技术领域
[0001] 本实用新型涉及光电测距技术领域，具体而言，涉及一种测距校准设备。
背景技术
[0002] 随着科技的不断发展，测量技术、
激光器及光敏器件技术出现了巨大的进步，尤其是激光技术的出现与发展，更是极大地推动了激光测量技术在工业及民用领域发展。目前，300米以内测量距离的激光测距产品一般都是基于
相位测量的方式来实现毫米级的测量
精度。
[0003]
发明人经研究发现，目前基于
相位差原理的激光测距技术是用调整的激光光束照射待测目标，光束经目标反射折回，系统通过计算光束发射前后的相位差来实现激光的飞行时间测量，从而计算出待测目标的距离。由于短距离的测量应用中，激光的飞行时间较短，
电子电路及相关器件的
温度等特性均会直接影响
信号质量，进而会导致误差，有鉴于此，提供一种
稳定性更高的测距设备是亟待解决的技术问题。实用新型内容
[0004] 有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种距离校准设备，可以有效避免因环境因素造成的误差，进而保障了距离测量的准确性。
[0005] 为实现上述目的，本实用新型
实施例采用如下技术方案：
[0006] 一种距离校准设备，包括：主发射器、参考发射器、测量接收器以及控制装置，所述主发射器、参考发射器以及测量接收器分别与所述控制装置电连接；
[0007] 所述主发射器用于向待测目标发射第一高频调制光并经过所述待测目标反射至所述测量接收器，以作为第一
光信号；
[0008] 所述参考发射器用于在所述主发射器发射第一高频调制光的同时发射第二高频调制光至所述测量接收器，以作为第二光信号；
[0009] 所述测量接收器用于同时接收所述第一光信号和所述第二光信号并进行光电转换后生成一低频测量信号并发送至所述控制装置；
[0010] 所述控制装置用于根据所述低频测量信号进行相位分析以得到一距离值。
[0011] 可选的，在上述距离校准设备中，所述测量接收器为光电
雪崩管，所述距离校准设备还包括壳体结构，所述主发射器、参考发射器、光电雪崩管以及控制装置分别设置于所述壳体结构内。
[0012] 可选的，在上述距离校准设备中，距离校准设备还包括
液晶反射片，所述液晶反射片设置于所述壳体结构内并与所述控制装置电连接以在所述控制装置的控制下调节透光率，且所述液晶反射片用于将所述第二高频调制光的一部分反射至所述测量接收器，以作为第二光信号。
[0013] 可选的，在上述距离校准设备中，所述距离校准设备还包括
准直透镜组和接收透镜组，所述
准直透镜组设置于所述壳体结构并位于所述主发射器与所述待测目标之间，以使所述主发射器发射的第一高频调制光穿过所述准直透镜组后发射至所述待测目标，所述接收透镜组设置于所述壳体结构并位于所述待测目标与所述测量接收器之间，所述第一高频调制光在经过所述待测目标反射后穿过所述接收透镜组后传输至所述测量接收器。
[0014] 可选的，在上述距离校准设备中，所述准直透镜组和接收透镜组分别设置于所述壳体结构的同一
侧壁，且所述准直透镜组的出光面和所述接收透镜组的入光面位于同一平面，且所述准直透镜组的出光面到所述侧壁靠近壳体结构内表面的一侧的距离小于该侧壁的厚度。
[0015] 可选的，在上述距离校准设备中，所述距离校准设备还包括显示器和按键电路，所述显示器和按键电路分别设置于所述壳体结构的表面，所述控
制模块与所述显示器和所述按键电路分别电连接以用于获取用户基于所述按键电路和显示器输入的控制指令。
[0016] 可选的，在上述距离校准设备中，所述控制装置包括
控制模块、
频率合成单元、第一光电发射模块以及第二光电发射模块，所述控制模块与所述频率合成单元电连接，所述频率合成单元通过所述第一光电发射模块与所述主发射器电连接，以及通过所述第二光电模块与所述参考发射器电连接；
[0017] 所述控制模块用于向所述频率合成单元发送第一
控制信号，所述频率合成单元基于所述第一控制信号驱动所述第一光电发射模块，以通过所述主发射器向待测目标发射第一高频调制光并经过所述待测目标反射至所述测量接收器，以作为第一光信号；
[0018] 所述控制模块还用于向所述频率合成单元发送第二控制信号，所述频率合成单元基于所述第二控制信号驱动所述第二光电发射模块，以使通过所述参考发射器在所述主发射器发射第一高频调制光的同时发射第二高频调制光至所述测量接收器，以作为第二光信号。
[0019] 可选的，在上述距离校准设备中，所述距离校准设备还包括信号放大处理电路以及
模数转换电路，所述信号放大处理电路的输入端与所述测量接收器和频率合成单元分别连接、输出端与所述模数转换电路的输入端连接，所述模数转换电路的输出端与所述控制模块电连接；
[0020] 所述测量接收器在接收到所述第一光信号和第二光信号时进行光电转换并进行混频后生成一低频测量信号后输出至所述信号放大处理电路，所述信号放大处理电路将所述低频测量信号进行放大后输入至所述模数转换电路，所述模数转换电路将放大后的低频测量信号进行模数转换后发送至所述控制模块，所述控制模块对放大后且进行模数转换后的低频测量信号进行相位分析以得到距离值。
[0021] 可选的，在上述距离校准设备中，所述频率合成单元的输出端与所述信号放大处理电路电连接，所述频率合成单元还用于根据所述第一控制信号和第二控制信号得到一低频参考信号并发送至所述信号放大处理电路，所述信号放大处理电路接收所述低频参考信号并进行放大后并经所述模数转换电路进行模数转换后得到处理后的低频参考信号发送至所述控制模块，所述控制模块根据所述处理后的低频参考信号得到相位偏移补偿值，并根据所述相位偏移补偿值对所述距离值进行校准。
[0022] 本实用新型还提供一种距离校准设备，包括：主发射器、参考发射器、光电雪崩管、控制装置、壳体结构、准直透镜组以及接收透镜组，所述主发射器、参考发射器以及光电雪崩管分别与所述控制装置电连接，所述主发射器、参考发射器、光电雪崩管以及控制装置分别设置于所述壳体结构内，所述准直透镜组和接收透镜组分别设置于所述壳体结构，且所述准直透镜组设置于所述主发射器与所述待测目标之间，所述接收透镜组设置于所述待测目标与所述光电雪崩管之间；
[0023] 所述主发射器用于向待测目标发射第一高频调制光并经过所述待测目标反射至所述光电雪崩管，以作为第一光信号；
[0024] 所述参考发射器用于在所述主发射器发射第一高频调制光的同时发射第二高频调制光至所述光电雪崩管，以作为第二光信号，其中，所述第一高频调至光的频率与所述第二高频调至光的频率的差值为5KHz；
[0025] 所述光电雪崩管用于同时接收所述第一光信号和所述第二光信号并进行光电转换后生成一低频测量信号并发送至所述控制装置；
[0026] 所述控制装置用于根据所述低频测量信号进行相位分析以得到一距离值。
[0027] 本实用新型提供的一种距离校准设备，通过设置主发射器、参考发射器、测量接收器以及控制装置，以在进行测距时，主发射器和参考发射器同时发出第一光信号和第二光信号，光电雪崩管用于同时接收第一光信号和第二光信号并进行光电转换后生成一低频测量信号并发送至控制装置，控制装置用于根据低频测量信号进行相位分析得到一距离值。通过上述设置以有效避免因环境因素造成的误差，进而保障了主发射器的与待测目标之间的距离测量的准确性。
[0028] 为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附
附图，作详细说明如下。
附图说明
[0029] 为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的部分实施例，因此不应被看作是对本实用新型保护范围的限定，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相关的附图。
[0030] 图1为本实用新型实施例提供的一种距离校准设备的结构示意图。
[0031] 图2为本实用新型实施例提供的一种距离校准设备的连接
框图。
[0032] 图3为本实用新型实施例提供的一种控制模块的电路原理图。
[0033] 图4为本实用新型实施例提供的一种频率合成单元的电路原理图。
[0034] 图5为本实用新型实施例提供的一种第一光电发射模块的电路原理图。
[0035] 图6为本实用新型实施例提供的一种第二光电发射模块的电路原理图。
[0036] 图7为本实用新型实施例提供的一种信号放大处理电路的电路原理图。
[0037] 图8为本实用新型实施例提供的一种显示
接口电路的电路原理图。
[0038] 图9为本实用新型实施例提供的一种按键电路的电路原理图。
[0039] 图标：100-距离校准设备；110-主发射器；120-参考发射器；130-测量接收器；140-控制装置；141-控制模块；142-频率合成单元；143-第一光电发射模块；144-第二光电发射模块；145-壳体结构；150-信号放大处理电路；160-模数转换电路；170-显示器；175-显示接口电路；180-按键电路；190-准直透镜组；210-接收透镜组；220-液晶反射片；300-待测目标。
具体实施方式
[0040] 为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0041] 因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的
选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0042] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0043] 在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0044] 如图1所示，本实用新型实施例提供的一种距离校准设备100，包括主发射器110、参考发射器120、测量接收器130、控制装置140以及壳体结构145，所述主发射器110、参考发射器120以及测量接收器130分别与所述控制装置140电连接，所述主发射器110、参考发射器120、测量接收器130以及控制装置140分别设置于所述壳体结构145内。
[0045] 在采用上述的距离校准设备100测量主发射器110与待测目标300之间的距离时，所述主发射器110用于向待测目标300发射第一高频调制光并经过所述待测目标300反射至所述测量接收器130，以作为第一光信号。所述参考发射器120用于在所述主发射器110发射第一高频调制光的同时发射第二高频调制光至所述测量接收器130，以作为第二光信号。所述测量接收器130用于同时接收所述第一光信号和所述第二光信号并进行光电转换后生成一低频测量信号并发送至所述控制装置140。所述控制装置140用于根据所述低频测量信号进行相位分析以得到一距离值。
[0046] 通过采用上述的距离校准设备100，将所述主发射器110、参考发射器120、测量接收器130以及控制装置140分别设置于所述壳体结构145内，以有效避免用户在进行测量之前需要调节所述主发射器110和参考发射器120的相对
位置才能进行距离测量造成的影响测量效率的问题，以及避免用户在使用所述距离校准设备100时存在操作不便的问题；通过使所述主发射器110和参考发射器120同时发射光信号，并采用测量接收器130同时接收主发射器110和参考发射器120发出的光信号，以使因温度、湿度等环境因素造成的
相位漂移相互抵消。此外，通过采用一个测量接收器130同时接受第二光信号与第一光信号以进行光电转换，因此对测量环路及参考环路来说测量接收器130的相位漂移也相互抵消，进而使距离校准设备100测量效率与测量稳定性更高，且测量性能更优，进而使测得的距离值更加精确。
[0047] 其中，控制所述主发射器110和参考发射器120同时发光的方式可以是在所述控制装置140通过一电子
开关分别与所述主发射器110和参考发射器120连接，以实现在控制装置140控制该电子开关导通时同时使所述主发射器110和参考发射器120发光；也可以是所述主发射器110器和参考发射器120分别与所述控制装置140电连接，以使所述控制装置140同时控制所述主发射器110和参考发射器120同时发光，根据实际需求进行设置即可，在此不作具体限定。
[0048] 在本实施例中，所述测量接收器130可以为光电雪崩管，该光电雪崩管可以是PIN型光电
二极管、雪崩
光电二极管或
光电倍增管等，在此不作具体限定，只要能够实现同时对所述第一光信号和第二光信号进行光电转换之后进行混频即可。
[0049] 请结合图2，可选的，在本实施例中，所述控制装置140包括控制模块141、频率合成单元142、第一光电发射模块143以及第二光电发射模块144，所述控制模块141与所述频率合成单元142电连接，所述频率合成单元142通过所述第一光电发射模块143与所述主发射器110电连接，以及通过所述第二光电发射模块144与所述参考发射器120电连接。
[0050] 所述控制模块141用于向所述频率合成单元142发送第一控制信号，所述频率合成单元142基于所述第一控制信号驱动所述第一光电发射模块143，以通过所述主发射器110向待测目标300发射第一高频调制光并经过所述待测目标300反射至所述测量接收器130，以作为第一光信号。
[0051] 所述控制模块141还用于向所述频率合成单元142发送第二控制信号，所述频率合成单元142基于所述第二控制信号驱动所述第二光电发射模块144，以使通过所述参考发射器120在所述主发射器110发射第一高频调制光的同时发射第二高频调制光至所述测量接收器130，以作为第二光信号。
[0052] 通过上述设置，以有效保障所述主发射器110与所述参考发射器120发射光信号的同步性，进而保障了距离校准设备100测量的效率和测量稳定性。
[0053] 其中，所述控制模块141可以是
单片机，也可以是
微处理器，还可以是逻辑
控制器件，在此不作具体限定，根据实际需求进行设置即可。
[0054] 可选的，在本实施例中，所述控制模块141采用型号为STM32F030嵌入式CPU，且其外围连接有电容器和
电阻等器件，关于所述控制模块141中各电气元件的具体的连接方式请参照图3所示。
[0055] 所述频率合成单元142可以包括电感、电阻、电容器、
三极管和芯片等器件，关于所述频率合成单元142中各电气元件的具体的连接关系请参照图4所示。
[0056] 所述第一光电发射模块143和第二光电发射模块144可以分别包括电感、电容器、三极管以及电阻等，关于所述第一光电发射模块143中各电气元件的具体连接关系可以参照图5所示，关于所述第二光电发射模块144中各电气元件的具体连接关系可以参照图6所示。
[0057] 所述壳体结构145的形状可以是中空方体状、中空柱状等，在此不作具体限定，只要能够容纳所述主发射器110、参考发射器120、测量接收器130以及控制装置140即可。可以理解，在本实施例中，所述壳体结构145上设置有供所述主发射器110发出的激光通过的第一通孔，以及经所述待测目标300反射至所述参考发射器120的激光通过的第二通孔。可以理解，该第一通孔和第二通孔位于所述壳体结构145的同一平面。
[0058] 所述主发射器110发射的第一高频调制光的频率与所述参考发射器120发生的第二高频调制光的频率大小可以是任意的。为便于进行计算，可选的，在本实施例中，所述第一高频调制光的频率与所述第二高频调制光的频率的差值可以是但不限于5KHz、8KHz、10KHz或12KHz，根据实际需求进行设定即可。
[0059] 可选的，在本实施例中，所述距离校准设备100还包括信号放大处理电路150以及模数转换电路160，所述信号放大处理电路150的输入端与所述测量接收器130和频率合成单元142分别连接、输出端与所述模数转换电路160的输入端连接，所述模数转换电路160的输出端与所述控制模块141电连接。
[0060] 所述测量接收器130在同时接收到所述第一光信号和第二光信号时进行光电转换并进行混频后生成一低频测量信号后输出至所述信号放大处理电路150，所述信号放大处理电路150将所述低频测量信号进行放大后输入至所述模数转换电路160，所述模数转换电路160将放大后的低频测量信号进行模数转换后发送至所述控制模块141，所述控制模块141对放大后且进行模数转换后的低频测量信号进行相位分析以得到距离值。
[0061] 为进一步避免控制装置140内部测量计算出的测量环路中因其它相关
模拟信号处理电路的相位漂移存在误差的情况，例如，为避免温湿度变化对电路的工作状态造成影响进而存在相位漂移的情况。在本实施例中，可选的，所述频率合成单元142的输出端与所述信号放大处理电路150电连接，所述频率合成单元142还用于根据所述第一控制信号和第二控制信号得到一低频参考信号并发送至所述信号放大处理电路150，所述信号放大处理电路150接收所述低频参考信号并进行放大后并经所述模数转换电路160进行模数转换后得到处理后的低频参考信号发送至所述控制模块141，所述控制模块141根据所述处理后的低频参考信号得到相位偏移补偿值，并根据所述相位偏移补偿值对所述距离值进行校准。
[0062] 其中，所述信号放大处理电路150可以包括电阻、电容器以及
运算放大器等，关于所述信号放大处理电路150中各电气元件的具体连接关系可以参照图7所示。
[0063] 为便于用户控制所述主发射器110、参考发射器120以及测量接收器130的工作状态。可选的，在本实施例中，所述距离校准设备100还包括显示器170及按键电路180，所述显示器170及按键电路180分别设置于所述壳体结构145的表面，所述控制模块141与所述显示器170和所述按键电路180分别电连接以用于获取用户基于所述按键电路180和显示器170输入的控制指令。其中，该控制指令可以是发起距离测量的指令。
[0064] 可以理解，所述按键电路180可以通过控制面板设置于所述壳体结构145的表面，所述控制面板和所述显示器170可以共同构成所述壳体结构145的一个侧壁。
[0065] 具体的，在本实施例中，所述显示器170通过显示接口电路175与所述控制模块141电连接，所述显示接口电路175可以包括接头、三极管、电阻以及电容器等，关于所述显示接口电路175中各电气元件的具体连接关系可以参照图8所示。
[0066] 所述按键电路180可以包括按键接口、按键开关以及电阻等，关于所述按键电路180中各电气元件的具体连接关系可以参照图9所示。
[0067] 为有效保障所述主发射器110发射的光线平行以及保障接收到的所述待测目标300反射的光线相互平行，进而保障测距结果的准确性，可选的，在本实施例中，所述距离校准设备100还包括准直透镜组190和接收透镜组210，所述准直透镜组190设置于所述壳体结构145并位于所述主发射器110与所述待测目标300之间，以使所述主发射器110发射的第一高频调制光穿过所述准直透镜组190后发射至所述待测目标300；所述接收透镜组210设置于所述壳体结构145并位于所述待测目标300与所述测量接收器130之间，所述第一高频调制光在经过所述待测目标300反射后穿过所述接收透镜组210后传输至所述测量接收器
130。
[0068] 具体的，所述壳体结构145与所述主发射器110和测量接收器130的对应位置处分别设置有第一通孔和第二通孔，所述准直透镜组190和接收透镜组210分别设置于所述壳体结构145，且分别设置于所述第一通孔处和第二通孔处。
[0069] 可以理解，为避免在实用过程中因距离校准设备100发生碰撞造成所述准直透镜组190和接收透镜组210被损坏，所述准直透镜组190的出光面与所述接收透镜组210的入光面到所述壳体结构145设置所述第一通孔和第二通孔的侧壁的内表面的距离均小于该侧壁的内表面到对应的外表面的距离。
[0070] 在本实施例中，所述准直透镜组190和接收透镜组210分别设置于所述壳体结构145的同一侧壁，且所述准直透镜组190的出光面和所述接收透镜组210的入光面位于同一平面，且所述准直透镜组190的出光面到所述侧壁靠近壳体结构145内表面的一侧的距离小于该侧壁的厚度。
[0071] 所述参考发射器120用于在所述主发射器110发射第一高频调制光的同时发射第二高频调制光至所述测量接收器130时，可以通过一反射结构反射至测量接收器130，也可以通过控制所述参考发射器120的光量后直接发射至所述测量接收器130。
[0072] 为便于控制所述参考发射器120的光量，可选的，在本实施例中，距离校准设备100还包括液晶反射片220，所述液晶反射片220用于将所述第二高频调制光的一部分反射至所述测量接收器130，以作为第二光信号。
[0073] 可以理解，所述液晶反射片220可以实现全反射，也可以实现根据实际需求调节反射率
[0074] 具体的，该液晶反射片220与所述控制装置140电连接，以便于用户通过所述控制装置140调节该液晶反射片220的反射率。
[0075] 综上，本实用新型提供的一种距离校准设备100，包括主发射器110、参考发射器120、测量接收器130、控制装置140以及壳体结构145，通过将所述主发射器110、参考发射器
120、测量接收器130以及控制装置140分别设置于所述壳体结构145内，以有效避免用户在进行测量之前需要调节所述主发射器110和参考发射器120的相对位置才能进行距离测量造成的影响测量效率的问题，以及避免用户在使用所述距离校准设备100时存在操作不便的问题；通过使所述主发射器110和参考发射器120同时发射光信号，并采用测量接收器130同时接收主发射器110和参考发射器120发出的光信号，以使因温度、湿度等环境因素造成的相位漂移相互抵消。此外，通过采用一个测量接收器130同时接受第二光信号与第一光信号以进行光电转换，因此对测量环路及参考环路来说测量接收器130的相位漂移也相互抵消，进而使距离校准设备100测量效率与测量稳定性更高，且测量性能更优，进而使测得的距离值更加精确。
[0076] 需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
[0077] 以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉
本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以
权利要求的保护范围为准。
