[发明专利]三维激光扫描仪电信号通道延时自校准方法

权利要求书

1.一种三维激光扫描仪电信号通道延时自校准方法，其特征是：

S1、在三维激光扫描仪工作视场角以外的设备内部扫描反射镜反射激光可以扫过的角度位置安装固定反射靶标，靶面与靶心位置光线垂直；

S2、靶面与APD感光面之间光程距离d₁是固定不变的，扫描仪坐标系原点与靶面之间的距离d₂是固定不变的，发射脉冲与接收脉冲之间的时间差对应的光程距离d₃也应该是固定不变的；

根据这个特点，可以在扫描仪工作开始时或工作过程中根据需要，实时测量获取d₁、d₂、d₃；

S3、实时标校各通道的延时参数，既确保各通道测距离基准的一致性，也确保通道之间距离测量的一致性；

S4、通过靶标与发射通道和接收通道间绝对距离，计算出发射脉冲与接收脉冲的时间差，该时间差与参考脉冲与发射脉冲之间固定延时相加得到绝对时间作为基准；

S5、在设备开机时，数据处理模块向扫描机构发出指令，使扫描机构停止在出射激光经扫描机构照射在靶标处；

数据处理模块向发射模块发出指令，控制发射模块发出脉冲激光，同时脉冲激光发射一束参考光束至模拟放大模块作为参考信号；

脉冲激光经扫描机构照射在靶标表面，漫反射返回的光信号经扫描机构进入接收通道会聚在模拟探测放大模块表面感光元件，光信号经模拟探测放大模块输出不同通道的电信号至数据处理模块；

数据处理模块将不同通道的电信号与绝对时间进行对比，校准不同通道电信号的延时。

2.根据权利要求1所述一种三维激光扫描仪电信号通道延时自校准方法，其特征是：

设备通电开机后，数据处理模块向扫描机构发出指令，使扫描机构停止在出射激光经扫描机构照射在靶标处；

数据处理模块向发射模块发出指令，控制发射模块发出脉冲激光，同时脉冲激光发射一束参考光束至模拟放大模块作为参考信号，数据处理模块实时控制发出脉冲激光功率，由高往低实时调节；

脉冲激光经扫描机构照射在靶标表面，漫反射返回的回波光信号经扫描机构进入接收通道会聚在模拟探测放大模块表面感光元件，光信号经模拟探测放大模块进行光电转换处理，输出不同通道的电信号至数据处理模块；

数据处理模块实时对不同通道的电信号幅度值和接收时间进行波形分析，信号饱和时，数据处理模块向激光器发送降低激光功率指令；

电信号幅度值用于监测设备测距功能是否正常，通过监测激光输出功率与回波光信号的电信号幅度值的对应关系，接收时间通过从实时信号中筛选出不同通道中非饱和信号对应的接收时间与绝对时间进行对比，校准不同通道电信号的延时。

3.根据权利要求2所述一种三维激光扫描仪电信号通道延时自校准方法，其特征是：通过监测激光输出功率与回波光信号的电信号幅度值的对应关系，接收时间通过从实时信号中筛选出不同通道中非饱和信号对应的接收时间与绝对时间进行对比；

将回波信号近似看作高斯波形，设其幅值为A，回波信号脉冲宽度常数为τ，则波形的公式可以近似写作：

由于无法确定回波信号的幅值，因此需要对原回波信号进行衰减和延时的处理，将原信号f(t)分别进行信号衰减得到f₁(t)，通过通道延迟信号延迟得到f₂(t)，两路信号经过比较器后得到的为输出信号f₀(t)；

首先对原信号进行衰减，假设对原回波信号幅度的衰减系数为k，则经过衰减之后的信号如下式：

通过通道延迟信号延迟得到f₂(t)，延迟得到到的时间差为Δt＝t₂-t₁，t₂为实际测得时间，t₁为步骤中得到参考时间，则处理后得到的信号如下式：

f₂(t)通过补偿延迟的时间差得到最终的电信号。