一种位移偏移检测装置及其工作方法与流程

本发明属于光应变计，特别涉及一种位移偏移检测装置及其工作方法。

背景技术：

1、球形光电吊舱是一种集成了光学、电子和机械技术的高科技设备，其通常搭载于飞行平台、陆地移动平台或固定建筑平台对目标进行图像数据采集。

2、当球形光电吊舱自身旋转发生位移偏移时，位移偏移会导致吊舱的视场范围发生变化，部分原本在视场内的目标可能会移出视场，而一些原本不在视场内的区域可能会进入视场，这会影响对目标的全面观测和数据采集的完整性，同时因为球形光电吊舱配备了激光测距仪等测距设备，位移偏移会导致激光束的发射方向和接收路径发生变化，从而影响测距的准确性。测距误差会导致对目标距离的误判，进而影响到目标的定位和轨迹预测。

3、因此及时识别球形光电吊舱的旋转位移偏移是本领域技术人员需要解决的技术问题。

4、现有公开号为cn118583055a的专利公开了一种钢轨位移偏移量的检测方法以及装置，在位移观测桩上布设标靶球，在标靶球周围的钢轨断面上布设有平面标靶，该方法包括获取第一时间和第二时间处平面标靶的监测点和标靶球的中心基准点各自的位置信息；根据第一时间和第二时间处平面标靶的监测点和标靶球的中心基准点各自的位置信息，确定平面标靶的监测点的位移偏差；并基于位移偏差，确定钢轨位移的偏移量。

5、现有技术存在以下问题：

6、采用激光扫描设备获取标靶球的位置变化，而当处于强磁场干扰环境下，对于基于时间飞行原理（tof）的激光扫描设备，强电磁干扰会影响计时电路的精准度，导致计时出现偏差，使得最终测算出的距离数据出错，对于基于三角测量原理的激光扫描设备，电磁干扰会干扰角度测量传感器，使角度测量出现误差，进而影响三维坐标计算的准确性，致使采集的点云数据产生偏差，因此现有的激光扫描设备均难以在强磁场环境下有效检测光电吊舱的自身位移偏移。

技术实现思路

1、本发明提供一种位移偏移检测装置及其工作方法，其能解决现有技术中采用激光扫描设备难以在强磁场环境下有效检测光电吊舱的自身位移偏移的技术问题。

2、为了达到上述目的，本发明通过下述技术方案实现：

3、本申请提供一种位移偏移检测装置，其包括光应变计、光源和雪崩光电二极管，光应变计与球形光电吊舱连接；光源固定连接于安装板，所述光源向所述光应变计发出全光谱的光线；雪崩光电二极管固定连接于安装板，所述雪崩光电二极管识别经过所述光应变计在预定角度反射预定光谱的光。

4、通过上述技术方案，采用光应变计的位移对光反射光谱的变化，来识别位移偏移，避免了强磁场的干扰，提高了位移偏移检测的抗干扰能力。

5、在本发明中，上述光应变计为光子晶体透镜，所述光子晶体透镜允许垂直光线通过，所述光子晶体透镜反射斜射光。

6、通过上述技术方案，采用光子晶体透镜，基于光子晶体的禁带效应和微腔共振效应，在光子晶体处于特定位置状态时反射不同的光谱，从而获得球形光电吊舱的运动状态，提高了抗干扰的效果。

7、在本发明中，上述位移偏移检测装置还包括第一透镜、第二透镜以及滑动架，第一透镜与所述光子晶体透镜连接；第二透镜与所述球形光电吊舱连接，所述第二透镜与所述第一透镜平行设置；滑动架与所述球形光电吊舱连接，所述滑动架滑动连接于球壳，所述第一透镜连接于所述滑动架内；

8、上述球形光电吊舱依次通过第二透镜、光子晶体透镜以及第一透镜后采集所述球壳外侧图像。

9、通过上述技术方案，采用平行设置的第一透镜和第二透镜以及滑动架使第一透镜和第二透镜同步运动，避免光子晶体透镜对球形光电吊舱的激光测量发生干扰。

10、在本发明中，上述光源数量为两个，两个所述光源分别设置于所述球形光电吊舱的两侧，所述雪崩光电二极管的数量为两个，两个所述雪崩光电二极管的连线与两个所述光源的连线相互垂直。

11、通过上述技术方案，采用两个雪崩光电二极管的连线与两个光源的连线相互垂直的设置方法，采用了最少的光源和雪崩光电二极管，实现了全方位的检测。

12、在本发明中，上述位移偏移检测装置还包括光纤、激光发射器、激光接收器以及无线通信模块，光纤竖直穿接于所述球壳的垂直段；激光发射器连接于所述光纤的一端；激光接收器连接于所述光纤背离所述激光发射器的一端；无线通信模块连接于所述激光发射器和所述激光接收器之间。

13、通过上述技术方案，采用光纤的光弹效应，识别球壳垂直段的应力变化，进而获得球壳旋转运动阻力，提高了对位移偏移倾向的识别。

14、本申请还提供一种位移偏移检测装置的工作方法，其使用了上述的位移偏移检测装置，还包括以下步骤：

15、步骤s1：在球形光电吊舱旋转时，光源通过第一透镜和第二透镜之间的间隙照射向光子晶体透镜；

16、步骤s2：光子晶体透镜处于特定角度时，反射特定光谱的光线被雪崩光电二极管接收，根据接收光谱的信息，判断光子晶体透镜相对于安装板的位置，进而判断是否存在位移偏移。

17、通过上述技术方案，采用识别反射光谱变化的方式检测位移偏移，避免了强电磁环境对装置的干扰，提高了位移偏移检测的稳定性。

18、在本发明中，上述步骤s2之后还包括：

19、步骤s3：基于光纤的光弹效应，识别球壳的应力变化，进而判断球壳是否存在运动阻力。

20、通过上述技术方案，采用对球壳运动阻力的识别，预防因为运动阻碍造成的位移偏移，提高了对球形光电吊舱位移偏移检测的准确性。

技术特征：

1.一种位移偏移检测装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的位移偏移检测装置，其特征在于，所述光应变计（103）为光子晶体透镜，所述光子晶体透镜允许垂直光线通过，所述光子晶体透镜反射斜射光。

3.根据权利要求2所述的位移偏移检测装置，其特征在于，还包括：

4.根据权利要求3所述的位移偏移检测装置，其特征在于，所述光源（3）数量为两个，两个所述光源（3）分别设置于所述球形光电吊舱（5）的两侧，所述雪崩光电二极管（4）的数量为两个，两个所述雪崩光电二极管（4）的连线与两个所述光源（3）的连线相互垂直。

5.根据权利要求4所述的位移偏移检测装置，其特征在于，还包括：

6.一种位移偏移检测装置的工作方法，其特征在于，使用如权利要求5所述的位移偏移检测装置，还包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的位移偏移检测装置的工作方法，其特征在于，步骤s2之后还包括：

技术总结
本发明涉及一种位移偏移检测装置及其工作方法，属于光应变计技术领域，包括：光应变计、光源和雪崩光电二极管，光应变计与球形光电吊舱连接；光源固定连接于安装板，光源向光应变计发出全光谱的光线；雪崩光电二极管固定连接于安装板，雪崩光电二极管识别经过光应变计在预定角度反射预定光谱的光；其能解决现有技术中采用激光扫描设备难以在强磁场环境下有效检测光电吊舱的自身位移偏移的技术问题。

技术研发人员：曾钦勇,尹小杰
受保护的技术使用者：成都浩孚科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/3/16