(xiàn) 了掃描測(cè)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的微型化,能夠?qū)δ繕?biāo)進(jìn)行二維掃描,并采用了相位式激光測(cè)距法,具 有測(cè)量目標(biāo)相對(duì)距離和方位的功能。與傳統(tǒng)的激光掃描機(jī)構(gòu)相比,本發(fā)明有以下特點(diǎn)1)系 統(tǒng)采用一體化集成技術(shù),具有對(duì)目標(biāo)二維掃描測(cè)量的功能,具有體積小、功耗低、集成度高 等優(yōu)點(diǎn);2)微型二維掃描鏡采用MEMS技術(shù),反射鏡片能夠在壓電驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)生二維諧振,實(shí) 現(xiàn)對(duì)激光光束的高速掃描;3)采用相位式激光測(cè)距法,通過(guò)對(duì)發(fā)射光束和反射光束的處理,
      能夠?qū)崿F(xiàn)目標(biāo)相對(duì)距離的測(cè)量;4)微型二維掃描鏡中集成了壓阻傳感器,能夠?qū)Ψ瓷溏R片的 二維偏轉(zhuǎn)角進(jìn)行測(cè)量,根據(jù)接收到的反射光束信號(hào),能夠獲得目標(biāo)的相對(duì)方位。


      圖1為微型激光二維掃描測(cè)量系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖2為微型激光二維掃描測(cè)量系統(tǒng)光路設(shè)計(jì)原理圖3為微型二維掃描鏡的結(jié)構(gòu)示意圖4為壓阻傳感器設(shè)計(jì)示意圖5為壓電傳感器的惠斯頓電橋連接圖6為微型二維掃描鏡與測(cè)角模塊的設(shè)計(jì)原理圖7為測(cè)距模塊的設(shè)計(jì)原理圖。
      具體實(shí)施例方式
      下面對(duì)本發(fā)明各部分的原理和設(shè)計(jì)分別加以具體說(shuō)明。
      1. 系統(tǒng)工作原理及光路設(shè)計(jì)
      激光光束的發(fā)射和接收通過(guò)光路設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn),如圖2所示。激光器由控制模塊啟動(dòng)工作, 激光器的輸出光束首先經(jīng)過(guò)分光鏡2分為兩個(gè)部分,透射部分經(jīng)過(guò)反射鏡3后被光電傳感器 A接收,形成內(nèi)光路。反射部分經(jīng)過(guò)微型二維掃描鏡l,對(duì)被測(cè)目標(biāo)進(jìn)行二維掃描,被目標(biāo)物 體反射回來(lái)的光束再次經(jīng)過(guò)微型二維掃描鏡1反射,并透射分光鏡2后,被光電傳感器B接 收,形成探測(cè)光束出射和返回共軸的系統(tǒng)。測(cè)距模塊將這兩路激光光束進(jìn)行對(duì)比,采用相位 式測(cè)距法解算出目標(biāo)的相對(duì)距離信息;并將該反射光束的接收信號(hào)發(fā)送至測(cè)角模塊,根據(jù)反 射光速接收的時(shí)間點(diǎn)所對(duì)應(yīng)微型二維掃描鏡l的偏轉(zhuǎn)角,可以解算出目標(biāo)的相對(duì)方位信息。
      2. 微型二維掃描鏡及測(cè)角模塊
      圖3所示為微型二維掃描鏡1的整體結(jié)構(gòu),由二維反射鏡片ll、柔性梁15、受激塊12 和壓電陶瓷13組成,其中受激塊12與壓電陶瓷13用環(huán)氧樹(shù)脂粘結(jié),二維反射鏡片ll與受 激塊12之間通過(guò)柔性梁連接。
      微型二維掃描鏡1的二維反射鏡片11具有繞x軸彎曲和繞y軸扭轉(zhuǎn)的兩個(gè)自由度,并且 兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)具有不同的諧振頻率。當(dāng)壓電陶瓷13以繞x軸彎曲方向的諧振頻率驅(qū)動(dòng)二維 反射鏡片ll時(shí),二維反射鏡片ll將在繞x軸彎曲方向上產(chǎn)生諧振;當(dāng)壓電陶瓷13以繞y軸
      扭轉(zhuǎn)方向的諧振頻率驅(qū)動(dòng)二維反射鏡片11時(shí),二維反射鏡片11將在繞y軸扭轉(zhuǎn)方向上產(chǎn)生
      諧振;當(dāng)同時(shí)以兩個(gè)運(yùn)動(dòng)方向上的諧振頻率驅(qū)動(dòng)二維反射鏡片ll時(shí),二維反射鏡片ll將同
      時(shí)在繞x軸彎曲和繞y軸扭轉(zhuǎn)的方向上產(chǎn)生諧振,實(shí)現(xiàn)大角度二維掃描,二維反射鏡片ll的 兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)角度均為10° ,掃描光束可達(dá)到20° X20°的掃描范圍,掃描頻率為1幀/秒。
      壓電陶瓷13驅(qū)動(dòng)二維反射鏡片11產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng),使得柔性梁15發(fā)生變形,柔性梁15上集 成了壓阻傳感器14,如4所示。壓阻傳感器14采用如圖5所示的惠斯頓電橋連接圖, 惠斯頓電橋電路B用于二維反射鏡片ll繞x軸彎曲偏轉(zhuǎn)角^的測(cè)量,作為測(cè)角信號(hào)的輸出 電壓K與彎曲偏轉(zhuǎn)角^的關(guān)系用下式表示
      其中J為柔性梁的長(zhǎng)度,力為柔性梁的厚度,單位均為mm; f為硅的楊氏模量,單位為 GPa; K為電橋的輸入電壓,與電橋輸出電壓K的單位均為V;彎曲偏轉(zhuǎn)角^的單位為rad; 惠斯頓電橋電路T用于測(cè)量二維反射鏡片繞y軸扭曲偏轉(zhuǎn)角^,作為測(cè)角信號(hào)的輸出電壓 K與扭曲偏轉(zhuǎn)角^的關(guān)系式如下
      。0.64a-/《
      其中力為柔性梁的寬度,單位為ram; f為硅的剪切模量,單位為GPa;電橋輸出電壓^ 的單位為V;扭曲偏轉(zhuǎn)角^的單位為rad; c和》為矩形截面柔性梁的扭轉(zhuǎn)系數(shù)設(shè)定值。
      圖6所示為微型二維掃描鏡與測(cè)角模塊的設(shè)計(jì)原理圖。壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)二維反射鏡片產(chǎn)生 轉(zhuǎn)動(dòng),使得柔性梁發(fā)生變形,柔性梁上集成了壓阻傳感器,將柔性梁的變形轉(zhuǎn)換為兩個(gè)方向 的測(cè)角信號(hào),該測(cè)角信號(hào)經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸出給單片機(jī),單片機(jī)根據(jù)反射光 束的接收信號(hào)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間點(diǎn),讀取該時(shí)刻的測(cè)量角度,解算出目標(biāo)相對(duì)方位信息表示如下:
      (^,^) = 2[&(,),6>r(f)],
      其中^和^分別為目標(biāo)的相對(duì)方位角和俯仰角,系統(tǒng)測(cè)角精度為o. r。
      3.激光器及測(cè)距模塊
      激光器采用銅殼封裝的可調(diào)焦距的半導(dǎo)體點(diǎn)光源激光器,工作波長(zhǎng)為650nm,功率為 50mW。采用直接調(diào)制法對(duì)半導(dǎo)體激光器進(jìn)行調(diào)制,將調(diào)制電壓疊加在偏置電壓上,使得注入 電流隨調(diào)制電壓線性變化,從而使激光光強(qiáng)也隨調(diào)制電壓線性變化。半導(dǎo)體激光器采用15kHz 的調(diào)制信號(hào)由激光調(diào)制電路驅(qū)動(dòng),發(fā)射強(qiáng)度為15kHz正弦變化的發(fā)射光束,經(jīng)過(guò)系統(tǒng)光路和 被測(cè)目標(biāo)反射后,分別由光電傳感器A和光電傳感器B接收發(fā)射光束和反射光束。
      圖7所示為測(cè)距模塊的設(shè)計(jì)原理圖。兩路光束的調(diào)制信號(hào)之間有一個(gè)帶有距離信息的相 位差,兩個(gè)光電傳感器分別將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào),經(jīng)由前置放大、隔直、帶通濾 波后,分別與某一頻率的正弦波本振參考信號(hào)混頻,再經(jīng)由低通濾波后,產(chǎn)生了兩個(gè)低頻率 且相位差保持不變的正弦信號(hào)。這兩路正弦信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)采集后進(jìn)行鑒相,根據(jù)相位差換算 出被測(cè)目標(biāo)的相對(duì)距離信息表示如下
      其中A和么分別為發(fā)射光束和反射光束的相位,c為光束傳播的速度,/為光束的調(diào)制 頻率。系統(tǒng)最大測(cè)量距離為10km,測(cè)距精度為3m。
      權(quán)利要求
      1.一種微型激光二維掃描測(cè)量系統(tǒng),其特征在于,該系統(tǒng)含有激光器、微型二維掃描鏡、測(cè)距模塊、測(cè)角模塊、以及由微處理器構(gòu)成的控制器,其中激光器,設(shè)有控制信號(hào)輸入端,與所述控制器的啟動(dòng)控制信號(hào)輸出端相連,該激光器的輸出是經(jīng)信號(hào)調(diào)制后的連續(xù)波激光光束,該激光光束首先經(jīng)過(guò)分光鏡分為兩個(gè)部分透射部分經(jīng)過(guò)反射鏡后形成發(fā)射光束,反射部分經(jīng)過(guò)所述微型二維掃描鏡,對(duì)被測(cè)目標(biāo)進(jìn)行二維掃描,被被測(cè)目標(biāo)反射回來(lái)的光束再次經(jīng)過(guò)該微型二維掃描鏡反射到所述分光鏡,在透射該分光鏡后形成反射光束;激光二維掃描鏡,由受所述控制器控制的壓電陶瓷、與該壓電陶瓷的側(cè)向縱向粘貼的受激塊、在該受激塊上端向上的中央部位與所述受激塊連成一體的柔性梁、與該柔性梁頂部連成一體的二維反射鏡片、以及縱向的連接在該柔性梁上的壓阻傳感器組成,所述壓阻傳感器由從下到上連接在該柔性梁上的第一惠斯通電橋(B)和第二惠斯通電橋(T)組成,其中第一惠斯通電橋(B),由RB1、RB2、RB3、RB4各電阻橋接而成,用于測(cè)量所述二維反射鏡片繞x軸彎曲時(shí)的偏轉(zhuǎn)角θB,所述x軸是指垂直于該柔性梁的方向,所述θB為<maths id="math0001" num="0001" ><math><![CDATA[ <mrow><msub> <mi>&theta;</mi> <mi>B</mi></msub><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mn>1.45</mn><mi>l</mi><mo>&CenterDot;</mo><msub> <mi>V</mi> <mi>B</mi></msub> </mrow> <mrow><mi>h</mi><mo>&CenterDot;</mo><mi>E</mi><mo>&CenterDot;</mo><msub> <mi>V</mi> <mi>i</mi></msub> </mrow></mfrac><mo>,</mo> </mrow>]]></math></maths>其中l(wèi)為柔性梁的長(zhǎng)度,單位為mm;h為柔性梁的厚度,單位為mm;E為作為柔性梁材質(zhì)的硅的楊氏模量,單位為GPa;Vi為該第一惠斯通電橋(B)的輸入電壓,下同;VB為該第一惠斯通電橋(B)的輸出電壓;第二惠斯通電橋(T),由RT1、RT2、RT3、RT4各電阻橋接而成,用于測(cè)量所述二維反射鏡片繞y軸扭曲時(shí)的偏轉(zhuǎn)角θT,所述y軸是指該柔性梁的軸向,所述θT為<maths id="math0002" num="0002" ><math><![CDATA[ <mrow><msub> <mi>&theta;</mi> <mi>T</mi></msub><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mn>0.64</mn><mi>&alpha;</mi><mo>&CenterDot;</mo><mi>l</mi><mo>&CenterDot;</mo><msub> <mi>V</mi> <mi>T</mi></msub> </mrow> <mrow><mi>&beta;</mi><mo>&CenterDot;</mo><mi>b</mi><mo>&CenterDot;</mo><mi>G</mi><mo>&CenterDot;</mo><msub> <mi>V</mi> <mi>i</mi></msub> </mrow></mfrac><mo>,</mo> </mrow>]]></math></maths>其中b為柔性梁的寬度,單位為mm;G為硅的剪切模量,單位為GPa;α和β為該柔性梁的矩形橫截面的扭轉(zhuǎn)系數(shù),為設(shè)定值;VT為該第二惠斯通電橋(T)的輸出電壓;其中,RB1、RB2、RB3、RB4各電阻以及RT1、RT2、RT3、RT4各電阻分別滿足以下關(guān)系式2kΩ≤RB1=RB2=RB3=RB4≤2.5kΩ,2kΩ≤RT1=RT2=RT3=RT4≤2.5kΩ;測(cè)距模塊,含有互相依從串接的第一光電傳感器(A)、第一帶通濾波器、第一混頻器以及第一低通濾波器,依從串接的第二光電傳感器(B)、第二帶通濾波器、第二混頻器以及第二低通濾波器,此外,還有一個(gè)受所述控制器控制的鑒相器,該鑒相器的兩個(gè)輸入端分別與所述第一低通濾波器、第二低通濾波器的輸出端相連,所述第一光電傳感器(A)的輸入信號(hào)是所述的發(fā)射光束,所述第二光電傳感器(B)的輸入信號(hào)是所述的反射光束,所述鑒相器輸出的是所述被測(cè)目標(biāo)相對(duì)于該系統(tǒng)的距離D<maths id="math0003" num="0003" ><math><![CDATA[ <mrow><mi>D</mi><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mi>c</mi><mo>&CenterDot;</mo><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>&phi;</mi><mi>B</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub><mi>&phi;</mi><mi>A</mi> </msub> <mo>)</mo></mrow> </mrow> <mrow><mn>4</mn><mi>&pi;f</mi> </mrow></mfrac><mo>,</mo> </mrow>]]></math></maths>其中φA和φB分別為發(fā)射光束和反射光束的相位,c為光速,f為光束的調(diào)制頻率;測(cè)角模塊,由依從串接的A/D轉(zhuǎn)換器及預(yù)置有所述參數(shù)l、h、E、Vi、α、β、b、G的單片機(jī)組成,該A/D轉(zhuǎn)換器的輸入信號(hào)是所述第一惠斯通電橋(B)的輸出電壓VB以及第二惠斯通電橋(T)的輸出電壓VT,而該單片機(jī)設(shè)有兩個(gè)輸入端一個(gè)是控制信號(hào)輸入端,與所述控制器的控制信號(hào)輸出端相連,另一個(gè)是所述反射光束的接收信號(hào),與所述第二光電傳感器(B)的輸出端相連,所述單片機(jī)輸被測(cè)目標(biāo)的相對(duì)方位角ψB(t)=2θB(t),俯仰角ψT=2θT(t)。
      全文摘要
      一種微型激光二維掃描測(cè)量系統(tǒng)屬于激光測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域,其特征在于在微型二維掃描鏡的基礎(chǔ)上,構(gòu)成了一個(gè)由激光器、該微型二維掃描鏡、測(cè)距模塊、測(cè)角模塊以及控制器組成的一種用于測(cè)定被測(cè)目標(biāo)距離、方位角、俯仰角的微型激光二維掃描系統(tǒng),具有體積小、功耗低、掃描速率快、測(cè)量精度高的優(yōu)點(diǎn),其最大測(cè)量距離為10km,測(cè)距精度為3m,測(cè)角范圍為20°×20°,測(cè)角精度為0.1°。
      文檔編號(hào)G01S17/00GK101344591SQ20081011867
      公開(kāi)日2009年1月14日 申請(qǐng)日期2008年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月22日
      發(fā)明者政 尤, 弛 張, 張高飛, 齊煒胤 申請(qǐng)人:清華大學(xué)
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