一种智能激光测量装置的制作方法

本技术涉及国防光电信息工程，且更确切地涉及一种智能激光测量装置。

背景技术：

1、国防激光测量是一种利用激光技术进行距离测量和导航的方法，主要应用于军事和和安全领域。国防激光测距仪通常使用激光器发出激光光束，然后通过接收机接收反射回来的激光光束，以计算出光程距离。这种技术可以提供更准确和可靠的距离测量数据，尤其是在复杂环境中，如烟雾、雨水和阻挡物。国防激光导航对于国防安全危险因子具有重要的意义，常规技术可以通过激光信号传输方向和时间来确定目标的位置和方向，从而帮助军事和民用用户进行定位和导航。

2、在自动化程度愈来愈高的现代智能工程中，对于零件尺寸、厚度和位置参数的在线控制是自动化生产中的重要环节，测量的准确性、稳定性对于自动化生产的质量、效率都至关重要。由于自动化生产线中产品都处于运动状态，传统的接触式测量效率低，无法满足高速生产的需求，因此目前行业主要以非接触方式进行在线测量，测量手段主要通过声学、光学和电涡流技术实现。智能激光测量装置是一种强大的测量设备，精度高、响应快及范围大的特点而被应用于军方的武器装备研发和生产制造过程中，但是，现有的智能激光测量装置还存在以下弊端：

3、1、测量精度低，获取的测量值与实际值之间并非完全线性关系，因此需要对传感器进行标定以获取设计的线性精度，传统的手动标定精度低、速度慢，无法满足某些高要求的国防激光测量工程项目和实验研究；

4、2、光斑中心提取不规则，传统的光斑提取算法在实际生产中，由于各种噪音的干扰，很难实现高精度提取光斑中心；直接影响国防安全维护。

5、3、传感器自优化智能化不足，传统的传感器测量使用固定的工作模式，无法实现针对不同检测表面的自动优化参数，从而导致在不同测量环境下的测量精度不同，甚至有些工控无法测量；这种测量直接降低国防安全测量和防护能力。

6、综上所述，虽然智能激光测量装置具有广泛的应用和生产制造的潜力，但目前还存在上述不足，需要进一步加强技术的研发和改进，以满足未来国防军事领域的高要求和需求。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于：为了实现提高测量精度、高精度提取光斑中心及实现传感器闭环自优化智能化而提出的一种智能激光测量装置。

2、为了实现上述技术效果，本实用新型采用以下技术方案：

3、一种智能激光测量装置，包含激光发射器、激光接收器、控制芯片、透镜、成像ccd、电信号处理模块、全自动标定模块、光斑图像中心提取模块和传感器测量模块，所述激光发射器与激光接收器通过电信号连接所述控制芯片，所述透镜安装于所述成像ccd内侧，所述成像ccd信号输出端连接所述电信号处理模块信号输入端，所述全自动标定模块、光斑图像中心提取模块和传感器测量模块通过光信号连接。

4、作为上述技术方案的进一步描述：

5、所述透镜包括调节透镜、接收透镜和调节装置，所述调节透镜用于对激光束进行调节，使其符合测量要求，实现激光束的聚焦、散射和发散；所述接收透镜用于接收反射回来的激光信号，并将其聚焦到激光接收器上，实现反射光线的收集和聚焦；所述调节装置用于调节所述透镜的相对位置和方向，实现不同方向和不同角度下的光路调节。

6、作为上述技术方案的进一步描述：

7、所述成像ccd包括感光单元、前置放大器、数字转换单元和数字处理单元，所述感光单元采用cmos芯片通过感光元件将透镜所聚焦的光线转换成电信号，实现对图像的数字化处理，所述前置放大器用于对成像ccd输出信号进行放大和调理，以保证信号传输的稳定和可靠，所述数字转换单元采用adc芯片将前置放大器所输出的模拟信号转换为数字信号，所述数字处理单元采用高速dsp、fpga或cpu对成像ccd输出数据进行处理和算法运算。

8、作为上述技术方案的进一步描述：

9、所述智能激光测量装置采用激光三角测量法作为基础，通过所述激光发射器投射激光光点到被测物表面，激光通过所述透镜在成像ccd上成像，通过改变被测物体的高度进而改变激光在所述成像ccd上的成像，通过几何三角关系计算被测物体位置变化量。

10、作为上述技术方案的进一步描述：

11、所述全自动标定模块包括标定板、光源、定位器和信号处理单元，所述标定板通过支架与测量仪器进行连接，所述光源安装在标定板的旁边，所述定位器置于标定板下方，所述信号处理单元连接测量仪器的读取端口，所述标定板上刻画有精密的标记和标准规定的距离尺寸，用于帮助所述智能激光测量装置进行标定和校正，所述光源用于确保标定板上的标记图案被测量仪器检测到，所述定位器通过机械结构实现所述标定板的精确定位和定点旋转，所述信号处理单元通过对采集到的标定板图像进行特征提取和匹配，进而计算出测量仪器的各项误差系数和校准参数，实现对智能激光测量装置所测量到的数据进行处理和分析。

12、作为上述技术方案的进一步描述：

13、所述光斑图像中心提取模块包括光斑图像采集器、图像处理单元、光斑中心提取器和结果输出单元，所示光斑图像采集器用于采集被测物体的光斑图像，并将其传输到光斑图像中心提取模块中进行后续处理。

14、作为上述技术方案的进一步描述：

15、所述传感器测量模块包括光电传感器、信号处理单元和测量控制单元，所述光电传感器用于接收从被测物体反射回来的光线，并将其转换为电信号，所述信号处理单元用于对由光电传感器转换的电信号进行放大、滤波及ad转换处理，所述测量控制单元采用微控制器对测量过程进行控制和监测。

16、本实用新型积极有益的技术效果在于：本实用新型采用全自动标定模块解决大批量生产需求，同时保证产品的测量精度和一致性；采用人工智能的神经网络bp算法构建多层神经网络，通过steger算法实现高精度及高速度提取光斑图像中心；基于人工智能算法通过训练人工智能模型实现传感器自优化及智能化。

技术特征：

1.一种智能激光测量装置，其特征在于：包含：激光发射器（1）、激光接收器（2）、控制芯片、透镜（3）、成像ccd（4）、电信号处理模块（5）、全自动标定模块（6）、光斑图像中心提取模块（7）和传感器测量模块（8），其中：

2.根据权利要求1所述的一种智能激光测量装置，其特征在于：所述透镜（3）包括调节透镜、接收透镜和调节装置，所述调节透镜用于对激光束进行调节，使其符合测量要求，实现激光束的聚焦、散射和发散；所述接收透镜用于接收反射回来的激光信号，并将其聚焦到激光接收器（2）上，实现反射光线的收集和聚焦；所述调节装置用于调节所述透镜（3）的相对位置和方向，实现不同方向和不同角度下的光路调节。

3.根据权利要求1所述的一种智能激光测量装置，其特征在于：所述成像ccd（4）包括感光单元、前置放大器、数字转换单元和数字处理单元，所述感光单元采用cmos芯片通过感光元件将透镜（3）所聚焦的光线转换成电信号，实现对图像的数字化处理，所述前置放大器用于对成像ccd（4）输出信号进行放大和调理，以保证信号传输的稳定和可靠，所述数字转换单元采用adc芯片将前置放大器所输出的模拟信号转换为数字信号，所述数字处理单元采用高速dsp、fpga或cpu对成像ccd（4）输出数据进行处理和算法运算。

4.根据权利要求1所述的一种智能激光测量装置，其特征在于：所述全自动标定模块（6）包括标定板、光源、定位器和信号处理单元，所述标定板通过支架与测量仪器进行连接，所述光源安装在标定板的旁边，所述定位器置于标定板下方，所述信号处理单元连接测量仪器的读取端口，所述标定板上刻画有精密的标记和标准规定的距离尺寸，所述光源用于确保标定板上的标记图案被测量仪器检测到，所述定位器通过机械结构实现所述标定板的精确定位和定点旋转，所述信号处理单元通过对采集到的标定板图像进行特征提取和匹配，进而计算出测量仪器的各项误差系数和校准参数，实现对智能激光测量装置所测量到的数据进行处理和分析。

5.根据权利要求1所述的一种智能激光测量装置，其特征在于：所述光斑图像中心提取模块（7）包括光斑图像采集器、图像处理单元、光斑中心提取器和结果输出单元，所示光斑图像采集器用于采集被测物体的光斑图像，并将其传输到光斑图像中心提取模块（7）中进行后续处理。

6.根据权利要求1所述的一种智能激光测量装置，其特征在于：所述传感器测量模块（8）包括光电传感器、信号处理单元和测量控制单元，所述光电传感器用于接收从被测物体反射回来的光线，并将其转换为电信号，所述信号处理单元用于对由光电传感器转换的电信号进行放大、滤波及ad转换处理，所述测量控制单元采用微控制器对测量过程进行控制和监测。

技术总结
本技术公开一种智能激光测量装置，涉及国防光电信息工程技术领域，解决的是传统激光测量装置测量精度低、光斑中心提取不规则及传感器自优化智能化不足的问题。一种智能激光测量装置包含激光发射器、激光接收器、控制芯片、透镜、成像CCD、电信号处理模块、全自动标定模块、光斑图像中心提取模块和传感器测量模块，本技术采用全自动标定模块解决大批量生产需求，同时保证产品的测量精度和一致性；采用人工智能的神经网络BP算法构建多层神经网络，通过Steger算法实现高精度及高速度提取光斑图像中心；基于人工智能算法通过训练人工智能模型实现传感器自优化及智能化。

技术研发人员：韩涛
受保护的技术使用者：韩涛
技术研发日：20230804
技术公布日：2024/5/10