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CN111766571A - 红外测距仪室外校准方法 - Google Patents

红外测距仪室外校准方法 Download PDF

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CN111766571A CN202010666849.8A CN202010666849A CN111766571A CN 111766571 A CN111766571 A CN 111766571A CN 202010666849 A CN202010666849 A CN 202010666849A CN 111766571 A CN111766571 A CN 111766571A
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Abstract

本发明公开了一种红外测距仪室外校准方法，涉及测距仪校准技术领域。本发明的主要技术方案为：选取预设校准场地，确定初始点和测量方向；将激光测距传感器置于初始点，通过与反射板配合沿测量方向确定基线，并于基线上设定距离初始点预设距离的第一基点；使用经纬仪和标杆仪沿测量方向测定并延伸基线，并于基线延伸的部分间隔的设定第二基点‑第N基点，相邻两基点之间的距离小于等于激光测距传感器的测量极限；于初始点放置被测红外测距仪，并在基线上沿测量方向设定测量点，使用被测红外测距仪测定测量点的距离L，使用激光测距传感器基于第一基点‑第N基点测定测量点距初始点的距离L’；将距离L与距离L’做差获得被测红外测距仪的误差值ΔL。

Description

红外测距仪室外校准方法
技术领域
本发明涉及测距仪校准技术领域，尤其涉及一种红外测距仪室外校准方法。
背景技术
红外测距仪是一种以激光为载波，以目标表面漫反射测量为特点，通过脉冲法、相位法等方法测定空间短程距离的便携式测量仪器，测程一般为1km-5km，主要用于广泛应用于工业测控、矿山、港口、军事等领域。
目前红外测距仪均需要在实验室条件下用标准钢卷尺装置(50m以内)或标准长度基线装置(50m～200m)进行示值误差检定，但是50m的标准钢卷尺检定台和标准长度基准一般省级计量技术机构都没有，通常均需要送检的国家级的计量技术机构才能完成溯源，另外200m以上至今还没有一种有效的方法进行示值误差的校准，特别是缺少现场校准方法。
所以上述的技术问题还需进一步解决。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种红外测距仪室外校准方法，以解决上述的技术问题。
本发明提供了一种红外测距仪室外校准方法，该红外测距仪室外校准方法包括：
选取预设校准场地，确定初始点和测量方向；
将激光测距传感器置于所述初始点，通过与反射板配合沿所述测量方向确定基线，并于所述基线上设定距离所述初始点预设距离的第一基点；
使用经纬仪和标杆仪沿所述测量方向测定并延伸所述基线，并于所述基线延伸的部分间隔的设定第二基点-第N基点，相邻两基点之间的距离小于等于所述激光测距传感器的测量极限；
于所述初始点放置被测红外测距仪，并在所述基线上沿所述测量方向设定测量点，使用所述被测红外测距仪测定所述测量点的距离L，使用激光测距传感器基于所述第一基点-第N基点测定所述测量点距所述初始点的距离L’；
将所述距离L与所述距离L’做差获得所述被测红外测距仪的误差值ΔL；
其中，所述N为大于2的正整数，所述激光测距传感器的测量精度高于所述被测红外测距仪的测量精度。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
具体地，所述预设校准场地为开阔无遮挡的旷野或者直线公路。
具体地，所述第一基点距离所述初始点的距离等于所述激光测距传感器测量的极限值。
具体地，所述激光测距传感器与所述被测红外测距仪的测量不确定度比小于等于1/3。
具体地，将所述被测红外测距仪的实际测程平均分成多份，通过所述激光测距传感器以所述初始点为起点，在所述基线上按照每份的距离设定多个所述测量点，并记录每个所述测量点距离所述初始点的距离L’ i；
使用所述被测红外测距仪测量每个所述测量点的距离Li，之后使用公式ΔLi＝Li-L’ i计算每个所述测量点的误差值，选取最大的作为所述被测红外测距仪的误差值ΔL。
具体地，将所述被测红外测距仪的实际测程平均分成5份。
具体地，在所述基线上距离所述初始点大于70米的位置处设定所述测量点；
使用所述被测红外测距仪的前基准面为测量基准面，按照单次测量方式测量M次距离所述测量点的距离，并取平均值获得测量值
Figure BDA0002580770900000031
使用所述被测红外测距仪的不同基准面依次代替所述前基准面为测量基准面，按照单次测量方式测量M次距离所述测量点的距离，并取平均值获得测量值
Figure BDA0002580770900000032
根据公式
Figure BDA0002580770900000033
选择各测量基准面的测量值之间的最大差值为校准结果；
其中，所述M为大于等于3的正整数。
具体地，所述M取值为5或10。
具体地，在所述基线上距离所述初始点大于70米的位置处设定所述测量点；使用所述被测红外测距仪重复测量n次，读出单次测量的距离Li，按照公式
Figure BDA0002580770900000034
获得所述被测红外测距仪的重复性Sn；
其中，所述
Figure BDA0002580770900000035
为n次测量的算术平均值，所述n为大于等于3的正整数。
具体地，所述被测红外测距仪重复测量大于等于10次。
借由上述技术方案，本发明红外测距仪室外校准方法至少具有下列优点：
本发明实施例提出的一种红外测距仪室外校准方法，其能够在室外进行被测红外测距仪的校准工作，无需在实验室条件下，以及无需使用标准的光卷尺装置进行校准，进而无需将被测红外测距仪送到省级或者国家级的计量技术机构进行校准。便于用户自行校准，节省校准时间，同时还能够对各种量程的红外测距仪进行校准，适用范围广。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种红外测距仪室外校准方法流程示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种红外测距仪室外校准方法其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
本发明实施例提供了一种红外测距仪室外校准方法，如图1所示，该方法包括：
101、选取预设校准场地，确定初始点和测量方向。
具体地，由于红外测距仪是通过发射红外线并检测接收反射回来的红外线而计算获得距离的，所以在校准红外测距仪时需要在能够便于红外测距仪操作的旷野或者公路上，且优选开阔无遮挡的旷野或者直线公路作为预设校准场地。其中，初始点可以选择在公路的一端或者旷野任何一个位置，测量方向则可以根据场地的实际情况而选择，只要保证测量方向上为无遮挡的状态即可。
102、将激光测距传感器置于所述初始点，通过与反射板配合沿所述测量方向确定基线，并于所述基线上设定距离所述初始点预设距离的第一基点。
103、使用经纬仪和标杆仪沿所述测量方向测定并延伸所述基线，并于所述基线延伸的部分间隔的设定第二基点-第N基点，相邻两基点之间的距离小于等于所述激光测距传感器的测量极限。
具体地，激光测距传感器的工作原理是：先由激光二极管对准目标发射激光脉冲，经目标反射后激光向各方向散射，部分散射光返回到传感器接收器，被光学系统接收后成像到雪崩光电二极管上，雪崩光电二极管是一种内部具有放大功能的光学传感器，因此它能检测极其微弱的光信号，记录并处理从光脉冲发出到返回被接收所经历的时间，即可测定目标距离。
本发明实施例提供的方法中，所使用的激光测距传感器的测量精度需要高于所述被测红外测距仪的测量精度，优选的所述激光测距传感器与所述被测红外测距仪的测量不确定度比小于等于1/3，即激光测距传感器的精度需要大于等于被测红外测距仪精度的3倍，以保证校准的准确性。
其中，激光测距传感器的测量距离相对被测红外测距仪的测量距离要短，甚至短很多，所以步骤102中首先在激光测距传感器的测量范围内通过与反射板配合先设定一条直线状态的基线，其中初始点距离第一基点的距离可以等于激光测距传感器的测量极限值。并且进一步的通过使用经纬仪和标杆仪，在保持基线直线的状态下，向测量方向延伸，即从初始点向第一基点方向继续延伸，直至获得的延伸后的基线能够满足对被测红外测距仪的校准，即延伸后的基线的长度大于被测红外测距仪的量程。
需要注意的，虽然经纬仪和标杆仪能够将基线沿直线方向即测量方向延伸，但是经纬仪和标杆仪无法测量延长的距离，所以本发明的方法是在延伸基线时，通过标杆仪和经纬仪于地面设定第二基点-第N基点(标杆仪和经纬仪于地面的十字交叉线的交点就可以作为基点)，并且相邻两个基点之间的距离是小于等于激光测距传感器的测量极限。这样就可以采用将激光测距传感器依次放置在第一基点、第二基点…第N基点的方式，并且配合的将反射板设置在激光测距传感器所在的基点的下一个基点上，然后通过激光测距传感器准确的测量出相邻基点的距离，通过加法计算则可以得到整个延伸后的基线的距离。
在具体实施中，需要N为大于等于2的正整数，经纬仪为2＂以上精度的光学经纬仪。
104、于所述初始点放置被测红外测距仪，并在所述基线上沿所述测量方向设定测量点，使用所述被测红外测距仪测定所述测量点的距离L，使用激光测距传感器基于所述第一基点-第N基点测定所述测量点距所述初始点的距离L’。
105、将所述距离L与所述距离L’做差获得所述被测红外测距仪的误差值ΔL。
具体地，在通过上述步骤101-103获得了基线以及基点之后，则无论在基线上那个位置设置测量点，激光测距传感器都可以基于基点准确的测量出测量点到初始点的距离，进而将测量得到的距离L’作为标准值，当将被测红外测距仪放置初始点并测量距离测量点的距离L后，便可以通过二者做差得到误差值ΔL。
即通过公式ΔL＝L-L’可以得到误差值。
本发明实施例提出的一种红外测距仪室外校准方法，其能够在室外进行被测红外测距仪的校准工作，无需在实验室条件下，以及无需使用标准的光卷尺装置进行校准，进而无需将被测红外测距仪送到省级或者国家级的计量技术机构进行校准。便于用户自行校准，节省校准时间，同时还能够对各种量程的红外测距仪进行校准，适用范围广。
在具体实施中，为了更加进准的获得误差值，可以将所述被测红外测距仪的实际测程平均分成多份，将所述被测红外测距仪的实际测程平均分成5份，通过所述激光测距传感器以所述初始点为起点，在所述基线上按照每份的距离设定多个所述测量点，并记录每个所述测量点距离所述初始点的距离L’ i；
使用所述被测红外测距仪测量每个所述测量点的距离Li，之后使用公式ΔLi＝Li-L’ i计算每个所述测量点的误差值，选取最大的作为所述被测红外测距仪的误差值ΔL。
具体地，被测红外测距仪的实际测程一般在几百米至几千米，所以将被测红外测距仪的实际测程均分成多份，然后在以初始点为零点，在基线上按照被测红外测距仪的实际测程均分成的份数，以及每份的距离，在基线上设置测量点，这样的测量点根据有代表性。其中，在基线上按照份数的距离设置测量点时，可以通过激光测距传感器利用上述的各基点准确的设定测量点的位置，即每个测量点距离初始点的距离可以被认为是标准值，然后在每个测量点设置发射板，便可以通过被测红外测距仪检测距离。
然后，如上所述使用公式ΔLi＝Li-L’ i计算每个所述测量点的误差值，选取最大的作为所述被测红外测距仪的误差值ΔL。其中对应于每份的测量点可以取名为1、2…F(F为大于2的正整数)，i则对应的代表为1、2…F。
在具体实施中，对于被测红外测距仪的校准还可以包括对被测红外测距仪的各个测量基准面测距的校准。
具体实施方式可以为：
在上述的步骤101-104的基础上，即获得了基线和基点之后，
在所述基线上距离所述初始点大于70米的位置处设定所述测量点，该测量点距离初始点的距离可以由激光测距传感器基于初始点以及各个基点获得；
之后，使用所述被测红外测距仪的前基准面为测量基准面，按照单次测量方式测量M次距离所述测量点的距离，并取平均值获得测量值
Figure BDA0002580770900000071
以及，使用所述被测红外测距仪的不同基准面依次代替所述前基准面为测量基准面，按照单次测量方式测量M次距离所述测量点的距离，并取平均值获得测量值
Figure BDA0002580770900000072
根据公式
Figure BDA0002580770900000073
选择各测量基准面的测量值之间的最大差值为校准结果；其中，所述M为大于等于3的正整数。其中，K可以为2、3、4等正整数，用于表示不同的测量基准面。
在具体实施中，M取值可以为5或10。
在具体实施中，本发明实施例提供的红外测距仪室外校准方法，还包括：
在所述基线上距离所述初始点大于70米的位置处设定所述测量点；
使用所述被测红外测距仪重复测量n次，读出单次测量的距离Li，按照公式
Figure BDA0002580770900000081
获得所述被测红外测距仪的重复性Sn；
其中，所述
Figure BDA0002580770900000082
为n次测量的算术平均值，所述n为大于等于3的正整数，所述被测红外测距仪重复测量大于等于10次。
具体地，通过上述方法可以获得被测红外测距仪的重复性Sn，可以通过重复性的结果进一步判断被测红外测距仪的误差。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种红外测距仪室外校准方法，其特征在于，包括：
选取预设校准场地，确定初始点和测量方向；
将激光测距传感器置于所述初始点，通过与反射板配合沿所述测量方向确定基线，并于所述基线上设定距离所述初始点预设距离的第一基点；
使用经纬仪和标杆仪沿所述测量方向测定并延伸所述基线，并于所述基线延伸的部分间隔的设定第二基点-第N基点，相邻两基点之间的距离小于等于所述激光测距传感器的测量极限；
于所述初始点放置被测红外测距仪，并在所述基线上沿所述测量方向设定测量点，使用所述被测红外测距仪测定所述测量点的距离L，使用激光测距传感器基于所述第一基点-第N基点测定所述测量点距所述初始点的距离L’；
将所述距离L与所述距离L’做差获得所述被测红外测距仪的误差值ΔL；
其中，所述N为大于2的正整数，所述激光测距传感器的测量精度高于所述被测红外测距仪的测量精度。
2.根据权利要求1所述的红外测距仪室外校准方法，其特征在于，
所述预设校准场地为开阔无遮挡的旷野或者直线公路。
3.根据权利要求1所述的红外测距仪室外校准方法，其特征在于，
所述第一基点距离所述初始点的距离等于所述激光测距传感器测量的极限值。
4.根据权利要求1所述的红外测距仪室外校准方法，其特征在于，
所述激光测距传感器与所述被测红外测距仪的测量不确定度比小于等于1/3。
5.根据权利要求1所述的红外测距仪室外校准方法，其特征在于，
将所述被测红外测距仪的实际测程平均分成多份，通过所述激光测距传感器以所述初始点为起点，在所述基线上按照每份的距离设定多个所述测量点，并记录每个所述测量点距离所述初始点的距离L’i；
使用所述被测红外测距仪测量每个所述测量点的距离Li，之后使用公式ΔLi＝Li-L’i计算每个所述测量点的误差值，选取最大的作为所述被测红外测距仪的误差值ΔL。
6.根据权利要求5所述的红外测距仪室外校准方法，其特征在于，
将所述被测红外测距仪的实际测程平均分成5份。
7.根据权利要求1所述的红外测距仪室外校准方法，其特征在于，还包括：
在所述基线上距离所述初始点大于70米的位置处设定所述测量点；
使用所述被测红外测距仪的前基准面为测量基准面，按照单次测量方式测量M次距离所述测量点的距离，并取平均值获得测量值
Figure FDA0002580770890000021
使用所述被测红外测距仪的不同基准面依次代替所述前基准面为测量基准面，按照单次测量方式测量M次距离所述测量点的距离，并取平均值获得测量值
Figure FDA0002580770890000022
根据公式
Figure FDA0002580770890000023
选择各测量基准面的测量值之间的最大差值为校准结果；
其中，所述M为大于等于3的正整数。
8.根据权利要求7所述的红外测距仪室外校准方法，其特征在于，
所述M取值为5或10。
9.根据权利要求1所述的红外测距仪室外校准方法，其特征在于，还包括：
在所述基线上距离所述初始点大于70米的位置处设定所述测量点；
使用所述被测红外测距仪重复测量n次，读出单次测量的距离Li，按照公式
Figure FDA0002580770890000031
获得所述被测红外测距仪的重复性Sn；
其中，所述
Figure FDA0002580770890000032
为n次测量的算术平均值，所述n为大于等于3的正整数。
10.根据权利要求9所述的红外测距仪室外校准方法，其特征在于，
所述被测红外测距仪重复测量大于等于10次。
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