一种激光测距机综合测试设备

技术领域

本发明涉及激光测距技术领域，尤其涉及一种激光测距机综合测试设备。

背景技术

激光测距技术是一种重要的精密测量技术，在军事、工业、环境监测等领域具有广泛应用。随着技术的不断发展，激光测距技术在测量精度、测距范围以及适用环境等方面不断提升，但在测试设备的验证、性能检验等方面仍存在一些挑战。在相关技术中的激光测距机测试方法通常受到环境条件、气候变化和外部干扰的影响，测试结果可能不够准确，而且测试过程耗时较长，不利于快速验证和研发。并且，不同波长和不同规格的激光测距机在不同场景下可能需要不同的测试条件，从而增加了测试的复杂性和成本，有鉴于此，有必要对目前的激光测距机测试方法予以改进，以解决上述问题；

本背景技术部分中公开的以上信息仅用于理解本发明构思的背景技术，并且因此，它可以包含不构成现有技术的信息。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光测距机综合测试设备，以解决上述背景技术中提出的激光测距机测试方法通常受到环境条件、气候变化和外部干扰的影响，测试结果可能不够准确，而且测试过程耗时较长，不利于快速验证和研发。并且，不同波长和不同规格的激光测距机在不同场景下可能需要不同的测试条件，从而增加了测试的复杂性和成本的问题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种激光测距机综合测试设备，包括光源部件，光源部件包括模拟光源切换与调整机构和照明光源切换机构，所述模拟光源切换与调整机构用于在垂直于光轴的靶面上切换、位移和精密调整不同波长的模拟光源和靶板，所述照明光源切换机构用于切换不同光学通道和测量系统；

高精度平行光管，高精度平行光管包括离轴抛物面反射镜和折光反射镜，所述平行光管用于汇聚激光束，并通过反射和折射实现光路；

长焦CCD部件，用于监测高精度平行光管靶面光源、靶板位置和光轴一致性，所述长焦CCD部件通过全反射式成像系统进行成像。

模拟测程装置，用于模拟激光测距机在室内的测距过程，所述模拟测程装置通过精密延时器产生模拟激光信号，模拟测程的时间间隔对应于测距距离；

束散角测量仪，用于进行激光束散角的测量，所述束散角测量仪采用反射法和透射法两种方法，测量结果用于确定激光束的散射角；

控制系统，控制系统包括工业控制计算机、运动控制卡、图像卡、驱动器和激光光源控制系统，用于协调各个部件的运行。

作为一种优选的技术方案，所述模拟光源切换与调整机构包括靶平移导轨、靶升降导轨和程控靶轮，所述程控靶轮上装有模拟激光光源和不同靶板，通过靶升降导轨和靶平移导轨的组合运动实现模拟光源和靶板的切换、位移和精密调整。

作为一种优选的技术方案，所述所述模拟光源切换与调整机构还包括照明光源切换机构，所述照明光源切换机构包括平移导轨、红外照明光源、寻像指示光源和激光能量计，所述照明光源切换机构用于切换不同光学通道和测量系统。

作为一种优选的技术方案，所述高精度平行光管的离轴抛物面反射镜的面形误差小于1/50λ(λ＝0.6328μm)，折光反射镜膜层抗激光损伤阈值大于等于300MW/cm2。

作为一种优选的技术方案，所述长焦CCD部件的角分辨率小于等于1"，有效光学口径为Φ300mm。

作为一种优选的技术方案，所述模拟测程装置包括光学陷阱、高灵敏度光电探测器、高速触发器、精密延时器、模拟激光光源和平行光管，所述光学陷阱用于收集产品发射的激光，高灵敏度光电探测器用于检测激光信号，高速触发器用于触发精密延时器，模拟激光光源用于发射模拟激光信号，通过反射式光学系统实现全反射成像；

作为一种优选的技术方案，所述束散角测量仪使用反射法和透射法测量激光束的散射角，用于确定激光束的散射特性。

作为一种优选的技术方案，所述控制系统包括工业控制计算机、运动控制卡、图像卡和驱动器，用于协调各个组件的运行，实现精确控制和数据采集。

本发明的有益效果是：

通过本设备，能够模拟激光测距机在不同波长、距离和测量条件下的工作状态。通过模拟激光光源、不同靶板以及测程模拟器，该设备能够进行全方位的性能测试，从而使用户能够在室内环境下对激光测距机的不同规格和性能进行全面的验证，采用高精度平行光管的光路设计，通过离轴抛物面反射镜和折光反射镜的组合，实现了高精度的光学系统。这样的设计能够保证光线的准确汇聚和精确成像，从而提高测量精度和信号稳定性，光源部件中的模拟光源切换与调整机构和照明光源切换机构，以及附件中的结构支撑架，共同提供了高度可控的光学通道切换，使得设备能够在不同测试情景下快速、准确地切换光源和靶板，适应不同的测试需求。

附图说明

图1为本发明提出的一种激光测距机综合测试设备的模拟光源(靶板)切换与调整机构结构示意图；

图2为本发明提出的一种激光测距机综合测试设备照明光源切换机构的结构示意图；

图3为本发明提出的一种激光测距机综合测试设备组合模拟激光光源的结构示意图；

图4为本发明提出的一种激光测距机综合测试设备主光路导入长焦CCD的结构示意图。

图中：1靶升降导轨、2模拟光源、3束散角测量孔、4靶轮、5自准直CCD、6靶平移导轨。

具体实施方式

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，显然，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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

参照图1-4，一种激光测距机综合测试设备，包括光源部件，光源部件包括模拟光源切换与调整机构和照明光源切换机构，所述模拟光源切换与调整机构用于在垂直于光轴的靶面上切换、位移和精密调整不同波长的模拟光源和靶板，所述照明光源切换机构用于切换不同光学通道和测量系统；高精度平行光管，高精度平行光管包括离轴抛物面反射镜和折光反射镜，所述平行光管用于汇聚激光束，并通过反射和折射实现光路；长焦CCD部件，用于监测高精度平行光管靶面光源、靶板位置和光轴一致性，所述长焦CCD部件通过全反射式成像系统进行成像；模拟测程装置，用于模拟激光测距机在室内的测距过程，所述模拟测程装置通过精密延时器产生模拟激光信号，模拟测程的时间间隔对应于测距距离；束散角测量仪，用于进行激光束散角的测量，所述束散角测量仪采用反射法和透射法两种方法，测量结果用于确定激光束的散射角；控制系统，控制系统包括工业控制计算机、运动控制卡、图像卡、驱动器和激光光源控制系统，用于协调各个部件的运行。

实施例1：激光测距机综合测试设备的构成，设备包括光源部件、高精度平行光管、长焦CCD部件、模拟测程装置、束散角测量仪和控制系统。

其中，光源部件：光源部件包括模拟光源切换与调整机构和照明光源切换机构。模拟光源切换与调整机构由靶平移导轨、靶升降导轨和程控靶轮组成，用于切换、位移和精密调整不同波长的模拟光源和靶板。照明光源切换机构包括平移导轨、红外照明光源、寻像指示光源和激光能量计，用于切换不同光学通道和测量系统。

高精度平行光管：高精度平行光管包括离轴抛物面反射镜和折光反射镜。离轴抛物面反射镜的面形误差小于1/50λ(λ＝0.6328μm)，折光反射镜的膜层抗激光损伤阈值大于等于300MW/cm

长焦CCD部件：长焦CCD部件用于监测高精度平行光管靶面光源、靶板位置和光轴一致性。其角分辨率小于等于1"，有效光学口径为Φ300mm。通过全反射式成像系统进行成像。

模拟测程装置：模拟测程装置包括光学陷阱、高灵敏度光电探测器、高速触发器、精密延时器、模拟激光光源和平行光管。光学陷阱用于收集产品发射的激光，高灵敏度光电探测器用于检测激光信号，高速触发器用于触发精密延时器，模拟激光光源用于发射模拟激光信号，通过反射式光学系统实现全反射成像。

束散角测量仪：该仪器使用反射法和透射法测量激光束的散射角，用于确定激光束的散射特性。

控制系统：控制系统由工业控制计算机、运动控制卡、图像卡、驱动器和激光光源控制系统等组成。工业控制计算机用于整体控制和数据处理，运动控制卡用于控制各个部件的运动，图像卡用于图像采集和显示，驱动器用于控制电动方位俯仰微调台的角度调整，激光光源控制系统用于调整激光光源的功率、频率和脉宽。

实施例2：激光模拟光源

模拟激光光源是本发明的关键组成部分，用于模拟激光测距回波信号。它采用特定波长的半导体激光光纤输出光源、光开关、光纤衰减器等耦合到同一个光纤输出口，构成组合模拟激光光源。这样的设计使得在同一个设备中对不同规格的激光测距机进行测试成为可能，同时可以实现多波长的模拟激光回波信号。

实施例3：光源部件的切换和调整

光源部件中的模拟光源切换与调整机构实现了靶面上不同波长模拟光源和各种靶板在垂直于光轴的靶面上切换、位移和精密调整。通过靶平移导轨、靶升降导轨和程控靶轮的组合运动，可以实现模拟激光光源和各种靶板在靶面上的切换和精确调整。

实施例4：高精度平行光管的构成和特性

高精度平行光管采用了全反射式光学系统，包括离轴抛物面反射镜和折光反射镜。离轴抛物面反射镜的面形误差得到严格控制，折光反射镜的膜层抗激光损伤阈值保证了稳定的性能。这样的设计确保了激光束的汇聚和传输的高度精确性。

实施例5：束散角测量方法

本发明中的束散角测量方法采用反射法和透射法。反射法使用焦距为3000mm的离轴抛物面反射镜和不同孔径的小孔，通过调整小孔位置和孔径，测量激光束的能量变化，以确定束散角。透射法则使用光学陷阱、光电探测器、精密延时器和模拟激光光源，通过模拟测程装置进行模拟测距，从而得到束散角的测量结果。

实施例6：长焦CCD部件

长焦CCD部件与高精度平行光管共同组成观察监测高精度平行光管靶面光源、靶板位置的系统。在这一部件中，采用了全反射式成像系统，通过离轴抛物面反射镜和其他光学元件，实现了对靶面光源和靶板位置的观察和监测。该部件能够准确记录和测量当前光源、靶中心位置，从而实现位置变化或切换后的偏差对比，通过控制靶面移动导轨，使其回到原位，以保持切换、移动的精度。

实施例7：模拟测程装置

模拟测程装置是用于在室内模拟激光测距的重要部件。它的工作原理是通过精密延时器来模拟激光测距机的测量过程。这一部件包括光学陷阱、高灵敏度光电探测器、高速触发器、精密延时器、模拟激光光源以及平行光管等。通过精确的时间延时和光源发射，可以模拟激光测距的回波信号，从而在室内环境中进行测试和调试。

实施例8：控制系统的软件

控制系统的软件是整个设备的大脑，它负责控制各个部件的协调运行，参数设定，图像显示，数据存储等功能。软件具有友好的人机界面，通过界面可以输入运行参数，显示数据和图像，实现各个部件的自动切换和调整。同时，软件还具有纠错防护和故障诊断功能，保障设备的正常运行。

实施例9：操作显示台与控制柜

操作显示台是用户与设备交互的界面，它由操作面板、触摸显示器和角度调整结构组成。操作面板提供各种操作按钮和控制开关，触摸显示器用于参数设定、数据显示等交互操作，角度调整结构可以实现操作台的倾角和旋转调整，以便用户进行舒适的操作。

实施例11：光源部件设计参数

光源部件是该专利的核心组成部分之一，它包括模拟光源切换与调整机构和照明光源切换机构。这些部件的设计参数对设备的性能和精度至关重要。例如，激光模拟光的工作波段需要覆盖特定波长范围，如1.064μm±2nm、1.57μm±5nm。而模拟光源的光功率、脉宽、频率等参数也需要可调节，并能实时监测。照明光源切换机构的设计参数如平移导轨、光源种类、光功率控制等，都需要充分考虑，以确保设备在不同测量情境下能够提供准确且稳定的光源。

实施例12：束散角测量仪

束散角是激光测距设备中重要的性能指标，该专利中提供了反射法和透射法两种方法进行测量。其中，反射法利用离轴抛物面反射镜和小孔的设计，以及激光能量计的测量，实现对激光束散角的精确测量。透射法则采用便携式束散角测量仪，该仪器具有携带便利、高效测量等特点，可以对不同波长和光学系统下的束散角进行测试，从而确保设备的精度和可靠性。

本实施例中，激光测距机综合测试设备能够模拟激光测距机在不同波长、距离和测量条件下的工作状态。通过模拟激光光源、不同靶板以及测程模拟器，该设备能够进行全方位的性能测试，从而使用户能够在室内环境下对激光测距机的不同规格和性能进行全面的验证，采用高精度平行光管的光路设计，通过离轴抛物面反射镜和折光反射镜的组合，实现了高精度的光学系统。这样的设计能够保证光线的准确汇聚和精确成像，从而提高测量精度和信号稳定性，光源部件中的模拟光源切换与调整机构和照明光源切换机构，以及附件中的结构支撑架，共同提供了高度可控的光学通道切换，使得设备能够在不同测试情景下快速、准确地切换光源和靶板，适应不同的测试需求。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。