CN116659454A - 一种激光测量***及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种激光测量***及其控制方法，该激光测量***包括：激光发射单元、多个激光检测单元及控制单元，该激光测量***通过一个激光发射单元与多个激光检测单元的配合使用，能够同时检测多个测量点的位移和偏转；多个激光检测单元共用激光束，能够实时补偿，激光倾斜带来的误差，激光倾斜会在多个检测装置同步变化；同时，能够消除因结构变化带来的影响，安装结构受环境变化影响是同步的，多个检测点间做差可以消除这些同步变化。

Description

一种激光测量***及其控制方法

技术领域

本申请涉及变形测量技术领域，尤其涉及一种激光测量***及其控制方法。

背景技术

高铁轨道、大坝、桥梁等大型结构物的表面基础、上部结构以及周边环境的变形反映了大型结构物的健康状况，即结构物是否发生变形问题，其中的变形包括位移、沉降等，对这些基础设施的结构进行观测成为行业的非常重要的日常工作。这些变形数据对基础设施的运营维护、设计、管理以及科学研究提供重要的技术数据。

目前在相关技术中对于大型结构物的变形测量中，无论是采用水准测量还是交汇测量或者静力水准仪以及液体压力水准仪测量，会存在成本高、精度低、不符合复杂的安装条件等问题，不能够很好的适用于轨道交通等领域的变形测量。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提出一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的激光测量***及方法。

基于上述目的，本申请提供了一种激光测量***，包括：

激光发射单元、多个激光检测单元及控制单元；

其中，所述激光发射单元，固定设置在待测结构物上，被配置为：沿检测所述待测结构物的第一方向发射激光束；所述激光束依次穿过多个所述激光检测单元；

所述激光检测单元，沿所述第一方向依次固定设置在所述待测结构物上，被配置为：检测所述激光束的入射位置和所述激光束的截面形状；

所述控制单元，分别与所述激光发射单元和所述激光检测单元连接，被配置为：根据所述入射位置的变化和所述截面形状的变化，确定每个所述激光检测单元对应的测量点的位移和偏转；基于多个所述测量点的位移和偏转确定所述待测结构物的位移和偏转。

在一些实施例中，所述激光检测单元包括分光片和光束检测装置；其中，所述分光片用于将所述激光束分成第一光束和第二光束；所述光束检测装置用于通过所述第二光束检测所述截面形状；所述第一光束穿过所述激光检测单元。

在一些实施例中，所述分光片与所述激光检测单元的底面的夹角成45度。

在一些实施例中，所述第一光束和所述第二光束的分光比为99:1。

在一些实施例中，所述光束形状检测装置包括图像传感器和光束接收面；所述光束接收面用于接收所述第二光束，所述图像传感器用于检测所述第二光束在所述光束接收面上形成的光斑图像。

在一些实施例中，所述图像传感器位于所述光束接收面远离所述分光片的一侧；

其中，通过所述图像传感器的光学视场角和所述光束接收面的尺寸确定所述图像传感器与所述光束接收面的距离。

在一些实施例中，所述图像传感器为多个，每个所述图像传感器的采集范围对应所述光束接收面的部分区域。

在一些实施例中，所述光束检测装置与所述分光片之间设置有滤光片，所述滤光片的通带和所述激光束的波长一致。

在一些实施例中，所述图像传感器位于所述光束接收面靠近所述分光片的一侧。

基于同一发明构思，本申请还提供了一种应用于如上所述的激光测量***的控制方法，包括：

在第一时间，控制所述激光发射单元发射所述激光束；并控制各个所述激光检测单元检测所述激光束的第一入射位置，以及所述激光束的第一截面形状；

在第二时间，控制所述激光发射单元发射所述激光束；并控制各个所述激光检测单元检测所述激光束的第二入射位置，以及所述激光束的第二截面形状；

根据每个所述激光检测单元检测的所述第一入射位置与所述第二入射位置确定每个所述激光检测单元对应的测量点的位移；根据每个所述激光检测单元检测的所述第一截面形状与所述第二界面形状确定所述每个激光检测单元对应的测量点的偏转；

基于多个所述激光检测单元对应的测量点的位移和偏转确定所述待测结构物的位移和偏转。

从上面所述可以看出，本申请提供的激光测量***及其控制方法，通过一个激光发射单元与多个激光检测单元的配合使用，能够同时检测多个测量点的位移和偏转；多个激光检测单元共用激光束，能够实时补偿，激光倾斜带来的误差，激光倾斜会在多个检测装置同步变化；同时，能够消除因结构变化带来的影响，安装结构受环境变化影响是同步的，多个检测点间做差可以消除这些同步变化。而且，同时检测激光束在每个激光检测单元的入射位置和所述激光束的截面形状，从而能够准确的区分待测结构物的沉降变化和倾斜变化。此外，通过一条激光束依次穿过多个激光检测单元，使多个激光检测单元能够共享一个激光发射单元发出的激光，进一步减少了激光发射单元的使用数量，节约了检测成本。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

为了更清楚地说明本申请或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，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为本申请实施例的一种激光测量***的结构示意图；

图2为本申请实施例的第一种激光检测单元的结构示意图；

图3为本申请实施例的第二种激光检测单元的结构示意图；

图4为本申请实施例的第三种激光检测单元的结构示意图；

图5为本申请实施例的第四种激光检测单元的结构示意图；

图6为本申请实施例的一种图像传感器成像偏转的示意图；

图7为本申请实施例的第五种激光检测单元的结构示意图；

图8为本申请实施例的一种激光测量***的控制方法的流程示意图。

附图标记：

01-激光发射单元，02-激光检测单元，03-控制单元，04-待测量结构物，011-激光束，011A-第一激光，011B-第二激光，021-第一光学窗口，022-第二光学窗口，023-分光片，024-光束检测装置，0241-光束接收面，0242-成像传感器，025-PSD光电器件。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本申请进一步详细说明。

需要说明的是，除非另外定义，本申请实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

如背景技术所述，结构物的变形包括位移、沉降等，建筑物的变形测量本质上是测量多个点相对于基准点、线的位移，从而计算出多个点之间的相对位移，也就是相互之间的差异变形。测量方法主要有水准测量、交汇测量、激光准直、成像视觉测量等几种测量方式。水准测量有基于光学准直的测量，如光电水准仪，配合无源靶标进行测量，这类仪器通常用于人工测量用，该类型仪器如徕卡公司的，但该类仪器无法在线监测。采用交汇法等测量的方式实现对这些构筑物变形的测量，存在成本过高的因素，还会遇到体积大，大小镜，对于线性对象测量，一条线上易于遮挡等因素。如基于实现沉降观测采用的方式如连通管原理的静力水准仪，其基本原理是各个传感器内液罐灌装液体，各个液罐通过连通管连接，这样液罐内的水平面的构建成一个基准面，采用位移传感器测量各个点相对基准面的变化。该原理的传感器在工程中有着广泛的应用，但该类型传感器体积大，需要灌装液体，施工麻烦，应用受限。还有一种采用液体压力测量原理的水准仪，是将各个传感器的液罐密封通过液体连接管连接在一起，利用各个位置不同高度的液体产生的压力和液体高度、密度的关系来测量各个点间的相对位移，从而测量沉降的变化。但因环境温度的影响导致其数据偏差较大，测量精度在几个mm量级。目前，相关技术中包括一些利用激光准直特性的实现点对点测量原理的传感器，但该类传感器，一套装置只能够测量一个点，一套装置包括一个激光发射器和一个激光接收器，对于一个线性工程测量需要多个激光发射器成本较高，另外，激光发射端和接收传感器是点对点，当任何一个点倾斜的时候，对测量结果影响大，传感器无法区分是水平、竖直产生的位移还是倾斜产生的位移造成误报。总之，现有技术在应用中存在成本高、精度低、不符合复杂的安装条件等问题，不能够很好的适用于轨道交通等领域的变形测量。

为解决上述问题，本申请提出了一种激光测量***，包括激光发射单元、多个激光检测单元及控制单元；其中，所述激光发射单元，固定设置在待测结构物上，被配置为：沿检测所述待测结构物的第一方向发射激光束；所述激光束依次穿过多个所述激光检测单元；所述激光检测单元，沿所述第一方向依次固定设置在所述待测结构物上，被配置为：检测所述激光束的入射位置和所述激光束的截面形状；所述控制单元，分别与所述激光发射单元和所述激光检测单元连接，被配置为：根据所述入射位置的变化和所述截面形状的变化，确定每个所述激光检测单元对应的测量点的位移和偏转；基于多个所述测量点的位移和偏转确定所述待测结构物的位移和偏转。从上面所述可以看出，本申请提供的激光测量***及其控制方法，通过一个激光发射单元与多个激光检测单元的配合使用，能够同时检测多个测量点的位移和偏移，多个接收共用激光束，能够实时补偿，激光倾斜带来的误差，激光倾斜会在多个检测装置同步变化。第二个是能够消除因结构变化带来的影响，安装结构受环境变化影响是同步的，多个点间做差可以消除这些同步变化。而且，同时检测激光束在每个激光检测单元的入射位置和所述激光束的截面形状，从而能够准确的区分待测结构物的沉降变化和倾斜变化。此外，通过一条激光束依次穿过多个激光检测单元，使多个激光检测单元能够共享一个激光发射单元发出的激光，进一步减少了激光发射单元的使用数量，节约了检测成本。

参考图1，为本申请实施例的一种激光测量***的结构示意图，该激光测量***包括：

激光发射单元01、多个激光检测单元02及控制单元03；

其中，所述激光发射单元01，固定设置在待测结构物04上，被配置为：沿检测所述待测结构物04的第一方向发射激光束；所述激光束依次穿过多个所述激光检测单元02；

所述激光检测单元02，沿所述第一方向依次固定设置在所述待测结构物04上，被配置为：检测所述激光束的入射位置和所述激光束的截面形状；

所述控制单元03，分别与所述激光发射单元01和所述激光检测单元连接02，被配置为：根据所述入射位置的变化和所述截面形状的变化，确定每个所述激光检测单元02对应的测量点的位移和偏转；基于多个所述测量点的位移和偏转确定所述待测结构物的位移和偏转。

在一些实施例中，参考图1，控制单元03与激光发射单元01和激光检测单元02可以通过无线通讯模块连接，也可以通过有线模块连接，对此不做限定。可选的，无线通讯模块可以采用wifi、LoRa或者基于公用网络的NBIOT或者4G、5G通讯模块。可选的，有线模快可以采用以太网通讯方式。

在一些实施例中，控制单元通常采用cortex-M系列单片机或者其他类型的微控制器，也可以采用FPGA、DSP或者其他方式的控制器。

在一些实施例中，参考图2，激光检测单元包括第一光学窗口021，第二光学窗口022，激光束依次穿过第一光学窗口021和第二光学窗口022，可选的，第一光学窗口和第二光学窗口可以对激光检测单元内的元器件起到一定的保护作用。可选的，为了降低环境光对测量的影响，光学窗口最好具有一定的光谱选择性，如包含长波通，或者带通等材料，或者设置有滤光片。可选的，在一些实施例中，激光检测单元可以不包括第一光学窗口和第二光学窗口。

需要说明的是，所述第一方向可以是首次测量结构物时，与待测结构物的延伸方向保持一致的任意方向。所述激光束的入射位置的变化主要指不同时刻激光束射入激光检测单元的位置的变化，所述激光束的截面形状主要指不同时刻激光检测单元采集到的激光束的截面形状的变化，该截面形状的变化可以是形状本身的变化，例如由圆形变为椭圆形，也可以是截面形状尺寸的变化，对此不做限定。可选的，可以根据截面形状的几何中心的位移变化来表示截面形状在接收面上的位移变化，即所述激光束的入射位置的变化。可选的，还可以根据截面形状的能量中心的位移变化来表示截面形状在接收面上的位移变化，对此不做限定。

在一些实施例中，参考图2，所述激光检测单元包括分光片023和光束检测装置024；其中，所述分光片023用于将所述激光束011分成第一光束011A和第二光束011B；所述光束检测装置024用于通过所述第二光束011B检测所述截面形状和所述入射位置；所述第一光束011A穿过所述激光检测单元。

具体实施时，考虑到激光束需要依次穿过多个激光检测单元，所以在检测激光束的截面形状时，需要考虑在当前激光检测单元检测激光束截面形状时，尽量不影响激光束射入下一个激光检测单元，因此，当激光束射入激光检测单元后，先通过分光片对激光束进行分光，得到第一光束和第二光束。其中，分光片主要使一部分光束可以穿过，另一部分光束被反射，从而达到分光的效果。考虑到激光束需要被多个检测单元利用，为了避免分光后的激光束严重被衰减，在满足截面形状检测的需求下可以尽量提高第一光束与第二光束的分光比，在一些实施例中，可以将该分光比设置为99:1。

在一些实施例中，为了保证激光束被分光后，第一光束与原激光束的方向保持一致，所述分光片023与所述激光检测单元的底面的夹角成45度。

在一些实施例中，参考图2，所述光束检测装置包括图像传感器0242和光束接收面0241；所述光束接收面0241用于接收所述第二光束011B，所述图像传感器0242用于检测所述第二光束011B在所述光束接收面0241上形成的光斑图像。

在一些实施例中，参考图3，所述图像传感器0242位于所述光束接收面0241远离所述分光片023的一侧；

其中，通过所述图像传感器的光学视场角和所述光束接收面的尺寸确定所述图像传感器与所述光束接收面的距离。

具体实施时，由于，图像传感器设在光束接收面背离激光束的一面，因此，图像传感器若想要在光束接收面上识别到激光束的截面形状，需要光束接收面具有一定的透过率，使图像传感器通过透过光束接收面的光来采集光斑图像。可选的，光束接收面可以选用幕布、半透明镜片等材质，可选的，可以在光束接收面上设置一些标记，例如坐标系等，从而可以帮助图像传感器更好的识别光束截面形状的变化。

在一些实施例中，为了保证图像传感器的视角可以涵盖光束接收面的所有区域，在确定所述图像传感器与所述光束接收面的距离时，需要同时考虑所述图像传感器的光学视场角和所述光束接收面的尺寸，参考图3，所述图像传感器与所述光束接收面的距离为d，所述图像传感器的光学视场角为a，当所述图像传感器与所述光束接收面平行，且所述光束接收面的有效长度为L时，所述光束接收面的距离d可以通过以下公式获得：

d＝L/2×cot(α/2)_。

需要说明的是，图像传感器的光学视场角度不易过大或过小，可选的，可以令视场角度小于90度，过小的光学视场角，当图像传感器与光束接收面的距离太近时，图像传感器的光学视场角无法覆盖整个光束接收面，需要激光检测单元具有较大的距离和体积。当光学视场角过大时，会导致视场角周边图像畸变，测量误差增大。可选的，作为一个优选实施例，可以将光学视场角设置为60度，该角度情况下畸变小，当光束接收面的有效长度为100mm的情况下，图像传感器与光束接收面的距离d约为85mm，激光检测单元的部分尺寸宽度为185mm。可选的，成像传感器可以采用CIS传感器，像素数不低于200万像素，如CIS的分辨率为1920*1080，100mm对应于1920，也就是每毫米19个像素，单个像素对应精度可以达到0.05mm。如采用500万像素，或者更高像素的图像传感器，单个像素的对应位移精度更高。

为了在保证图像传感器识别图像的清晰度的同时减少图像传感器与光束接收面的距离，在一些实施例中，参考图4，所述图像传感器0242为多个，每个所述图像传感器0242的采集范围对应所述光束接收面的部分区域。从而可以在保证成像清晰无畸变的同时进一步缩小了图像传感器与光束接收面的距离，使得激光检测单元的体积能够进一步的缩小。需要说明的是，当图像传感器为多个时，需要将多个图像传感器采集的图像拼接到一起组成最终检测的激光束的截面形状。

在一些实施例中，参考图4，图像传感器的数量为3个，当所述图像传感器与所述光束接收面平行，若光束接收面的有效接收长度为L，每个图像传感器对应的测量范围为L/3，每个图像传感器的光学视场为a，图像传感器距离光束接收面的距离d为：

d＝L/6×cot(α/2)；

可选的，作为一个优选实施例每个图像传感器的光学视场a为45度，当光束接收面的有效接收长度L等于100mm的情况下，图像传感器与光束接收面的距离d约为40mm。可选的，每个图像传感器均可以采用200万像素的CIS，在摄像头平行安装位置的测量精度，1920*3/100＝57pixel/mm，也就是每个毫米对应57个像素，与设置单个图像传感器相比精度更高。

在一些实施例中，所述光束检测装置与所述分光片之间设置有滤光片，所述滤光片的通带和所述激光束的波长一致。

具体实施时，为了减少环境光的干扰，提高测量的信噪比，可以在光束检测装置与分光片之间设置滤光片。考虑到图像传感器的尺寸一般小于光束接收面的尺寸，为了节约成本可以将滤光片设置在图像传感器前，可选的，也可以将滤光片设置在光束接收面前，对此不做限定。滤光片采用可以干涉滤光片，滤光片的通带和激光器的波长一致。如激光束采用635nm的红光，滤光片的中心波长在635nm，带宽20nm，OD2以上，透过率尽可能高，达到90％以上。这样图像会具有很高的信噪比，因激光光斑的功率密度高，背景光能量大大降低。激光发射单元如是其他波长激光，滤光片中心波长要和激光波长一致，带宽要和发射激光波长的带宽一致，要大于激光波长的带宽。

为了进一步减少激光检测单元的体积，在一些实施例中，参考图6，所述图像传感器0242位于所述光束接收面0241靠近所述分光片023的一侧。

具体实施时，为了减少激光检测单元的体积，提高激光检测单元安装的便捷性，可以将图像传感器设置在光束接收面靠近激光束的一侧，这样图像传感器和光束接收面分别位于激光检测单元对立的两个面，可以充分利用激光检测单元本身的空间来使得图像传感器与光束接收面之间的距离满足图像传感器视场角的需求。此时，由于图像传感器采集的是光束接收面反射第二光束形成的图像，即需要光束接收面至少反射部分第二光束，使图像传感器通过被光束接收面反射的光来采集光斑图像。

需要说明的是，参考图5，为了避开分光镜，成像传感器的光轴和光束接收面一般不是垂直的，参考图7，成像传感器和光束接收面之间存在的夹角为α。但是，发明人发现因为存在夹角会导致测量的每个像素表示的尺寸产生位移。参考图6，第二光束在光束接收面实际形成的光斑长度为n，而此时成像传感器检测到的光斑的长度为m，很明显二者存在一定的偏差，而这种偏差会影响到最终的检测结果。因此，需要对成像传感器的测量数据需要进行修正。可选的，可以通过以下公式进行修正：

m＝n×cos(α)；

其中，m表示成像传感器检测到的光斑的长度，n表示第二光束在光束接收面实际形成的光斑的长度，α表示成像传感器和光束接收面之间的夹角。需要说明的是，若上述光斑为圆形时，所述光斑的长度可以是圆形的半径或直径，若上述光斑为椭圆形时，所述光斑的长度可以是过椭圆中心且与椭圆边缘相交的最长或最短的线段的长度，即所述光斑的长度可以是椭圆的长轴或短轴。可选的，在一些实施例中，也可以通过实验获得m与n的标定配准表，然后通过标定配准表进行位移标定配准。

在一些实施例中，参考图7，可以通过PSD光电器件025来检测激光束的入射位置。PSD光电器件是一种光能/位置转换器件，即PSD光电器件在接收到光能后，可以直接将接收到光能的区域和位置模拟输出，从而确定接收到的光束的能量中心的位置。可选的，为了避免环境光对检测激光束的截面形状时产生的干扰，可以在PSD光电器件与分光片之间设置滤光片，所述滤光片的通带和所述激光束的波长一致，从而将其他波长的环境光滤除。

根据同一发明构思，与上述任意实施例所述的激光检测设备相对应的，本申请还提供了一种应用于如上所述的激光测量***的控制方法，参考图8，该控制方法包括以下步骤：

S101，在第一时间，控制所述激光发射单元发射所述激光束；并控制各个所述激光检测单元检测所述激光束的第一入射位置，以及所述激光束的第一截面形状。

具体实施时，在第一时间，控制单元可以控制所述激光发射单元发射所述激光束，并控制所有的所述激光检测单元检测所述激光束的第一入射位置，以及所述激光束的第一截面形状。可选的，控制器可以在第一时间先打开激光发射单元，然后打开激光检测单元进行采集，这样各个检测单元同时对光束进行采样，可以降低因气象条件变化对测量的影响。可选的，为了保证检测的准确性，控制单元控制各个激光检测单元同步进行采集。

S102，在第二时间，控制所述激光发射单元发射所述激光束；并控制各个所述激光检测单元检测所述激光束的第二入射位置，以及所述激光束的第二截面形状。

需要说明的是，第一时间和第二时间可以根据需要进行设置，对此不做限定。可选的，该第一时间和第二时间的间隔可以根据待测结构物的结构和使用环境等条件来确定，即通过判断待测结构物发生形态变化的时间来确定。

S103，根据每个所述激光检测单元检测的所述第一入射位置与所述第二入射位置确定每个所述激光检测单元对应的测量点的位移，并根据每个所述激光检测单元检测的所述第一截面形状与所述第二界面形状确定所述每个激光检测单元对应的测量点的偏转。

具体实施时，当所述第一截面形状与所述第二界面形状相同时，即激光截面形状没有发生变化，说明待测结构物上的激光发射单元和激光检测单元均没有发生倾斜变形，此时，若所述第一入射位置与所述第二入射位置不同，说明待测结构物发生了沉降等形变，具体形变量可以根据所述第一入射位置与所述第二入射位置来计算。当所述第一截面形状与所述第二界面形状不相同时，即激光截面形状发生了变化，说明待测结构物上的激光发射单元或激光检测单元发生了倾斜变形，此时，若所述第一入射位置与所述第二入射位置相同，激光截面发生形变的方向与激光检测单元发生倾斜的方向相反。在一些实施例中，可以通过实验来获得激光检测单元发生倾斜的角度与激光截面发生形变的对应关系，然后通过该对应关系、所述第一截面形状以及所述第二截面形状来准确判断激光检测单元发生的倾斜(偏转)角度。

S104，基于多个所述激光检测单元对应的测量点的位移和偏转确定所述待测结构物的位移和偏转。

具体实施时，在获取到每个所述激光检测单元对应的测量点的位移和偏转后，就可以根据这些位移和偏转确定所述待测结构物的位移和偏转。

在一些实施例中，确定所述第一位置和第二位置的过程包括：

在第一时间，控制所述激光发射单元发射所述激光束，每个所述激光检测单元的所述检测器记录所述激光束的第一入射位置，并以所述第一入射位置为原点，以水平方向和竖直方向为坐标轴建立坐标；

记录所述第一入射位置为第一位置；

参考图1，在最左边设置1个激光发射单元，距离激光发射单元由近到远依次3个激光检测单元，激光发射单元发出的激光束依次穿过3个激光检测单元，在第一时间，三个激光检测单元记录的所述第一入射位置坐标分别是x₁₁、y₁₁，x₁₂、y₁₂和x₁₃、y₁₃，也即，x₁₁、y₁₁，x₁₂、y₁₂，x₁₃、y₁₃分别为0、0，0、0，0、0。

在第二时间，控制所述激光发射单元发射所述激光束，每个所述激光检测单元的所述检测器记录所述激光束的第二入射位置，确定所述第二入射位置在所述坐标轴中的位置坐标为第二位置；

在第二时间，三个激光检测单元记录的第二入射位置坐标分别是x₂₁、y₂₁，x₂₂、y₂₂和x₂₃、y₂₃。

在一些实施例中，计算每个所述激光检测单元对应的所述第二位置和所述第一位置的坐标差，确定每个所述激光检测单元的位移，同时根据多个所述坐标差确定所述结构物的位移；

通过上述描述，第二位置和第一位置的坐标差，分别为DX₁₁＝x₂₁-x₁₁，DY₁₁＝y₂₁-y₁₁，DX₁₂＝x₂₂-x₁₂，DY₁₂＝y₂₂-y₁₂，DX₁₃＝x₂₃-x₁₃，DY₁₃＝y₂₃-y₁₃，其中DX₁₁、DX₁₂和DX₁₃分别为3个激光检测单元第二时间记录的第二位置与第一时间记录的第一位置x轴的位移，DY₁₁、DY₁₂和DY₁₃分别为3个激光检测单元第二时间记录的第二位置与第一时间记录的第一位置y轴的位移。

在一些实施例中，可以通过测量第二光束在光束接收面上形成的光斑形状的尺寸变化来判断激光束截面形状的变化。

在一些实施例中，可以通过测量第二光束在光束接收面上形成的光斑形状的能量中心与所述几何中心是否重合来判断激光发生单元是否发生变化。

本申请的激光准直测量***安装方便，能够测量激光测量单元所在的测量点沿x轴(水平)和y轴(竖直)两个方向的位移，同时，能够测量测量点的倾斜带来激光检测单元的偏转，实用性更高。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本申请的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本申请的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本申请实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本申请实施例难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本申请实施例难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本申请实施例的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本申请的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本申请实施例。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。

尽管已经结合了本申请的具体实施例对本申请进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。

本申请实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本申请实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光测量***，其特征在于，包括：

激光发射单元、多个激光检测单元及控制单元；

其中，所述激光发射单元，固定设置在待测结构物上，被配置为：沿检测所述待测结构物的第一方向发射激光束；所述激光束依次穿过多个所述激光检测单元；

所述激光检测单元，沿所述第一方向依次固定设置在所述待测结构物上，被配置为：检测所述激光束的入射位置和所述激光束的截面形状；

所述控制单元，分别与所述激光发射单元和所述激光检测单元连接，被配置为：根据所述入射位置的变化和所述截面形状的变化，确定每个所述激光检测单元对应的测量点的位移和偏转；基于多个所述测量点的位移和偏转确定所述待测结构物的位移和偏转。

2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述激光检测单元包括分光片和光束检测装置；其中，所述分光片用于将所述激光束分成第一光束和第二光束；所述光束检测装置用于通过所述第二光束检测所述截面形状和所述入射位置；所述第一光束穿过所述激光检测单元。

3.根据权利要求2所述的***，其特征在于，所述分光片与所述激光检测单元的底面的夹角成45度。

4.根据权利要求2所述的***，其特征在于，所述第一光束和所述第二光束的分光比为99:1。

5.根据权利要求2所述的***，其特征在于，所述光束检测装置包括图像传感器和光束接收面；所述光束接收面用于接收所述第二光束，所述图像传感器用于检测所述第二光束在所述光束接收面上形成的光斑图像。

6.根据权利要求5所述的***，其特征在于，所述图像传感器位于所述光束接收面远离所述分光片的一侧；

其中，通过所述图像传感器的光学视场角和所述光束接收面的尺寸确定所述图像传感器与所述光束接收面的距离。

7.根据权利要求6所述的***，其特征在于，所述图像传感器为多个，每个所述图像传感器的采集范围对应所述光束接收面的部分区域。

8.根据权利要求2所述的***，其特征在于，所述光束检测装置与所述分光片之间设置有滤光片，所述滤光片的通带和所述激光束的波长一致。

9.根据权利要求5所述的***，其特征在于，所述图像传感器位于所述光束接收面靠近所述分光片的一侧。

10.一种应用于权利要求1-9任意一项所述的激光测量***的控制方法，其特征在于，包括：

在第一时间，控制所述激光发射单元发射所述激光束；并控制各个所述激光检测单元检测所述激光束的第一入射位置，以及所述激光束的第一截面形状；

在第二时间，控制所述激光发射单元发射所述激光束；并控制各个所述激光检测单元检测所述激光束的第二入射位置，以及所述激光束的第二截面形状；

根据每个所述激光检测单元检测的所述第一入射位置与所述第二入射位置确定每个所述激光检测单元对应的测量点的位移，并根据每个所述激光检测单元检测的所述第一截面形状与所述第二界面形状确定所述每个激光检测单元对应的测量点的偏转；

基于多个所述激光检测单元对应的测量点的位移和偏转确定所述待测结构物的位移和偏转。