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中北大学学位论文
近距离光电测距技术的研究
摘要
目前许多领域对近距离测量有了更高的需求,传统的接触式测距技术已无法满足当
今军用检测行业的要求。光电测距技术凭借其很好的准确性、实时性以及非接触式等突
出优势在自动测量、在线检测等领域有着广泛的应用。本文根据该课题的项目要求,以
改进后的直射式三角法为测量原理,设计了一个基于位置敏感探测器(PSD)的近距离
光电测距系统,为同口径炮弹型号实时识别这一科研项目进行了前期性的研究。
首先,在分析了该课题的研究来源及意义和国内外研究状况的基础上,经过对几种
光电测距技术基本原理以及优缺点的比较,确定了三角法测距技术作为本课题的设计基
础,并采用 Scheimpflug 条件对传统三角法进行了改进,以使像光斑能够恒聚焦。通过
对不同入射方式的优缺点比较,采用了更合适的直入射方式。其次根据测距范围及精度
的设计要求,提出了系统的总体设计思想,对光路系统的结构参数进行了详细讨论和设
计,并对关键元器件进行了选型。然后依据 PSD 输出信号与像光斑位置有关的特性,
深入分析和设计了 PSD 位置信号检测电路。针对后期采集处理电路进行了模块化设计,
是以 ARM 微处理器为核心,利用其自带的 12 位高速 A/D 转换模块进行采集,在其最
小系统的硬件基础上,实现了测试结果的实时显示、LED 指示与蜂鸣器提醒等功能。
在光学平台上搭建好光路系统后,对整个系统的各部分进行了现场调试,最后在黑
暗条件下结合软硬件对该测距系统进行了性能测试,并对所得数据进行线性拟合和误差
分析。测试结果表明,本系统的测距范围为 100~150mm,测距精度可达 1mm,基本达
到了前期的设计要求。

关键词: 光电测距,三角法,PSD,信号检测,数据采集
中北大学学位论文
Research on Optic-Electronic Ranging Technology
for Close Quarters
Abstract
Author: Wang Fei
Tutor: Cheng Yaoyu
There are higher demands for close distance measurement in a variety of fields at present,
and the traditional contact ranging technology has been unable to meet the requirements of
today's military testing industry. Optic-electronic ranging technology has been widely used in
the fields of automatic measurement and online monitoring because of its good accuracy,
real-time, non-contacting mode and other prominent advantages. According to the project
demands of the subject, with the improved vertical-incidence triangulation as measuring
principle, the paper designed an optic-electronic ranging system for close quarters based on
Position Sensitive Detector (PSD), and then m