RU2745579C1 - Laser ranger accuracy control method and system - Google Patents
Laser ranger accuracy control method and system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2745579C1 RU2745579C1 RU2020126065A RU2020126065A RU2745579C1 RU 2745579 C1 RU2745579 C1 RU 2745579C1 RU 2020126065 A RU2020126065 A RU 2020126065A RU 2020126065 A RU2020126065 A RU 2020126065A RU 2745579 C1 RU2745579 C1 RU 2745579C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rangefinder
- computer
- target
- laser
- distance
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C3/00—Measuring distances in line of sight; Optical rangefinders
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам и системам проверки точности измерения расстояний с помощью лазерных дальномеров.The invention relates to measuring technology, and in particular to methods and systems for checking the accuracy of measuring distances using laser rangefinders.
Известен способ контроля точности лазерного дальномера путем сравнения значения расстояния до мишени, измеренного с помощью проверяемого дальномера с подлинным значением этого расстояния, и система контроля точности лазерного дальномера для осуществления этого способа, включающая, установленные на трассе соосно относительно друг друга мишень и проверяемый лазерный дальномер, оснащенный объективами выходного и приемного каналов (см. Патент США №8400619, МПК G01C 3/00, 2013 г.).There is a known method for monitoring the accuracy of a laser rangefinder by comparing the value of the distance to the target, measured using the checked rangefinder with the true value of this distance, and a system for monitoring the accuracy of the laser rangefinder for implementing this method, including a target and a checked laser rangefinder installed on the track coaxially relative to each other, equipped with lenses of the output and receiving channels (see US Patent No. 8400619, IPC G01C 3/00, 2013).
Данный способ и система для его обеспечения по технической сущности и достигаемому результату наиболее близки к предлагаемому изобретению, и поэтому приняты в качестве его прототипа.This method and system for its provision in terms of the technical essence and the achieved result are closest to the proposed invention, and therefore are taken as its prototype.
Согласно способу-прототипу расстояние от объектива выходного канала проверяемого лазерного дальномера до мишени определяют методом прямого измерения. Прямые измерения - это такие измерения, при которых искомое значение физической величины определяется непосредственно путем сравнения с мерой этой величины. Согласно этому метрологическому определению прямым измерением длины является измерение ее рулеткой, линейкой, и/или иным средством, длина которого ими измерена и проградуирована. Точность измерения расстояний с помощью лазерного дальномера определяют, как отклонение численного значения расстояния, измеренного лазерным дальномером от численного значения этого расстояния, полученного путем прямого измерения.According to the prototype method, the distance from the objective of the output channel of the tested laser rangefinder to the target is determined by the direct measurement method. Direct measurements are those measurements in which the desired value of a physical quantity is determined directly by comparison with a measure of this quantity. According to this metrological definition, direct measurement of length is measuring it with a tape measure, ruler, and / or other means, the length of which is measured and graduated by them. The accuracy of measuring distances using a laser rangefinder is defined as the deviation of the numerical value of the distance measured by the laser rangefinder from the numerical value of this distance obtained by direct measurement.
Для осуществления этого способа используют систему контроля точности лазерного дальномера, позволяющую с помощью установочного механизма жестко закрепить проверяемый лазерный дальномер, так чтобы его объектив выходного канала был направлен на мишень, также жестко закрепленную на известном расстоянии от дальномера. Контроль параметров дальномера производят на специальной трассе, оснащенной мишенями.To implement this method, a system for monitoring the accuracy of a laser range finder is used, which makes it possible to rigidly fix the tested laser range finder using an installation mechanism, so that its output channel lens is directed to the target, which is also rigidly fixed at a known distance from the range finder. Rangefinder parameters are monitored on a special track equipped with targets.
Однако такая технология контроля требует постоянства параметров пропускания толщи атмосферы между дальномером и мишенью и обеспечения точных характеристик отражающей поверхности. Поэтому организация испытаний требует серьезных материальных затрат и много времени.However, this control technology requires the constancy of the transmission parameters of the atmosphere between the range finder and the target and the provision of accurate characteristics of the reflecting surface. Therefore, the organization of tests requires serious material costs and a lot of time.
Задачей изобретения является создание способа и системы оперативного контроля точности линейных измерений, осуществляемых с использованием проверяемого лазерного дальномера.The objective of the invention is to create a method and a system for operational control of the accuracy of linear measurements carried out using a verified laser range finder.
Решением поставленной задачи являются способ контроля точности лазерного дальномера и система для его реализации.The solution to this problem is a method for controlling the accuracy of a laser rangefinder and a system for its implementation.
Согласно изобретению способ контроля точности лазерного дальномера, путем сравнения значения расстояния до мишени, измеренного с помощью проверяемого дальномера с подлинным значением этого расстояния, заключается в том, что контроль точности производят в закрытом помещении с использованием компьютера и, установленных соосно оптической системы и проверяемого дальномера, подлинное значения расстояния от дальномера до мишени вычисляют и заносят в компьютер, как функцию от времени движения исходного импульса света от дальномера до мишени и обратно при длительности и мощности импульса, необходимой для преодоления этого расстояния с минимальным рассеиванием, расстояние, измеренное дальномером определяют, как функцию от времени движения до дальномера импульса света, сформированного оптической системой и излучаемого по команде компьютера с длительностью и мощностью исходного импульса света с задержкой равной расчетному времени движения исходного импульса света до мишени и обратно, а точность измерения расстояния проверяемым лазерным дальномером вычисляют на компьютере по разнице между заданной дальностью и измеренной.According to the invention, a method for monitoring the accuracy of a laser range finder, by comparing the value of the distance to the target, measured using the checked range finder with the true value of this distance, consists in the fact that the accuracy control is carried out in a closed room using a computer and installed coaxially with the optical system and the checked range finder, The true values of the distance from the rangefinder to the target are calculated and entered into the computer as a function of the time of movement of the initial light pulse from the rangefinder to the target and back at the pulse duration and power required to cover this distance with minimal dispersion, the distance measured by the rangefinder is determined as a function of from the time of movement to the rangefinder of a light pulse generated by the optical system and emitted at the command of the computer with the duration and power of the initial light pulse with a delay equal to the estimated time of movement of the initial light pulse to the target and back, and the accuracy and Measurements of the distance by the checked laser rangefinder are calculated on the computer by the difference between the specified range and the measured one.
Для осуществления этого способа предложена система контроля точности лазерного дальномера, содержащая, установленные на трассе соосно относительно друг друга мишень и проверяемый лазерный дальномер, оснащенный объективами выходного и приемного каналов, при этом в качестве трассы используют оптическую скамью, на которой установлены механизмы юстировки соосного положения, размещенных на ней дальномера и оптической системы, содержащей собранные в едином металлическом корпусе, лазерный излучатель для подачи вторичного импульса света на объектив приемного канала дальномера, через оптическую схему и ее выходной объектив, и оптико-электронный блок формирования вторичного импульса, включающий ослабитель исходного сигнала проверяемого дальномера, соединенный волоконно-оптическим жгутом с электронной схемой формирования вторичного импульса, который передается на электронный блок задержки вторичного импульса, а от него на лазерный излучатель и компьютер.To implement this method, a system for monitoring the accuracy of a laser rangefinder is proposed, containing a target installed on the track coaxially relative to each other and a checked laser rangefinder equipped with lenses of the output and receiving channels, while an optical bench is used as a track, on which mechanisms for adjusting the coaxial position are installed, placed on it a rangefinder and an optical system containing assembled in a single metal case, a laser emitter for supplying a secondary light pulse to the lens of the receiving channel of the rangefinder, through the optical circuit and its output lens, and an optoelectronic unit for the formation of a secondary pulse, including an attenuator of the original signal of the tested a rangefinder connected by a fiber-optic bundle with an electronic circuit for the formation of a secondary pulse, which is transmitted to an electronic unit for delaying a secondary pulse, and from it to a laser emitter and a computer.
Таким образом, система контроля, размещенная на оптической скамье, моделирует подлинную трассу по которой движется исходный импульс от дальномера к мишени и обратно, задержку светового импульса от лазерного дальномера до мишени и обратно, и формирует ответные импульсы, которые исходили бы от подлинной мишени в сторону дальномера с теми же параметрами, что и исходные импульсы проверяемого дальномера.Thus, the control system, located on the optical bench, simulates the true path along which the initial pulse moves from the rangefinder to the target and back, the delay of the light pulse from the laser rangefinder to the target and back, and generates response pulses that would come from the real target to the side rangefinder with the same parameters as the original pulses of the tested rangefinder.
На фиг. 1 представлена система контроля точности лазерного дальномера.FIG. 1 shows a system for monitoring the accuracy of a laser rangefinder.
На фиг. 2 - схема юстировка оптической системы и дальномера.FIG. 2 is a diagram of the alignment of the optical system and rangefinder.
Система контроля точности лазерного дальномера, для осуществления предложенного способа включает проверяемый лазерный дальномер 1 (фиг. 1), оснащенный объективами 2 и 3 выходного и приемного каналов, соответственно, при этом в качестве мишени используют отверстие приемного канала 4 (фиг. 2), внутри которого расположен объектив приемного канала. Система контроля содержит компьютер 5, оптическую скамью 6, на которой установлены механизмы 7 и 8 юстировки соосного положения, размещенных на ней дальномера и оптической системы 9, соответственно. Оптическая система содержит лазерный излучатель 10, для подачи вторичного импульса света на объектив приемного канала дальномера, через оптическую схему 11, выходной объектив 12 и оптико-электронный блок формирования вторичного импульса, включающий ослабитель сигнала 13, соединенный волоконно-оптическим жгутом 14 с электронной схемой 15 формирования вторичного импульса, который передается на электронный блок 16 задержки вторичного импульса, а от него на лазерный излучатель и компьютер.The system for monitoring the accuracy of the laser rangefinder, for implementing the proposed method, includes a checked laser rangefinder 1 (Fig. 1), equipped with
Принцип действия системы контроля заключается в следующем. Измерения проводят в нормальных комнатных условиях в закрытом помещении при температуре воздуха 23±2°С и относительной влажности 50±5%. В компьютер 5 загружают программу, содержащую расчетные подлинные значения расстояния от объектива выходного канала дальномера до мишени и обратно, как функцию от времени движения пучка света до мишени и обратно при мощности светового потока, необходимой для преодоления этого расстояния с минимальным рассеиванием. Для расчета скорость света в воздухе принимается равной 299792458 м/с. Таким образом в компьютере формируется база данных, необходимых для сравнения подлинных значений расстояний и/или времени задержек светового импульса при его движении до мишени и обратно с аналогичными показателями, полученными с помощью предложенной системой контроля точности дальномера.The principle of operation of the control system is as follows. Measurements are carried out in normal room conditions in a closed room at an air temperature of 23 ± 2 ° C and a relative humidity of 50 ± 5%. The
Для начала проверки на оптической скамье 6 устанавливают, кинематически соединенный с механизмом юстировки 7, испытуемый лазерный дальномер 1, и оптическую систему 9, кинематически соединенную с механизмом юстировки 8. С помощью этих механизмов испытуемый дальномер и оптическая система, путем перемещения вдоль оси оптической скамьи, устанавливаются таким образом, чтобы диаметр D1 выходного объектива 12 оптической системы и диаметр D2 приемного объектива 3 дальномера вписывались в диаметр D3 отверстия приемного канала 4 дальномера. Окончательная юстировка установки дальномера осуществляется путем совмещения оптической оси O1 выходного объектива оптической системы и оптическая оси O2 приемного объектива приемного канала дальномера с оптической осью O3 отверстия приемного канала дальномера. Для определения дальности запускается дальномер. Исходный световой сигнал проверяемого лазерного дальномера исходящий из объектива 2 выходного канала ослабляется за счет многократного отражения в ослабителе 13 доводящем уровень мощности импульса до величины, необходимой для регистрации в фото приемнике, и по волоконно-оптическому жгуту 14 попадает на фотоприемник электронного блока 16 задержки вторичного импульса, соединенного с компьютером 5, который формирует сигналы управления, преобразующиеся в запускающие импульсы лазерного излучателя 10, задержанные по отношению к вторичному импульсу на расчетное время которое световой импульс проходит от дальномера на заданное расстояние и обратно. По команде с компьютера лазерный излучатель генерирует световой импульс требуемых параметров, который в оптической схеме 11 калибруется по амплитуде до параметров исходного импульса дальномера, передается в фокальную плоскость выходного объектива 12 оптической системы, и после этого направляется в сопряженный с ним приемный объектив 3 приемного канала дальномера, который вырабатывает значение дальности и в компьютер.To start the test, on the
Системой контроля может быть предпринято измерение до нескольких целей при запуске от одного вторичного импульса. При этом, в компьютере формируются несколько управляющих сигналов, которые запускают электронный блок, вырабатывающий световые импульсы, которые попадают на приемный канал проверяемого дальномера и обеспечивают выработку соответствующей дальности.The monitoring system can measure up to several targets when starting from one secondary impulse. At the same time, several control signals are generated in the computer, which trigger the electronic unit, which generates light pulses that fall on the receiving channel of the tested range finder and ensure the development of the appropriate range.
Изобретение иллюстрируют примером.The invention is illustrated by example.
Определяют точность лазерного дальномера для измерения расстояния до мишени - 9000 м. После установки и юстировки на оптической скамье проверяемого дальномера и оптической системы, включения компьютера и запуска рабочей программы, компьютер сигнализирует о готовности к проведению измерения. При этом устанавливается подлинное значение измерения дальности 9000 м. Проверяемый дальномер излучает исходный импульс для определения дальности длиной волны 1,064±0,004 мкм, длительностью τ=15 нсек при энергии в импульсе W=20⋅10-3 дж.. Через время, соответствующее расчетному времени прохождения светового импульса от расположения лазерного дальномера до объекта и обратно, на приемный объектив дальномера поступает сигнал от лазера ЛД-1064, по абсолютной величине соответствующий сигналу, который пришел бы на приемное окно от мишени. Дальномер сигнализирует об измерении дальности. Точность измерения расстояния проверяемым лазерным дальномером вычисляют на компьютере по разнице в значениях задержек времени прохождения одного и того же расстояния - 9000 м светом, сформированным оптической системой, и расчетного. Точность определения дальности по времени задержки сигнала проверяемого дальномера равна 1,0 м (6,7 нсек).Determine the accuracy of the laser rangefinder for measuring the distance to the target - 9000 m. After installing and adjusting the tested rangefinder and optical system on the optical bench, turning on the computer and starting the working program, the computer signals that it is ready to take measurements. In this case, the true value of measuring the range of 9000 m is established. The tested range finder emits an initial pulse to determine the range with a wavelength of 1.064 ± 0.004 μm, duration τ = 15 nsec at an energy in the pulse W = 20⋅10 -3 J. After a time corresponding to the estimated time the passage of a light pulse from the location of the laser rangefinder to the object and back, a signal from the LD-1064 laser arrives at the receiving lens of the rangefinder, in absolute value corresponding to the signal that would come to the receiving window from the target. The range finder signals a range measurement. The accuracy of measuring the distance by the checked laser rangefinder is calculated on a computer based on the difference in the delays of the travel time of the same distance - 9000 m by the light generated by the optical system and the calculated one. The accuracy of determining the range by the time delay of the signal of the tested rangefinder is 1.0 m (6.7 nsec).
Система может быть пригодна для контроля точности любого лазерного дальномера, в котором дальность определяется по времени прохождения светового импульса от дальномера к наблюдаемому объекту и от объекта к прибору.The system can be suitable for monitoring the accuracy of any laser rangefinder, in which the range is determined by the time it takes a light pulse to travel from the rangefinder to the observed object and from the object to the device.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020126065A RU2745579C1 (en) | 2020-07-31 | 2020-07-31 | Laser ranger accuracy control method and system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020126065A RU2745579C1 (en) | 2020-07-31 | 2020-07-31 | Laser ranger accuracy control method and system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2745579C1 true RU2745579C1 (en) | 2021-03-30 |
Family
ID=75353415
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020126065A RU2745579C1 (en) | 2020-07-31 | 2020-07-31 | Laser ranger accuracy control method and system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2745579C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU209501U1 (en) * | 2021-11-28 | 2022-03-16 | Владимир Васильевич Галайко | Measuring tape with automatic registration of measurement results |
RU2779243C1 (en) * | 2021-07-14 | 2022-09-05 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) | Broadband apparatus for track-free verification of the parameters of laser rangefinders |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2098757C1 (en) * | 1996-05-22 | 1997-12-10 | Государственное предприятие Научно-исследовательский институт "Полюс" | Method of evaluation of level of training of operator of laser target indicator- range finder |
CN203551774U (en) * | 2013-10-24 | 2014-04-16 | 无锡市星迪仪器有限公司 | A laser range finder calibration system |
RU2541677C2 (en) * | 2013-04-26 | 2015-02-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Куранты" | Plant for non-route check of laser distance meter |
US9170096B2 (en) * | 2011-09-13 | 2015-10-27 | Osi Optoelectronics, Inc. | Laser rangefinder sensor |
RU166686U1 (en) * | 2016-07-22 | 2016-12-10 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" | LASER RANGEFINDER |
RU2678259C2 (en) * | 2017-02-02 | 2019-01-24 | Акционерное общество "Государственный оптический институт имени С.И. Вавилова" (АО "ГОИ им. С.И. Вавилова") | Universal installation for inspection of laser range finder |
-
2020
- 2020-07-31 RU RU2020126065A patent/RU2745579C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2098757C1 (en) * | 1996-05-22 | 1997-12-10 | Государственное предприятие Научно-исследовательский институт "Полюс" | Method of evaluation of level of training of operator of laser target indicator- range finder |
US9170096B2 (en) * | 2011-09-13 | 2015-10-27 | Osi Optoelectronics, Inc. | Laser rangefinder sensor |
RU2541677C2 (en) * | 2013-04-26 | 2015-02-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Куранты" | Plant for non-route check of laser distance meter |
CN203551774U (en) * | 2013-10-24 | 2014-04-16 | 无锡市星迪仪器有限公司 | A laser range finder calibration system |
RU166686U1 (en) * | 2016-07-22 | 2016-12-10 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" | LASER RANGEFINDER |
RU2678259C2 (en) * | 2017-02-02 | 2019-01-24 | Акционерное общество "Государственный оптический институт имени С.И. Вавилова" (АО "ГОИ им. С.И. Вавилова") | Universal installation for inspection of laser range finder |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2779243C1 (en) * | 2021-07-14 | 2022-09-05 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) | Broadband apparatus for track-free verification of the parameters of laser rangefinders |
RU209501U1 (en) * | 2021-11-28 | 2022-03-16 | Владимир Васильевич Галайко | Measuring tape with automatic registration of measurement results |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102243301B (en) | Detection device for laser rangefinder | |
US7064817B1 (en) | Method to determine and adjust the alignment of the transmitter and receiver fields of view of a LIDAR system | |
EP1690111B1 (en) | Fire control system using a lidar (laser identification, detecting and ranging) unit | |
CN203535218U (en) | A laser ranging optical path apparatus | |
SE440154B (en) | DEVICE FOR TESTING THE OPERATING CHARACTERISTICS OF A LASER PAINT SUGAR | |
CN109520425B (en) | Precise tracking error testing device and testing method | |
CN109186958A (en) | A kind of coaxial laser damage threshold test device of more light and implementation method | |
CN108693516B (en) | Device and method for rapidly measuring performance of laser ranging system | |
KR970707424A (en) | Calibrable Optical Disatance Sensing System and Method | |
EP3752854B1 (en) | Compact test range for active optical target detectors | |
US8279423B2 (en) | Computation of wind velocity | |
CN112526489B (en) | Optical axis calibration system and method of laser range finder and laser parameter measurement method | |
CN106596053A (en) | Point source transmittance stray light testing system and method with synchronous control function | |
CN102636151A (en) | Laser range finder and range finding method thereof | |
RU2745579C1 (en) | Laser ranger accuracy control method and system | |
US4342514A (en) | Means and method for testing laser range finders | |
CN109060317A (en) | The characterisitic parameter pilot system and its course of work of long-distance propagation of laser beam | |
CN204422749U (en) | Based on the laser range finder corrective system of optical fiber baseline | |
RU2541677C2 (en) | Plant for non-route check of laser distance meter | |
US20230028596A1 (en) | Lidar system calibration | |
EP1705497B1 (en) | Efficient and reliable testing of laser rangefinders | |
RU2678259C2 (en) | Universal installation for inspection of laser range finder | |
Nuzhin et al. | Universal test bench for evaluating pulsed laser rangefinders without field testing | |
US8125642B2 (en) | Process to optically align a photoreceiver with a laser transmitter source in a laser rangefinder system | |
RU2683604C1 (en) | Device imitation range |