CN109655837B - 一种激光测距方法及激光测距仪 - Google Patents

Abstract

本发明实施例属于激光测距技术领域，涉及一种激光测距方法及激光测距仪，所述方法包括将第一激光束和第二激光束以一定的入射角度θ照射至被测物体表面，所述第一激光束和第二激光束经所述被测物体表面反射后在面阵图像传感器上形成两个反射光斑，获取被测物体运动前后所述两个反射光斑在所述光敏面上的位置坐标，并根据所述位置坐标得到所述两个反射光斑的相对距离d1和d2；根据所述入射角度θ及所述相对距离d1和相对距离d2获取所述被测物体在所述旋转轴的轴向上的位移大小；所述激光测距仪用于实施前述方法。根据本发明实施例提供的技术方案，通过增加测量点数可以提高面阵图像传感器的抗干扰性，进而提高测量精度。

Description

一种激光测距方法及激光测距仪

技术领域

本发明实施例属于激光测距技术领域，尤其涉及一种激光测距方法及激光测距仪。

背景技术

目前在位移或距离测量领域，测量方式主要分为接触式测量和非接触式测量，其中激光测量位移或距离属于非接触式测量中最常见的一种，在激光测距领域较常采用计时和相位原理测量位移或距离，或采用三角法原理测量位移或距离。

比如采用三角法原理测量位移，图1为采用三角法原理测量位移的示意图，首先由激光头发射一束激光，经聚焦透镜聚焦到被测物体表面，最后反射光线通过接收透镜，射到面图像传感器当中形成反射光斑，当物体垂直于入射光线产生移动时，面阵图像传感器上的反射光斑也会随之移动，因此通过特定的比例关系，可以由面阵图像传感器中的反射光斑位移计算出被测物体的实际移动距离，具体地可采用如下的公式得到被测物体的位移大小：

其中，其中S为物体的实际位移，S′为面阵图像传感器上反射光斑的位移，a和b为常量，与不同型号的面阵图像传感器的结构设计有关，α和

为角度，参阅图1中的标识，当基准面固定时，α和

为常量。

发明人在实现本发明的过程中发现，现有技术至少存在下述问题：

上述三角法原理测量位移的缺点在于，一方面，面阵图像传感器是一个将光信号转换成电信号的仪器，其存在一定噪声，由于噪声的存在，就会使光斑中心点产生随机的小范围摆动，如图2所示，而这些噪声会一直参与反射光斑位移的计算，从而影响最终测量结果的精准度；另一方面，由于被测物体的表面材质、安放位置不同，外界光线环境不同，会造成面阵图像传感器件采集到的图像不一致，从而使反射光斑的位置、明暗度、形状等不一致，进而导致反射光斑中心点在面阵图像传感器上左右摆动，最终导致计算的被测物体的实际位移时出现波动。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例一种激光测距方法及激光测距仪，以三角法原理为基础，采用差分设计思路，以对面阵图像传感器中的噪声进行抑制，从而实现更高精度，更稳定的位移测量。本发明实施例采用的具体的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供一种激光测距方法，包括：

将第一激光束和第二激光束以一定的入射角度θ照射至被测物体表面，所述第一激光束和第二激光束经所述被测物体表面反射和经过光学接收组件的倍率缩放后在面阵图像传感器的光敏面上形成两个反射光斑，其中，所述入射角度θ为预设的常量，所述第一激光束沿着特定的旋转轴旋转一定的角度可与所述第二激光束重合，所述旋转轴与所述被测物体表面垂直；

获取所述两个反射光斑在所述光敏面上的位置坐标，并根据所述位置坐标得到所述两个反射光斑的相对距离d1；

当所述被测物体在所述旋转轴的轴向上发生位移，所述两个反射光斑在所述面阵图像传感器的光敏面上的位置相应发生变化，获取在所述被测物体发生位移后所述两个反射光斑在所述光敏面上的位置坐标，并根据变化后的位置坐标得到所述两个反射光斑的相对距离d2；

根据所述入射角度θ及所述相对距离d1和相对距离d2获取所述被测物体在所述旋转轴的轴向上的位移大小。

进一步地，当被测物体在所述旋转轴的轴向上发生位移时，所述两个反射光斑在所述面阵图像传感器的光敏面上的光斑运动轨迹无重叠且互相平行。

进一步地，通过两个激光发射器分别发生入射角度为θ的所述第一激光束和第二激光束，或

通过一个激光发射器发射一束激光，再通过分光装置形成入射角度为θ的所述第一激光束和第二激光束。

进一步地，所述方法还包括：

调整所述面阵图像传感器和所述光学接收部件的相对位置和角度，以调整激光测量仪的测量量程。

进一步地，所述方法还包括：

调整所述入射角度θ，使得当所述被测物体在调整后的测量量程内发生位移时，所述两个反射光斑在所述面阵图像传感器的光敏面上的位置不超出所述光敏面的边界。

进一步地，当所述被测物体在所述旋转轴的轴向上发生位移后，所述方法还包括：

获取所述两个反射光斑在所述面阵图像传感器的光敏面上的移动距离，当所述两个反射光斑的移动距离的差的绝对值值大于预设阈值时，根据所述两个反射光斑的移动距离校正所述两个反射光斑的相对距离，否则不校正所述两个反射光斑的相对距离。

第二方面，本发明实施例还提供一种激光测距仪，包括激光发射装置、光学接收组件、面阵图像传感器和处理单元，所述激光发射装置、面阵图像传感器和光学接收组件从上至下依次设置，所述面阵图像传感器与处理单元电性连接；

所述激光发射装置用于发射第一激光束和第二激光束，使所述第一激光束和第二激光束以一定的入射角度照射至被测物体表面；

所述光学接收组件用于将所述第一激光束和第二激光束经被测物体表面反射的激光进行倍率缩放后透射至所述面阵图像传感器的光敏面上，并在所述光敏面上形成两个反射光斑；

所述处理单元用于获取所述被测物体移动前后所述两个反射光斑的相对距离，并根据所述入射角度及所述被测物体移动前后所述两个反射光斑的相对距离获取所述被测物体的位移大小。

可选的，所述激光发射装置包括两个激光发射器，所述两个激光发射器用于发射第一激光束和第二激光束，使所述第一激光束和第二激光束以一定的入射角度照射至被测物体表面。

可选的，所述激光发射装置包括从上至下依次设置的一个激光发射器和分光装置，所述分光装置用于将所述激光发射器发射的激光进行分光处理，形成第一激光束和第二激光束，并使所述第一激光束和第二激光束以一定的入射角度照射至被测物体表面。

进一步地，所述面阵图像传感器的光敏面大小与所述光学接收组件的缩放倍率相适配。

进一步地，所述面阵图像传感器与所述光学接收组件采用非垂直的方式设置。

根据本发明实施例提供的激光测距方法及激光测距仪，将单一测量激光束改为双光束，通过将两束激光投射在被测物体表面，从而在面阵图像传感器上形成两个反射光斑，当被测物体移动时，再通过获取两个反射光斑的差分相对位置来进一步获得被测物体的实际位移，这种方式通过增加测量点数可以提高面阵图像传感器的抗干扰性，进而提高测量精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的现有激光测距的原理图；

图2为本发明实施例提供的现有激光测距过程反射光斑抖动示意图；

图3为本发明实施例提供的激光测距仪的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的激光测距仪的一种实施例的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的激光测距仪的另一种实施例的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的分光装置的一种结构示意图；

图7为本发明实施例提供的面阵图像传感器与光学接收组件的设置方式；

图8为本发明实施例提供的激光测距方法的流程图；

图9为本发明实施例提供的激光测量仪的激光光路示意图；

图10为本发明实施例提供的激光测量仪工作原理示意图；

图11为本发明实施例提供的两个反射光斑的运动轨迹在同一直线时的示意图；

图12为本发明实施例提供的两个反射光斑的运动轨迹平行时的示意图；

图13为本发明实施例提供的两个反射光斑的运动轨迹在同一直线时的另一示意图；

图14为本发明实施例提供的两个反射光斑的运动轨迹平行时的另一示意图；

图15为本发明实施例提供的反射光斑抖动示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

本发明实施例提供一种激光测距仪，如图3所示的结构示意图，包括激光发射装置100、光学接收组件200、面阵图像传感器300和处理单元(图中未示出)，所述激光发射装置100、面阵图像传感器200和光学接收组件300从上至下依次设置，面阵图像传感器300和处理单元电性连接；

在本实施例中，激光发射装置100在用于发射第一激光束和第二激光束，使所述第一激光束和第二激光束以一定的入射角度照射至被测物体表面；

所述激光发射装置100包括两个激光头101，作为本实施例的一种可选方案中，如图4所示，所述激光发射装置100包括两个激光发射器110，所述两个激光发射器110分别发射第一激光束和第二激光束，使所述第一激光束和第二激光束以一定的入射角度照射至被测物体表面，其中，所述两个激光发射器110可以是对称设置，或者两个激光发射器110的位置关系满足：其中一个激光发射器110从其所在的位置沿着某一旋转轴旋转一定的角度后，其旋转后所在的位置与另一个激光发射器110所在的位置完全重合，即所述两个激光发射器110的位置关系需保证第一激光束和第二激光束满足对称关系，或者使第一激光束和第二激光束满足：第一激光束沿着某一旋转轴旋转一定的角度后，将与第二激光束完全重合；

作为本实施例的另一种可选方案中，如图5所示，所述激光发射装置100包括从上至下依次设置的一个激光发射器110和分光装置120，所述分光装置120用于将所述激光发射器110发射的激光进行分光处理，形成第一激光束和第二激光束，并使所述第一激光束和第二激光束以一定的入射角度照射至被测物体表面，其中，第一激光束和第二激光束满足：第一激光束沿着某一旋转轴旋转一定的角度后，将与第二激光束完全重合；这里包含了第一激光束和第二激光束对称的情况。在本实施例中，分光装置120主要指棱镜***或者反射镜***，进一步参阅图6，图示为分光装置120的一种结构示例，通过该示例结构，可以将激光发射器110发射的激光转换为两束激光，当然在本发明的构思前提下，也可采用类似的其他能够实现激光分光的结构。

在本实施例中，所述光学接收组件200用于将所述第一激光束和第二激光束经被测物体表面反射的激光进行倍率缩放后透射至所述面阵图像传感器300的光敏面上，并在所述光敏面上形成两个反射光斑；即通过光学接收组件200将测距所需视野范围内的图像完整清晰地成像到面阵图像传感器300中，由于在本实施例中面阵图像传感器300的面积有限，因此需要通过光学接收组件200将较大的视野范围缩小到较小的面阵图像传感器300的表面，以满足激光测距仪的量程需要，具体的，所述光学接收组件200为一个镜头组，通过一片式非球面镜或多片组合式球面镜完成倍率缩放。

在本实施例中，所述面阵图像传感器300的光敏面大小与所述光学接收组件200的缩放倍率、面阵图像传感器300与光学接收组件200的相对位置、和/或激光测距仪的量程相适配，也就是说，激光测距仪的量程、面阵图像传感器300的光敏面大小、光学接收组件200的缩放倍率、面阵图像传感器300与光学接收组件200的相对位置这四项参数是互相关联的，当其中两项参数固定时，未固定的两项参数中一项参数的改变将影响另一项参数；比如当面阵图像传感器300的光敏面大小、面阵图像传感器300与光学接收组件200的相对位置一定时，激光测距仪的量程将与光学接收组件200的缩放倍率有关，光学接收组件200的缩放倍率越大，激光测距仪的量程越大。光学接收组件200因此，如果激光测距仪被设计成量程可调，则可将面阵图像传感器300光学接收组件200相应地设置成倍率可调的结构，或者将面阵图像传感器300与光学接收组件200设置成相对位置可调的结构；需要说明的是，激光测距仪的量程大小会影响测量精度，当量程较大时，精度就会有所降低，此时可以使用树脂镜片降低成本，组装工艺无需使用高精度标定台，镜片直径变大以增加视野范围，摆放位置调整以使整个量程内的图像落在图像传感器上。反之则需要高精度标定台标定，小尺寸镜片，玻璃镜片；进一步地，根据激光测距仪的量程不同，光学接收组件200可以采用不同的工艺、不同材料、不同尺寸规格或安装位置，比如在本实施例中，光学接收组件200可以旋转，用于微调焦距，以根据光学接收组件200中的镜头的个体差异进行校准，以达到最佳性能。

作为本发明实施例的一种可选方案，如图7所示，所述面阵图像传感器300与所述光学接收组件200采用非垂直的方式设置，光纤接收组件采用斜视镜头，其与面阵图像传感器300并非垂直关系，而是呈一定的角度，由此可以保证测量距离的线性度，同时保证反射光斑在面阵图像传感器300上的清晰度和分别率。

所述处理单元用于获取所述被测物体移动前后所述两个反射光斑的相对距离，并根据所述入射角度及所述被测物体移动前后所述两个反射光斑的相对距离获取被测物体的位移大小；关于具体的处理过程，在下文中详细展开说明；在本实施例中，处理单元包括数据处理器、存储器及相关***电路，具体集成了目前工业相机的电路和PC控制机的功能，处理得到的数据可直接传输至电脑、PLC、单片机等各平台。

基于前述实施例所述的激光测距仪，本发明实施例还提供一种激光测距方法，如图8所示的流程图以及图9所示的激光光路示意图，所述方法包括：

S1、将第一激光束和第二激光束以一定的入射角度θ照射至被测物体表面，所述第一激光束和第二激光束经所述被测物体表面反射和经过光学接收组件200的倍率缩放后在面阵图像传感器300的光敏面上形成两个反射光斑；其中，所述入射角度θ为预设的常量，所述第一激光束沿着特定的旋转轴旋转一定的角度可与所述第二激光束重合，所述旋转轴与所述被测物体表面垂直；S2、获取所述两个反射光斑在所述光敏面上的位置坐标，并根据所述位置坐标得到所述两个反射光斑的相对距离d1；

S3、获取在被测物体发生位移后所述两个反射光斑在所述光敏面上的位置坐标，并根据变化后的位置坐标得到所述两个反射光斑的相对距离d2；其中，当所述被测物体在所述旋转轴的轴向上发生位移时，所述两个反射光斑在所述面阵图像传感器300的光敏面上的位置会相应发生变化；

S4、根据所述入射角度θ及所述相对距离d1和相对距离d2获取所述被测物体在所述旋转轴的轴向上的位移大小。

下面对上述步骤进行详细说明，具体地，在本实施例中，步骤S1中的第一激光束和所述第二激光束满足：所述第一激光束沿着特定的旋转轴旋转一定的角度可与所述第二激光束重合，所述旋转轴与所述被测物体表面垂直；这里包含了所述第一激光束与所述第二激光束对称的情况；当被测物体在前述的旋转轴的轴向上发生位移时，在面阵图像传感器300的光敏面上的反射光斑的位置相应会发生变化；

其中，对于第一激光束和第二激光束的产生形式，可以通过两个激光发射器110分别发射入射角度为θ的第一激光束和第二激光束，或通过一个激光发射器110发射一束激光，再通过分光装置120形成入射角度为θ的第一激光束和第二激光束；在将第一激光束和第二激光束以一定的入射角度θ照射至被测物体表面前，将被测物体放置于激光测距仪的激光出光口一侧，并使被测物体上表面位于测量基准面，如图9所示，假定测量基准面在位置1所在的位置，被测物体从测量基准面向激光测距仪运动，或者远离激光测距仪运动，其移动的距离在激光测距仪的量程范围内可被激光测距仪实时获得；

进一步地，第一激光束和第二激光束在所述被测物体表面会形成光斑，如图9中所标注的A、A′、B和B′，其中A为被测物***于初始位置时第一激光束在被测物体表面形成的光斑的中心，B为被测物***于初始位置时第二激光束在被测物体表面形成的光斑的中心，A′为被测物体移动后第一激光束在被测物体表面形成的光斑的中心，B′为被测物体移动后第二激光束在被测物体表面形成的光斑的中心，所述第一激光束和第二激光束经所述被测物体表面反射的激光经过光学接收组件200的倍率缩放后透射至所述面阵图像传感器300的光敏面上，在所述光敏面上形成反射光斑，如图9中所标注的C、C′、D和D′，其中C为被测物***于初始位置时第一激光束在面阵图像传感器300的光敏面上形成的反射光斑的中心，D为被测物***于初始位置时第二激光束在面阵图像传感器300的光敏面上形成的反射光斑的中心，C′为被测物体移动后第一激光束在面阵图像传感器300的光敏面上形成的反射光斑的中心，D′为被测物体移动后第二激光束在面阵图像传感器300的光敏面上形成的反射光斑的中心；在位移测量过程中，可以通过获取反射光斑中心C、C′、D和D′的位置坐标来获得测量数据，得到被测物体的位移。

一并参阅图10，图10为激光测距仪的工作原理示意图，当被测物体的位置从位置1变化到位置2时，第一激光束和第二激光束在被测物体表面形成的两个光斑的相对距离由D1变换到D2，而面阵图像传感器300上的反射光斑的相对距离由d1变换到了d2，由于其变化的曲率是一定的，因此有如下等式：

(D1-D2)＝p(d1-d2)；

其中p为缩放比例系数，是与光学接收组件200的缩放倍率有关的常量，可配置光学接收组件200的缩放倍率与p的映射表，当光学接收组件200的缩放倍率一定时，可从该映射表中对应得到p的数值；

假设被测物体从位置1到位置2的距离变化为位移D_X，同样位移D_X与D1、D2的差分呈某种比例关系，假设其比例常数为q，有如下等式：

D_X＝q(D1-D2)；

其中，q为与第一激光束和第二激光束的入射角度θ有关的常量，可配置q与θ的映射表，根据设定的入射角度θ，从q与θ的映射表中即可得到q的数值；

因此，被测物体从位置1到位置2的位移D_X实际可由以下公式表示：

D_X＝pq(d1-d2)；

通过计算两个反射光斑在面阵图像传感器300的相对位置的变化量，即可计算出被测物体的实际位移量，而两个反射光斑的相对位置变化是通过反射光斑中心的位置坐标得到的，一并参阅图11，图示为反射光斑在面阵图像传感器300的光敏面上的运动示意图，后续将第一激光束和第二激光束在面阵图像传感器300的光敏面上形成的反射光斑分别称为反射光斑1和反射光斑2，当被测物体从位置1到位置2时，反射光斑1的中心位置从C移动至C′，对应的移动距离为a1，而反射光斑2的中心位置从D移动至D′，对应的移动距离为a2，C与D之间的相对距离为d1，C′与D′之间的相对距离为d2，基于反射光斑中心C、C′、D和D′的位置坐标即可获得a1、a2、d1和d2的值，进而由D_X＝pq(d1-d2)即可得到被测物体的位移量。

前文提到，第一激光束和第二激光束满足入射的第一激光束沿着特定的旋转轴旋转一定的角度可与入射的第二激光束重合，其中包括第一激光束和第二激光束对称的情况，然而第一激光束和第二激光束在对称和不对称两种情况下，反射光斑1和反射光斑2在面阵图像传感器300的光敏面上的运动轨迹之间的关系是不一样的，第一激光束和第二激光束对称时，反射光斑1和反射光斑2在面阵图像传感器300的光敏面上的运动轨迹在一条直线上，可参阅图11所示；

而入射的第一激光束沿着特定的旋转轴旋转一定的角度可与入射的第二激光束重合、且第一激光束和第二激光束不对称时，反射光斑1和反射光斑2在面阵图像传感器300的光敏面上的运动轨迹将是相互平行，如图12所示，在本实施例中，当被测物体在所述旋转轴的轴向上发生位移时，所述两个反射光斑在所述面阵图像传感器300的光敏面上的光斑运动轨迹无重叠且互相平行，存在这样的情况，当反射光斑1和反射光斑2在面阵图像传感器300的光敏面上的运动轨迹在一条直线上时，有可能反射光斑1和反射光斑2的光斑中心越过中线，如图13所示，这使得反射光斑1和反射光斑2的位置发生对调，需要经过进一步处理才能识别出这种位置调换，因此，使反射光斑1和反射光斑2在面阵图像传感器300的光敏面上的运动轨迹错开，如图14所示，则无需进行识别处理，有利于后续的计算处理，同时可以尽可能多地利用面阵图像传感器300的有效采集面，使激光测距仪的量程最大化，当然，在光斑中心越过中线的情况下，上述的计算公式也相应发生变化，被测物体的位移计算公式变为：

D_X＝pq(d1+d2)。

实际上，由于各种噪声或其他影响因素，当被测物体发生位移后，两个激光束在面阵图像传感器300的光敏面上形成的反射光斑可能会发生抖动，可能是其中一个反射光斑发生抖动，也可能两个反射光斑均发生抖动，当然，被测物体移动前面阵图像传感器300的光敏面上的反射光斑也可能会发生抖动，由于本申请实施例提供的方案中，参与位移计算的参数是两个反射光斑之间的相对距离，因此在本实施例中可以假定被测物体移动前阵图像传感器的光敏面上的反射光斑没有发生抖动，而只考虑移动后面阵图像传感器300的光敏面上的反射光斑发生抖动的情况，具体的，反射光斑1和反射光斑2可能会发生同向、反向、相向的抖动，只有在两个反射光斑同时发生反向或相向的抖动时，则两个反射光斑之间相对距离是偏离真实值的，同样的，由于参与位移计算的参数是两个反射光斑之间的相对距离，因此可以只考虑其中一个反射光斑的抖动情况，而将另外一个反射光斑看作不存在抖动的参考基准点，在本实施例中，只考虑反射光斑2的抖动，而将反射光斑1的位置作为参考基准，然后获取反射光斑1和反射光斑2在面阵图像传感器300的光敏面上对应的移动距离，当反射光斑1和反射光斑2的位移大小不相等时，认为反射光斑2发生了抖动，如图15所示，被测物体发生位移前，反射光斑1的光斑中心位于C处，反射光斑2的光斑中心位于D处，当被测物体发生位移后，反射光斑1的光斑中心位于C′处，而反射光斑2的光斑中心原本在D′处，由于抖动光斑中心偏移至D″处，被测物体发生位移反射光斑1和反射光斑2之间的相对距离从d2变为d′2，反射光斑1的移动距离为a1，反射光斑2的移动距离为(a2+d2-d′2)，理论上a1与a2相等，则反射光斑1抖动产生的偏差值为d2-d′2的绝对值，d2-d′2的绝对值大于预设阈值时，可根据前述的偏差值来校正C′与D′之间的相对距离d′2，使其趋于真实值d2，否则不校正C′与D′之间的相对距离d′2，通过这种方式可以大大提升激光测量精度。

在本实施例中，所述激光测距方法还包括调整所述面阵图像传感器300和所述光学接收部件的相对位置和角度，以调整激光测量仪的测量量程，以满足不同测量需求的场景，可有效扩大激光测量仪的应用范围；进一步地，本实施例提供的激光测距方法还包括调整所述入射角度θ，使得当所述被测物体在调整后的测量量程内发生位移时，所述两个反射光斑在所述面阵图像传感器300的光敏面上的位置不超出所述光敏面的边界。

根据本发明实施例提供的激光测距方法和激光测距仪，通过将单一测量激光束改为双光束，将两束激光投射在被测物体表面，从而在面阵图像传感器300上形成两个反射光斑，当被测物体移动时，再通过获取两个反射光斑的差分相对位置来进一步获得被测物体的实际位移，这种方式通过增加测量点数可以提高面阵图像传感器300的抗干扰性，进而提高测量精度。

显然，以上所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，附图中给出了本发明的较佳实施例，但并不限制本发明的专利范围。本发明可以以许多不同的形式来实现，相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本发明说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明专利保护范围之内。

Claims (11)

1.一种激光测距方法，其特征在于，包括：

将第一激光束和第二激光束以一定的入射角度θ照射至被测物体表面，所述第一激光束和第二激光束经所述被测物体表面反射和经过光学接收组件的倍率缩放后在面阵图像传感器的光敏面上形成两个反射光斑，其中，所述入射角度θ为预设的常量，所述第一激光束沿着特定的旋转轴旋转一定的角度可与所述第二激光束重合，所述旋转轴与所述被测物体表面垂直；

获取所述两个反射光斑在所述光敏面上的位置坐标，并根据所述位置坐标得到所述两个反射光斑的相对距离d1；

当所述被测物体在所述旋转轴的轴向上发生位移，所述两个反射光斑在所述面阵图像传感器的光敏面上的位置相应发生变化，获取在所述被测物体发生位移后所述两个反射光斑在所述光敏面上的位置坐标，并根据变化后的位置坐标得到所述两个反射光斑的相对距离d2；

根据所述入射角度θ及所述相对距离d1和相对距离d2获取所述被测物体在所述旋转轴的轴向上的位移大小。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当被测物体在所述旋转轴的轴向上发生位移时，所述两个反射光斑在所述面阵图像传感器的光敏面上的光斑运动轨迹无重叠且互相平行。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过两个激光发射器分别发生入射角度为θ的所述第一激光束和第二激光束，或

通过一个激光发射器发射一束激光，再通过分光装置形成入射角度为θ的所述第一激光束和第二激光束。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

调整所述面阵图像传感器和所述光学接收部件的相对位置和角度，以调整激光测量仪的测量量程。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

调整所述入射角度θ，使得当所述被测物体在调整后的测量量程内发生位移时，所述两个反射光斑在所述面阵图像传感器的光敏面上的位置不超出所述光敏面的边界。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述被测物体在所述旋转轴的轴向上发生位移后，所述方法还包括：

获取所述两个反射光斑在所述面阵图像传感器的光敏面上的移动距离，当所述两个反射光斑的移动距离的差的绝对值值大于预设阈值时，根据所述两个反射光斑的移动距离校正所述两个反射光斑的相对距离，否则不校正所述两个反射光斑的相对距离。

7.一种激光测距仪，其特征在于，包括激光发射装置、光学接收组件、面阵图像传感器和处理单元，所述激光发射装置、面阵图像传感器和光学接收组件从上至下依次设置，所述面阵图像传感器与处理单元电性连接；

所述激光发射装置用于发射第一激光束和第二激光束，使所述第一激光束和第二激光束以一定的入射角度照射至被测物表面；

所述光学接收组件用于将所述第一激光束和第二激光束经被测物体表面反射的激光进行倍率缩放后透射至所述面阵图像传感器的光敏面上，并在所述光敏面上形成两个反射光斑；

所述处理单元用于获取所述被测物体沿着旋转轴的轴向上产生移动前后所述两个反射光斑的相对距离，并根据所述入射角度及所述被测物体移动前后所述两个反射光斑的相对距离获取所述被测物体的位移大小。

8.根据权利要求7所述的激光测距仪，其特征在于，所述激光发射装置包括两个激光发射器，所述两个激光发射器用于发射第一激光束和第二激光束，使所述第一激光束和第二激光束以一定的入射角度照射至被测物体表面。

9.根据权利要求7所示的激光测距仪，其特征在于，所述激光发射装置包括从上至下依次设置的一个激光发射器和分光装置，所述分光装置用于将所述激光发射器发射的激光进行分光处理，形成第一激光束和第二激光束，并使所述第一激光束和第二激光束以一定的入射角度照射至被测物体表面。

10.根据权利要求8或9所述的激光测距仪，其特征在于，所述面阵图像传感器的光敏面大小与所述光学接收组件的缩放倍率相适配。

11.根据权利要求8或9所述的激光测距仪，其特征在于，所述面阵图像传感器与所述光学接收组件采用非垂直的方式设置。

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