【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及干涉测距，尤其涉及一种光开关快速切换光程的长程高精度调频连续波测距系统。
技术介绍
1、目前市面上常用的测距产品包括3d摄像头(tof)等使用的测距方法主要有直接脉冲测距法、随机脉冲相关测距法、相位测距法等。
2、其中，直接脉冲测距法的测距原理是通过测量脉冲从发射端发出，经过被测目标返回至探测器之间的飞行时间，来计算距离信息，该方法一般用于远程测距，不适合近距离测距，且精度较低。
3、随机脉冲相关测距法的测距原理是通过计算发出的随机脉冲信号与返回的随机脉冲信号的互相关函数，来计算距离信息，该方法抗干扰能力强，一般适用于远程测距，其测距精度受随机信号的调制频率限制，精度较低。
4、相位测距法的测距原理是通过检测周期信号从发射端发出，经过被测目标返回至探测器之间的相位位移，来计算距离信息，该方法测量精度高，但由于是周期信号，其最大测量距离受最大相位位移2π的限制，后来提出的多频相位测距法使用2个或多个频率的周期信号来扩展测距量程，但依然受周期信号的周期限制，因此相位测距法一般用于短距离、高精度的测量场合。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种光开关快速切换光程的长程高精度调频连续波测距系统，解决或减轻现有技术中存在的采集数据量大，测量精度随距离劣化、数据量大等至少一项问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：本专利技术提供一种光开关快速切换光程的长程高精度调频连续
3、所述调频连续波激光发射模块，发射大带宽线性调频激光，注入到干涉测距模块；
4、所述干涉测距模块基于调频连续波激光发射模块发射的大带宽线性调频激光测量待测工件不同位置的拍频信号；
5、所述飞行时间红外测距模块测量待测工件不同部位距离测量模块的距离，反馈至半导体光开关切换模块；
6、所述半导体光开关切换模块根据飞行时间红外测距模块测量的距离在干涉测距模块测量拍频信号时，切换参考光束光程至不同光程差延迟线，匹配测量路和参考路光程，使测量路和参考路保持在相干长度，从而保证测量精度不随距离增加而出现劣化，并将光程差传输至距离解调模块；
7、所述拍频信号采集模块，采集干涉测距系统测量待测工件不同位置的拍频信号，送入信号处理模块；
8、所述信号处理模块，基于拍频信号采集模块采集的拍频信号解调出干涉距离；
9、所述距离解调模块将信号处理模块解调出的干涉距离与半导体光开关切换模块传输的光程差相加，通过光程差和实际光程的比值，最终解调出待测工件的距离，完成测距。
10、优选地，所述调频连续波激光发射模块发射100nm调频范围的大带宽线性调频激光注入到干涉测距模块。
11、优选地，所述半导体光开关模块包括半导体封装以及封装在半导体封装内的数据反馈线、采集卡快速切换开关和不同光程差延迟线；所述数据反馈线一端与飞行时间红外测距模块连接，通过数据接口直接通信，另一端与信号采集卡连接，采集飞行时间红外测距模块反馈结果；所述采集卡作为信号发生器与快速切换开关连接；所述快速切换开关与不同光程差延迟线连接，根据采集卡发送的信号实现不同光程差切换。
12、优选地，所述拍频信号为参考光与测量光在干涉时产生的频率偏移。
13、优选地，所述干涉测距模块中的干涉光路结构包括耦合器一、环形器、耦合器二、探测器一、探测器二、法兰盘、变焦镜头；其中，耦合器一接收调频连续波激光发射模块发射的大带宽线性调谐激光，将该调谐激光分为测量光束和参考光束；其中，测量光束经过依次连接的环形器法兰盘和变焦镜头后射到待测工件上后再返回环形器后传输至耦合器二；参考光束经过半导体光开关切换模块切换至不同光程差延迟线后传输至耦合器二；耦合器二将两束光重新耦合后再分成两束分别传输至探测器一、探测器二；探测器一、探测器二分别采集拍频信号和光程差信号传输至信号处理模块和距离解调模块。
14、采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本专利技术提供的一种光开关快速切换光程的长程高精度调频连续波测距系统，采用光开关快速切换光程方法，具有降低长程采集压力、提高测距精稳定性和测距精度的优势。能够实现快速微米级高精度测距，提高测量速度。具有结构简单，易于实现，方便调节，效率高。
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1.一种光开关快速切换光程的长程高精度调频连续波测距系统，其特征在于：包括调频连续波激光发射模块、干涉测距模块、飞行时间红外测距模块、半导体光开关切换模块、拍频信号采集模块和信号处理模块和距离解调模块；
2.根据权利要求1所述的光开关快速切换光程的长程高精度调频连续波测距系统，其特征在于：所述调频连续波激光发射模块发射100nm调频范围的大带宽线性调频激光注入到干涉测距模块。
3.根据权利要求1所述的光开关快速切换光程的长程高精度调频连续波测距系统，其特征在于：所述半导体光开关模块包括半导体封装以及封装在半导体封装内的数据反馈线、采集卡快速切换开关和不同光程差延迟线；所述数据反馈线一端与飞行时间红外测距模块连接，通过数据接口直接通信，另一端与信号采集卡连接，采集飞行时间红外测距模块反馈结果；所述采集卡作为信号发生器与快速切换开关连接；所述快速切换开关与不同光程差延迟线连接，根据采集卡发送的信号实现不同光程差切换。
4.根据权利要求1所述的光开关快速切换光程的长程高精度调频连续波测距系统，其特征在于：所述拍频信号为参考光与测量光在干涉时产生的频率
5.根据权利要求3所述的光开关快速切换光程的长程高精度调频连续波测距系统，其特征在于：所述干涉测距模块中的干涉光路结构包括耦合器一、环形器、耦合器二、探测器一、探测器二、法兰盘、变焦镜头；其中，耦合器一接收调频连续波激光发射模块发射的大带宽线性调谐激光，将该调谐激光分为测量光束和参考光束；其中，测量光束经过依次连接的环形器法兰盘和变焦镜头后射到待测工件上后再返回环形器后传输至耦合器二；参考光束经过半导体光开关切换模块切换至不同光程差延迟线后传输至耦合器二；耦合器二将两束光重新耦合后再分成两束分别传输至探测器一、探测器二；探测器一、探测器二分别采集拍频信号和光程差信号传输至信号处理模块和距离解调模块。
...【技术特征摘要】
1.一种光开关快速切换光程的长程高精度调频连续波测距系统，其特征在于：包括调频连续波激光发射模块、干涉测距模块、飞行时间红外测距模块、半导体光开关切换模块、拍频信号采集模块和信号处理模块和距离解调模块；
2.根据权利要求1所述的光开关快速切换光程的长程高精度调频连续波测距系统，其特征在于：所述调频连续波激光发射模块发射100nm调频范围的大带宽线性调频激光注入到干涉测距模块。
3.根据权利要求1所述的光开关快速切换光程的长程高精度调频连续波测距系统，其特征在于：所述半导体光开关模块包括半导体封装以及封装在半导体封装内的数据反馈线、采集卡快速切换开关和不同光程差延迟线；所述数据反馈线一端与飞行时间红外测距模块连接，通过数据接口直接通信，另一端与信号采集卡连接，采集飞行时间红外测距模块反馈结果；所述采集卡作为信号发生器与快速切换开关连接；所述快速切换开关与不同光程差延迟线连接，根...
【专利技术属性】
技术研发人员：李心锘，夏仁波，赵吉宾，张涛，崔晋，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：
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