文献综述
摘要
随着工业技术的进步，检测行业的测量技术标准也越来越高，由于传统接触式测量仪器与被测物相接触。会产生一定的碰触压力。待测物体会产生形变，从而引入了横向分辨率，使得检测的速度降低，对系统造成了误差．最终会影响测量的精度，不仅如此，长时间测量会磨损仪器的测量接触头，还会损坏待测物体的表面，增加了相应的成本，因此传统测量技术已无法顺应时代的发展。而非接触、高精确、高速度、小型化、一体化、智能化和动态测量的研发成为目前的主流。与传统测量技术相比，光电检测技术中的激光三角测距方法具有快速、非接触、精度高等优点，可广泛应用于距离、角度等参数的精确测量。现如今，电路技术已经成熟，电子器件中的各个模块可以高度集中在一块面板中，因此，光电检测器件可以实现微型化，一体化，从而能够应用于更多场合之中。
关键词：激光三角测距，光电检测技术，Scheimpflug原理
激光三角测距系统的原理
激光三角测距系统大体原理是测距系统中的光源发射一束激光，激光的光束照射在待测物体表面上，反射光通过透镜在传感器上汇聚成一点。当待测物体发生位移时，相应的像点在传感器上移动，在基线长度已知，光源和传感器透镜三个元件的相对位置确定时，只需测量传感器上像点位置就能间接的测定待测物体与测距系统之间的距离。激光三角测距仪主要由半导体激光器，准直透镜，成像透镜，滤光元件，以及图像传感器等主要部分构成。激光三角法测量系统中包含了透镜成像的过程，因此为了达到理想成像效果，使待测物体在移动过程中，像点与物点始终满足成像公式，并且为了达到传感器上所成像为清晰像点，整个系统的光路设计还应该满足Scheimpflug条件，即成像面、物面和透镜主平面必须相交于同一直线。
激光测距技术国内外发展状况
在20世纪70年代初的一些测量仪器开始采用了激光技术,世界上第一台激光器,是由美国休斯飞机公司的科学家梅曼于1960年,首先研制成功的,被称作柯丽达l型1971年,美国军方率先配置了AN/GVS-3型红宝石激光测距系统自此各国军队逐渐配备了用于侦查的激光测距机,各种型号的激光测距装置相应得到了应用20世纪70年代,美国、俄罗斯等国的著名公司开展合作研究,其产品涉及工业、航天、海洋等多个方面经过多年不断探索,激光测距机更新了两代,已经研制更新到了第3代，到20世纪70年代,YAG激光器技术趋于成熟,将这种激光器应用于远程、中程、短程的激光测测距雷达以成为一种趋势但是由于其对全天候测距精度低、兼容性差及损伤人眼的缺点,伴随着激光技术与电子技术的发展,逐渐被第3代激光测距系统所取代。
第3代激光测距系统相较于前两代而言有了十足的发展其结构采用对人眼安全的激光器,并用最新电子的技术并且体积小、耗电量少而精度更高西方国家开发出了用途不同的测距系统,有单光束激光测距系统、二维激光扫描式测距系统等其中,一维系统用于测量距离,二维系统用于扫描平面,监控一片区域,三维测距系统用于对空间的定位与三维轮廓测量等应用领域由于激光测距系统的高精度、快速性及抗干扰性能强等优点而备受推崇国外的许多科研机构和大学亦在此领域展开研发，2008年,全球工业安全领域的专家迈赛展示了全新的LS30,能够产生一个达到190度的不可见的非接触的监控平面,并且能够用软件来自由的控制监控的区域,较易于满足特殊的工业要求近些年,劳意斯提出了系列的测距系统,其分辨率达到30mm,可通过PROFI BUS-DP接口或红外接口与PLC等上位机实现通信同时,莱卡公司亦推出了实用于不同场景的不同型号的激光测距系，20世纪70年代,国内激光器样机的研究出现了，北京光学仪器厂和苏州第一光学仪器厂先后研制成功了以He-Ne气体激光器作光源的经纬仪，我国的激光技术迅速发展,在技术上都已接近国际先进水平在激光测距方面的研究,我国于1972年成功的研制出了JCY-l型精密气体激光测距机,第二年,推出了JCY-2型1996年,上海光机所成功设计出了便携式半导体激光测距机,测距精度为士0.5m接下来几年里,体积小、精度高的便携式测距机成为了研究的主题，2005年,清华大学赵大龙、秦来贵等人对激光测距机的接受问题做了初步分析,并提出了自触发测距的方案,减少了测距所带来的误差，2007年,中国科学院上海物理研究所采用了专用的时间间隔测量芯片TDC-GPI,不仅增加了测距范围,提高了测量精度,还便于控制和使用2008年,中科院成功研制出了基于时幅转换的激光测距系统,精度达到士5mm,处于国际先进水平[16]。
测距仪的设计大体思路
