RU2554279C2 - Laser distance meter - Google Patents
Laser distance meter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2554279C2 RU2554279C2 RU2013118605/28A RU2013118605A RU2554279C2 RU 2554279 C2 RU2554279 C2 RU 2554279C2 RU 2013118605/28 A RU2013118605/28 A RU 2013118605/28A RU 2013118605 A RU2013118605 A RU 2013118605A RU 2554279 C2 RU2554279 C2 RU 2554279C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- laser
- input
- measurement
- avalanche photodiode
- channel
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 42
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 12
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 35
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000098 azimuthal photoelectron diffraction Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 2
- 102100021198 Chemerin-like receptor 2 Human genes 0.000 description 1
- 101000750094 Homo sapiens Chemerin-like receptor 2 Proteins 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C15/00—Surveying instruments or accessories not provided for in groups G01C1/00 - G01C13/00
- G01C15/002—Active optical surveying means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
- G01S7/4811—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements common to transmitter and receiver
- G01S7/4813—Housing arrangements
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/497—Means for monitoring or calibrating
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Заявляемое изобретение относится к оптическим измерительным приборам, в частности к устройствам для бесконтактного измерения дальности, и может использоваться при производстве лазерных дальномеров или тахеометров, позволяющих с высокой точностью измерять расстояния до объекта или его отдельных частей, а также может использоваться при топографической съемке местности.The claimed invention relates to optical measuring devices, in particular to devices for non-contact range measurement, and can be used in the manufacture of laser rangefinders or total stations, which can accurately measure the distance to the object or its individual parts, and can also be used for topographic surveying of the area.
Предшествующий уровень техникиState of the art
В настоящее время в геодезии, в строительстве, инженерных изысканиях, землеустроительных и кадастровых работах для высокоточного контроля расстояний широко используются лазерные дальномеры, позволяющие с точностью до 1 мм на дальностях до 3 км определять расстояния. Основными требованиями, предъявляемыми к указанным измерителям дальности, являются:At present, in the field of geodesy, construction, engineering surveys, land surveying and cadastral works, laser range finders are widely used for highly accurate distance control, which allows determining distances with an accuracy of 1 mm at distances up to 3 km. The main requirements for these range meters are:
- простота и быстрота работы с ним потребителя, что позволяет существенно упростить эксплуатационные издержки и снизить уровень обслуживающего прибор персонала;- simplicity and speed of work with the consumer, which can significantly simplify operating costs and reduce the level of personnel servicing the device;
- дешевизна прибора при его массовом производстве, что позволит существенно снизить затраты предприятий, использующих одновременно десятки и сотни приборов;- the cheapness of the device during its mass production, which will significantly reduce the costs of enterprises that use dozens and hundreds of devices at the same time;
- обеспечение гарантированной надежности приборов в диапазоне рабочих температур от - 40°С зимой и до + 50°С летом, т.к. работа может вестись круглогодично в труднодоступных местах, например, при прокладке трубопроводов в северных широтах, что исключает возможность проведения частых поверок приборов в метрологической лаборатории.- ensuring guaranteed reliability of devices in the operating temperature range from - 40 ° C in winter and up to + 50 ° C in summer, because work can be carried out year-round in hard-to-reach places, for example, when laying pipelines in the northern latitudes, which excludes the possibility of frequent calibration of devices in the metrology laboratory.
Известно устройство лазерного дальномера с двумя фотоприемными устройствами (ФПУ), позволяющего за счет использования фазового метода с высокой точностью измерять дальность (см. патент США №7023531, кл. G01C 3/08, 2006 г.). Устройство содержит передающий канал, включающий задающий генератор, соединенный со входом лазерного передатчика, и два приемных канала (сигнальный и опорный), каждый из которых представляет собой ФПУ на основе лавинного фотодиода, выход которого через преобразователь сигнала (демодулятор, полосовой фильтр, усилитель и АЦП) подключен к микроконтроллеру. Оба приемных канала работают одновременно: сигнальный принимает излучение, отраженное от измеряемого объекта, а в опорный канал подается небольшая часть излучения, отраженная от полупрозрачного зеркала на выходе оптического передатчика.A laser range finder device with two photodetector devices (FPUs) is known, which makes it possible to measure range using the phase method with high accuracy (see US Patent No. 7023531, class G01C 3/08, 2006). The device contains a transmitting channel, including a master oscillator connected to the input of the laser transmitter, and two receiving channels (signal and reference), each of which is an FPU based on an avalanche photodiode, the output of which is through a signal converter (demodulator, bandpass filter, amplifier, and ADC) ) connected to the microcontroller. Both receiving channels operate simultaneously: the signal channel receives radiation reflected from the measured object, and a small part of the radiation reflected from the translucent mirror at the output of the optical transmitter is supplied to the reference channel.
Главный принцип работы этой схемы основан на предположении о том, что температурный дрейф фаз в этих каналах должен быть одинаков, и, соответственно, на разность фаз влияния оказывать не должен.The main principle of operation of this circuit is based on the assumption that the temperature drift of phases in these channels should be the same, and, accordingly, should not affect the phase difference.
Основными недостатками известного устройства являются, во-первых, наличие двух ЛФД, каждый из которых является наиболее дорогостоящим компонентом схемы.The main disadvantages of the known device are, firstly, the presence of two APDs, each of which is the most expensive component of the circuit.
Во-вторых, эти ЛФД должны быть комплементарны, то есть изготовлены в одной партии и подобраны друг к другу, чтобы на выходе каждого ФПУ иметь одинаковый температурный дрейф фазы. Использование в этой схеме ЛФД одной модели, но из разных партий не позволит полностью скомпенсировать температурный дрейф, что приведет к дополнительной погрешности.Secondly, these APDs must be complementary, that is, they are made in one batch and matched to each other so that at the output of each FPU they have the same temperature phase drift. The use of one model in this scheme, but from different batches, will not fully compensate for the temperature drift, which will lead to an additional error.
Наиболее близким к заявляемому лазерному дальномеру является взятое в качестве прототипа двухканальное устройство, работающее по принципу фазового дальномера (см. патент США №7221435, кл. G01C 3/08, 2007 г). Устройство содержит: передающий канал; приемный канал; оптический контрольный канал и электронный блок. Передающий канал включает задающий генератор, соединенный со входом лазерного передатчика с выходной оптической системой. Приемный канал включает входную оптическую систему, в фокусе которой установлен ЛФД, соединенный с сигнальным входом электронного блока. Опорный вход электронного блока соединен с задающим генератором. Оптический контрольный канала выполнен в виде механического переключателя с двумя оптически связанными зеркалами, одно из которых установлено перед выходным отверстием передающего канала, а другое - перед входным отверстием приемного канала. Наличие оптического контрольного канала с двумя переключаемыми оптически связанными зеркалами позволяет повысить точность измерения дальности за счет того, что перед каждым измерением производится калибровочное измерение длины контрольного оптического канала, при котором за счет двух поворотных зеркал выходное излучение передающего канала не выходя за пределы устройства сразу поступает на вход приемного канала. Наличие опорного канала позволяет устранить возникающие при измерении расстояния ошибки, возникающие из-за временных задержек, вносимых лавинным фотодиодом, лазерным передатчиком и некоторыми другими электронными элементами схемы устройства. Эти ошибки имеют величину порядка нескольких десятков миллиметров, что не приемлемо для решения поставленных задач.Closest to the claimed laser rangefinder is taken as a prototype two-channel device that works on the principle of a phase rangefinder (see US patent No. 7221435, CL G01C 3/08, 2007). The device comprises: a transmitting channel; receiving channel; optical control channel and electronic unit. The transmitting channel includes a master oscillator connected to the input of the laser transmitter with the output optical system. The receiving channel includes an input optical system, in the focus of which is installed an APD connected to the signal input of the electronic unit. The reference input of the electronic unit is connected to the master oscillator. The optical control channel is made in the form of a mechanical switch with two optically coupled mirrors, one of which is installed in front of the outlet of the transmitting channel, and the other in front of the inlet of the receiving channel. The presence of an optical control channel with two switchable optically coupled mirrors makes it possible to increase the accuracy of range measurement due to the fact that before each measurement, a calibration measurement of the length of the control optical channel is performed, in which due to two rotary mirrors the output radiation of the transmitting channel without leaving the device immediately goes to input channel input. The presence of the reference channel makes it possible to eliminate errors arising during distance measurement that arise due to time delays introduced by the avalanche photodiode, laser transmitter, and some other electronic elements of the device circuit. These errors have a value of the order of several tens of millimeters, which is not acceptable for solving the tasks.
Опорный канал непосредственно перед каждым измерением с помощью поворотных зеркал «замыкает» излучение оптического передатчика непосредственно на ФПУ, производит контрольное измерение длины опорного канала. Результат контрольного измерения вычитается из результата последующего измерения дальности, которое производится сразу после контрольного измерения, когда поворотные зеркала перекрывают опорный канал и открывают оптический путь до измеряемого объекта.The reference channel immediately before each measurement with the help of rotary mirrors "closes" the radiation of the optical transmitter directly to the FPU, and makes a control measurement of the length of the reference channel. The result of the control measurement is subtracted from the result of the subsequent range measurement, which is carried out immediately after the control measurement, when the turning mirrors overlap the reference channel and open the optical path to the measured object.
Основными недостатками известного устройства являются, во-первых, сложность конструкции, содержащей подвижные элементы. Известно, что механически подвижные части устройства обычно являются наименее надежными частями устройств, работающих при очень низких температурах (до -40°С).The main disadvantages of the known device are, firstly, the complexity of the design containing the movable elements. It is known that mechanically movable parts of a device are usually the least reliable parts of devices operating at very low temperatures (up to -40 ° C).
Во-вторых, необходимость проведения контрольного замера перед каждым измерением дальности увеличивает общее время измерений, что также особенно негативно сказывается в очень холодных или очень жарких климатических условиях.Secondly, the need for a control measurement before each range measurement increases the total measurement time, which also has a particularly negative effect in very cold or very hot climatic conditions.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
В основу изобретения поставлена задача расширения функциональных возможностей лазерного дальномера за счет устранения вышеуказанных недостатков при одновременном удешевлении себестоимости изделия.The basis of the invention is the task of expanding the functionality of the laser rangefinder by eliminating the above disadvantages while reducing the cost of the product.
Эта задача в лазерном дальномере, содержащем передающий канал, включающий задающий генератор, соединенный со входом лазерного передатчика с выходной оптической системой, и приемный канал, включающий входную оптическую систему, в фокусе которой установлен лавинный фотодиод, подключенный к сигнальному входу электронного блока, опорный вход которого соединен с задающим генератором, а также оптический контрольный канал, решена тем, что оптический контрольный канал выполнен в виде внешней оптической линии, замыкающей входной и выходной каналы. Кроме того, корпусы лавинного фотодиода и лазерного диода снабжены термодатчиком, подключенным к измерительному входу электронного блока, а сам электронный блок оборудован энергонезависимой памятью.This task is in a laser rangefinder containing a transmitting channel, including a master oscillator connected to the input of the laser transmitter with the output optical system, and a receiving channel, including the input optical system, in the focus of which an avalanche photodiode is connected, connected to the signal input of the electronic unit, the reference input of which connected to the master oscillator, as well as the optical control channel, it is decided that the optical control channel is made in the form of an external optical line that closes the input and output channel Ala. In addition, the avalanche photodiode and laser diode cases are equipped with a thermal sensor connected to the measuring input of the electronic unit, and the electronic unit is equipped with non-volatile memory.
Внешний оптический контрольный канал позволяет измерить зависящие от температуры фазовые сдвиги, возникающие внутри дальномера, а наличие термодатчика позволяет построить калибровочную зависимость (КЗ) фазовых сдвигов от температуры, которая записывается в энергонезависимую память. Таким образом, единожды измеренная КЗ позволяет отказаться от необходимости использования данных опорного канала перед каждым измерением, что соответственно повышает за счет этого скорость измерений, удобство эксплуатации, диапазон рабочих температур и одновременно с этим снижает стоимость устройства.An external optical control channel allows one to measure temperature-dependent phase shifts that occur inside the rangefinder, and the presence of a temperature sensor allows one to construct a calibration dependence (SC) of phase shifts on temperature, which is recorded in non-volatile memory. Thus, once measured short circuit allows you to eliminate the need to use the data of the reference channel before each measurement, which accordingly increases the measurement speed, ease of use, operating temperature range and at the same time reduces the cost of the device.
Для контроля за температурой корпуса лавинного фотодиода и лазерного диода они установлены на общем металлическом теплопроводе, температуру которого отслеживает термодатчик.To control the temperature of the avalanche photodiode body and laser diode, they are mounted on a common metal heat pipe, the temperature of which is monitored by a temperature sensor.
Для измерения КЗ каждый прибор, оснащенный оптическим контрольным каналом, выполненным, например, в виде двух неподвижных зеркал, установленных друг к другу под прямым углом, или в виде двух- или трехгранной призмы, грани которой образуют прямой угол, или в виде отрезка световода, устанавливается в климатической камере. При этом внутри оптического контрольного канала установлен ослабитель оптического излучения, например затемненное стекло, позволяющий направить на рабочую площадку ЛФД нужный уровень оптической мощности.For short-circuit measurements, each device equipped with an optical control channel, made, for example, in the form of two fixed mirrors mounted to each other at a right angle, or in the form of a two- or trihedral prism, the edges of which form a right angle, or in the form of a fiber section, installed in a climate chamber. At the same time, an optical radiation attenuator, for example, darkened glass, is installed inside the optical control channel, which makes it possible to direct the desired level of optical power to the LFD working platform.
Измерение КЗ для каждого дальномера проводится только один раз на заводе-изготовителе и записывается в энергонезависимую память, например флэш-память.Short circuit measurement for each rangefinder is carried out only once at the factory and is recorded in non-volatile memory, such as flash memory.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На фиг.1 приведена блок-схема заявляемого лазерного дальномера в рабочем режиме.Figure 1 shows a block diagram of the inventive laser rangefinder in operating mode.
На фиг.2 приведена блок-схема заявляемого лазерного дальномера в режиме измерения КЗ.Figure 2 shows a block diagram of the inventive laser rangefinder in the measurement mode short circuit.
На фиг.3 приведена блок-схема измерительного блока лазерного дальномера.Figure 3 shows the block diagram of the measuring unit of the laser rangefinder.
На фиг.4 приведено конструктивное выполнение оптического контрольного канала с использованием двухгранной призмы.Figure 4 shows the structural embodiment of the optical control channel using a two-sided prism.
Лучший вариант осуществления изобретенияThe best embodiment of the invention
Заявляемое устройство (фиг.1) включает: передающий канал 1, состоящий из задающего генератора 2 и лазерного передатчика в составе драйвера 3 и лазерного диода 4 с выходной оптической системой 5, преобразующей расходящийся пучок света в параллельный пучок света 6; приемный канал 7, состоящий из входной оптической системы 8, преобразующей параллельный пучок света 9 в сходящийся пучок, в фокусе которого установлен лавинный фотодиод 10; металлический теплопровод 11, на котором установлены корпусы лазерного диода 4 и лавинного фотодиода 10, а также термодатчик 12; источник питания 13, подающий высокое напряжение на лавинный фотодиод 10; электронный блок 14 содержащий микроконтроллер 15, преобразователь высокочастотного сигнала 16, интерфейс управления и индикации 17, интерфейс передачи данных 18, аккумуляторный источник питания 19 и энергонезависимую памятью 20.The inventive device (figure 1) includes: a transmitting
Представленное на фиг.2 устройство дополнительно включает: оптический контрольный канал 21, состоящий из двух неподвижных зеркал 22 и 23, расположенных под прямым углом друг к другу, а также ослабителя лазерного излучения 24.Presented in figure 2, the device further includes: an
Представленная на фиг.3 блок-схема включает: цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 25; преобразователь высокочастотного сигнала 16, состоящий из двух аналого-цифровых преобразователей (АЦП) 26 и 27, двух смесителей (Down converter) 28 и 29, генератора гетеродина 30 (Local oscillator) и усилителя 31.The block diagram shown in FIG. 3 includes: a digital-to-analog converter (DAC) 25; high-
На фиг.4 представлена конструкция сопряжения заявляемого устройства с оптическим контрольным каналом, выполненным в виде двухгранной призмы 25, грани которой образуют прямой угол. Теплопровод 11, в котором запрессованы лазерный диод 4 и лавинный фотодиод 10, закреплен непосредственно на печатной плате 26.Figure 4 presents the design of the pairing of the claimed device with an optical control channel, made in the form of a
После сборки дальномера его калибровка по температуре является заключительным этапом изготовления, и производится она непосредственно в заводских условиях.After the range finder is assembled, its calibration by temperature is the final stage of manufacture, and it is performed directly in the factory.
Для этого один или несколько дальномеров с присоединенными оптическими контрольными каналами 21 (фиг.4) одновременно располагают в климатической камере.To do this, one or more rangefinders with attached optical control channels 21 (Fig. 4) are simultaneously placed in a climate chamber.
Градуировка каждого прибора происходит следующим образом. Прибор или приборы, размещенные в климатической камере, нагревают до температуры свыше 50°С. После этого на прибор подается питание и микроконтроллер 15 запускает калибровочную программу, которая по мере охлаждения прибора до температуры минус 40°С производит измерение длины оптического контрольного канала с заданным шагом, например 0,5 или 1,0°С. Эти данные, далее по тексту калибровочные значения (КЗ), с помощью микроконтроллера 15 записываются в энергонезависимую память 20 и используются в работе устройства во время всего срока эксплуатации прибора.The calibration of each device is as follows. A device or devices placed in a climate chamber is heated to a temperature above 50 ° C. After that, power is supplied to the device and the
Методика измерения длины контрольного канала аналогична методике измерения дальности и проводится следующим образом.The method of measuring the length of the control channel is similar to the method of measuring range and is carried out as follows.
Задающий генератор 2 генерирует электрический сигнал, имеющий вид:The
где А - амплитуда электрического сигнала, f0 - частота задающего генератора 2, t - время.where A is the amplitude of the electric signal, f 0 is the frequency of the
Драйвер лазера 3 преобразует этот сигнал в модулированное по мощности лазерное излучение 6 лазерного диода 4. С помощью выходной оптической системой 5 лазерное излучение направляется на неподвижные зеркала 22 и 23, ослабляясь в ослабителе 24. После этого лазерное излучение 9 с помощью входной оптической системы 8 направляется на лавинный фотодиод 10, который преобразует оптический сигнал в электрический, имеющий вид:The
где В - амплитуда принимаемого электрического сигнала, L - измеряемое расстояние, Δφ(L) - разность фаз между электрическим сигналом с выхода задающего генератора 2 и электрического сигнала с выхода ЛФД.where B is the amplitude of the received electric signal, L is the measured distance, Δφ (L) is the phase difference between the electric signal from the output of the
Разность фаз Δφ(L) описывается следующей формулой:The phase difference Δφ (L) is described by the following formula:
где С - скорость света, илиwhere C is the speed of light, or
Так как частота f0 может иметь значения от нескольких сотен мегагерц до гигагерца, а расстояние L в общем случае может достигать нескольких километров, то величина Δφ(L) в общем случае имеет вид:Since the frequency f 0 can have values from several hundred megahertz to gigahertz, and the distance L in the general case can reach several kilometers, the value Δφ (L) in the general case has the form:
где δ - дробная часть фазы, а N - целое число, или так называемая «неопределенность фазы».where δ is the fractional part of the phase, and N is the integer, or the so-called "phase uncertainty".
Дробная часть фазы δ может определяться стандартными методиками измерения электрических сигналов (например, с помощью фазометра).The fractional part of the phase δ can be determined by standard methods for measuring electrical signals (for example, using a phase meter).
Для определения неопределенности фаз N необходимо использовать измерения на нескольких значениях f0, применяя известный алгоритм фазового дальномера (В.В. Григорин-Рябов, Радиолокационные устройства. - М.: Советское радио, 1970, с.19-24,).To determine the uncertainty of the N phases, it is necessary to use measurements at several f 0 values using the well-known phase range finder algorithm (V.V. Grigorin-Ryabov, Radar devices. - M.: Soviet Radio, 1970, pp. 19-24,).
В измерительном блоке 14 прибора посредством преобразователя высокочастотного сигнала 16, содержащего генератор гетеродина 30 с частотой f1 и два смесителя 28 и 29, сигналы B(2π×f0×t+Δφ(L)) и A(2π×f0×t) переносятся в область низких частот (метод демодуляции):In the measuring
Ω=f0-f1, где f1 - частота опорного генератора.Ω = f 0 −f 1 , where f 1 is the frequency of the reference oscillator.
Значение Ω обычно выбирается в диапазоне от 1 кГц до 100 кГц.The value of Ω is usually selected in the range from 1 kHz to 100 kHz.
Разность фаз Δφ(L) при этом сохраняется.The phase difference Δφ (L) is thus retained.
Сигналы b(2π×Ω×t+Δφ(L) и а(2π×Ω×t) с помощью двух АЦП 26 и 27 записываются в оперативную память микроконтроллера 15, в котором происходит вычисление длины оптического контрольного канала 21 по формуле (4).The signals b (2π × Ω × t + Δφ (L) and a (2π × Ω × t) using two
После снятия КЗ с прибора снимают оптический контрольный канал 21, в микроконтроллер 15 записывают рабочую программу измерения дальности, после чего устройство (фиг.1) готово к работе.After removing the short circuit from the device, the
Методика измерения дальности в рабочей программе отличается от калибровочной тем, из полученного значения дальности вычитается КЗ, соответствующее температуре, ближайшей к значению температуры, измеренной термодатчиком 12.The range measurement technique in the work program differs from the calibration one, from the obtained range value the short circuit corresponding to the temperature closest to the temperature value measured by the
Таким образом, в заявляемом устройстве исключается необходимость проведения контрольного измерения перед каждым измерением дальности.Thus, in the inventive device eliminates the need for a control measurement before each range measurement.
Техническая применимостьTechnical applicability
Экспериментальный образец заявляемого устройства был установлен вместо штатного блока дальномера на тахеометре марки «3Та5Д» производства Уральского оптико-механического завода с диаметром приемной апертуры 45 мм. Габаритные размеры дальномерного блока - 40×80×20 мм., габаритные размеры внешнего оптического контрольного канала - 40×20×0 мм.An experimental sample of the claimed device was installed instead of the standard rangefinder unit on a 3Ta5D tacheometer manufactured by the Ural Optical and Mechanical Plant with a receiving aperture diameter of 45 mm. The overall dimensions of the rangefinder unit are 40 × 80 × 20 mm., The overall dimensions of the external optical control channel are 40 × 20 × 0 mm.
В качестве интерфейса управления и индикации использовался штатный интерфейс тахеометра.As a control and display interface, the standard interface of the total station was used.
Краткие характеристики лазерного дальномера в составе тахеометра «3Та5Д».Brief characteristics of the laser range finder as part of the 3Ta5D tacheometer.
Режимы работы:Operating modes:
- автоматический;- automatic;
- призма;- prism;
- безотражательный.- reflectionless.
Режим измерения расстояний - автоматический (автоматическое определение типа отражательной способности мишени):Distance measurement mode - automatic (automatic detection of the reflectivity type of the target):
Минимальное время измерения - 0.4 сек;The minimum measurement time is 0.4 sec;
Все остальные параметры по дальности и точности соответствуют параметрам режимов ПРИЗМА и БЕЗОТРАЖАТЕЛЬНЫЙ для соответствующих типов отражателей (мишени).In terms of range and accuracy, all other parameters correspond to the parameters of the PRISM and REFLECTIVE modes for the corresponding types of reflectors (target).
Режим измерения расстояний - ПРИЗМАDistance Measurement Mode - PRISMA
Соосный видимый красный лазер 658 нм.Coaxial visible red laser 658 nm.
Класс лазерной безопасности 2 по стандартам IEC 60825-1 (Laser safety Class 2)
Дальность:Range:
Отражатель GPR1 - 3000 м;Reflector GPR1 - 3000 m;
Минимальное расстояние - 0.1 м;The minimum distance is 0.1 m;
Точность/время измерений - 1 мм + 1,5 ppm / 2.4 с;Accuracy / measurement time - 1 mm + 1.5 ppm / 2.4 s;
Разрешение экрана - 1 мм.Screen resolution - 1 mm.
Режим измерения расстояний - БЕЗОТРАЖАТЕЛЬНЫЙDistance Measurement Mode - REFLECTIVE
Соосный видимый красный лазер 658 нм.Coaxial visible red laser 658 nm.
Класс лазерной безопасности 2 по стандартам IEC 60825-1 (Laser safety Class 2)
Разрешение экрана - 0,1 мм.Screen resolution - 0.1 mm.
Дальность и время измерения:Range and time of measurement:
Время измерения расстояния 1 км составляет 50 сек (отражательная поверхность Kodak gray 90%).The measurement distance of 1 km is 50 seconds (reflective surface Kodak gray 90%).
300 м. - 0,4 сек (отражательная поверхность Kodak gray 90%).300 m. - 0.4 sec. (Kodak gray reflective surface 90%).
Минимальное расстояние - 0,1 м.The minimum distance is 0.1 m.
Точность / Время измерения:Accuracy / Measurement Time:
До 100 м (Kodak gray 90%) - 1 мм + 2 ppm / 0.4 сек..(автоматический режим);Up to 100 m (Kodak gray 90%) - 1 mm + 2 ppm / 0.4 sec .. (automatic mode);
0.1 сек (безотражательный режим);0.1 sec (reflectionless mode);
Более 300 м - 3 мм + 2 ppm / 1-6 сек, максимально 12 сек.More than 300 m - 3 mm + 2 ppm / 1-6 sec, maximum 12 sec.
Размер лазерного пятна на 100 м - 20×10 мм.The size of the laser spot per 100 m is 20 × 10 mm.
Claims (6)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2010/000551 WO2012047125A1 (en) | 2010-10-04 | 2010-10-04 | Laser rangefinder |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013118605A RU2013118605A (en) | 2014-11-20 |
| RU2554279C2 true RU2554279C2 (en) | 2015-06-27 |
Family
ID=45927946
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013118605/28A RU2554279C2 (en) | 2010-10-04 | 2010-10-04 | Laser distance meter |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103299157B (en) |
| DE (1) | DE212010000228U1 (en) |
| RU (1) | RU2554279C2 (en) |
| WO (1) | WO2012047125A1 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2650851C1 (en) * | 2017-03-17 | 2018-04-17 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" | Laser range finder |
| US11550036B2 (en) | 2016-01-31 | 2023-01-10 | Velodyne Lidar Usa, Inc. | Multiple pulse, LIDAR based 3-D imaging |
| US11561305B2 (en) | 2016-06-01 | 2023-01-24 | Velodyne Lidar Usa, Inc. | Multiple pixel scanning LIDAR |
| US11703569B2 (en) | 2017-05-08 | 2023-07-18 | Velodyne Lidar Usa, Inc. | LIDAR data acquisition and control |
| US11885958B2 (en) | 2019-01-07 | 2024-01-30 | Velodyne Lidar Usa, Inc. | Systems and methods for a dual axis resonant scanning mirror |
| US11971507B2 (en) | 2018-08-24 | 2024-04-30 | Velodyne Lidar Usa, Inc. | Systems and methods for mitigating optical crosstalk in a light ranging and detection system |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9563035B2 (en) * | 2014-04-03 | 2017-02-07 | Ikegps Group Limited | Mirror mounting assembly for mounting a mirror in a laser rangefinder |
| US10721393B2 (en) * | 2017-12-29 | 2020-07-21 | Axis Ab | Laser ranging and illumination |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7221435B2 (en) * | 2002-08-28 | 2007-05-22 | Robert Bosch Gmbh | Device and method for optical distance measurement |
| RU2353901C1 (en) * | 2007-07-03 | 2009-04-27 | Институт Радиотехники И Электроники Российской Академии Наук (Ирэ Ран) | Dispersion laser range finder |
| US7583366B2 (en) * | 2006-11-09 | 2009-09-01 | Nikolai N. Slipchenko | Laser range finder |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1388739A1 (en) * | 2002-08-09 | 2004-02-11 | HILTI Aktiengesellschaft | Laser range finder with phase difference measurement |
| JP2005181039A (en) * | 2003-12-18 | 2005-07-07 | Ihi Aerospace Co Ltd | Laser distance-measuring device |
| DE102004023998A1 (en) * | 2004-05-14 | 2005-12-08 | Robert Bosch Gmbh | Device for optical distance measurement |
| CN100523906C (en) * | 2006-08-08 | 2009-08-05 | 株式会社拓普康 | Light adjusting device and distance measuring apparatus using the same |
-
2010
- 2010-10-04 RU RU2013118605/28A patent/RU2554279C2/en not_active IP Right Cessation
- 2010-10-04 DE DE212010000228U patent/DE212010000228U1/en not_active Expired - Lifetime
- 2010-10-04 WO PCT/RU2010/000551 patent/WO2012047125A1/en not_active Ceased
- 2010-10-04 CN CN201080070136.XA patent/CN103299157B/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7221435B2 (en) * | 2002-08-28 | 2007-05-22 | Robert Bosch Gmbh | Device and method for optical distance measurement |
| US7583366B2 (en) * | 2006-11-09 | 2009-09-01 | Nikolai N. Slipchenko | Laser range finder |
| RU2353901C1 (en) * | 2007-07-03 | 2009-04-27 | Институт Радиотехники И Электроники Российской Академии Наук (Ирэ Ран) | Dispersion laser range finder |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11550036B2 (en) | 2016-01-31 | 2023-01-10 | Velodyne Lidar Usa, Inc. | Multiple pulse, LIDAR based 3-D imaging |
| US11561305B2 (en) | 2016-06-01 | 2023-01-24 | Velodyne Lidar Usa, Inc. | Multiple pixel scanning LIDAR |
| RU2650851C1 (en) * | 2017-03-17 | 2018-04-17 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" | Laser range finder |
| US11703569B2 (en) | 2017-05-08 | 2023-07-18 | Velodyne Lidar Usa, Inc. | LIDAR data acquisition and control |
| US11971507B2 (en) | 2018-08-24 | 2024-04-30 | Velodyne Lidar Usa, Inc. | Systems and methods for mitigating optical crosstalk in a light ranging and detection system |
| US11885958B2 (en) | 2019-01-07 | 2024-01-30 | Velodyne Lidar Usa, Inc. | Systems and methods for a dual axis resonant scanning mirror |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE212010000228U1 (en) | 2013-07-01 |
| CN103299157A (en) | 2013-09-11 |
| RU2013118605A (en) | 2014-11-20 |
| CN103299157B (en) | 2016-03-02 |
| WO2012047125A1 (en) | 2012-04-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2554279C2 (en) | Laser distance meter | |
| CN101865997B (en) | Laser distance measuring equipment and method | |
| CN108594254B (en) | A method to improve the ranging accuracy of TOF laser imaging radar | |
| CN110133626B (en) | Method and system for checking parallelism of receiving and transmitting optical axes of laser ranging system | |
| JP2006521536A5 (en) | ||
| CN203535218U (en) | A laser ranging optical path apparatus | |
| CN103293947A (en) | Satellite-ground laser time comparison system | |
| CN108387902A (en) | A kind of ligh-ranging method and apparatus | |
| Olyaee et al. | Comparison of TOF, FMCW and phase-shift laser range-finding methods by simulation and measurement | |
| US9435701B2 (en) | Optical fiber strain sensor system and method | |
| CN104266610A (en) | Device for correcting and calibrating spatial position of internal motor of three-dimensional laser scanner | |
| Liu et al. | Multicycle synchronous digital phase measurement used to further improve phase-shift laser range finding | |
| CN203250024U (en) | Handheld double laser distance measurement instrument | |
| CN214895382U (en) | Portable laser velocimeter with angle compensation function | |
| Golovkov et al. | Receiving system of a pulsed laser rangefinder | |
| CN101793533A (en) | Optical fiber radiation sensing system and sensing method thereof | |
| CN113557444B (en) | Laser radar device and air conditioner | |
| CN108169755A (en) | A kind of High Precision Long-distance laser range finder and distance measuring method | |
| JP2012039285A (en) | Optical communication device and optical communication method | |
| CN216209899U (en) | Low temperature floats phase distancer | |
| CN216718698U (en) | Low-cost green light phase range finder | |
| CN215116809U (en) | Phase distance measuring instrument | |
| CN103499338A (en) | Method for guaranteeing measuring range of laser range measurer and improving measuring precision | |
| RU2282211C2 (en) | Radar pulse re-circulation radio altimeter | |
| CN219978523U (en) | High-precision far-range laser range finder |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181005 |