就目前而言,由于激光测距的一些特殊性,现在普遍使用的激光测距技术还无法满足一些特殊领域距离测量的要求。要达到高精度的测量,一般情况下对设备及元器件的要求较高,设备造价昂贵,目前的激光测距技术存在一定的缺陷。 在实际应用中,中短距离较高精度非接触测量的需求广泛存在,但目前还没有提出一种价格低廉,结构简单,精度较高的中、短距离测量方法。本文在介绍利用激光进行测距的常用方法及其优缺点的基础上,分析了现有激光测距方法的局限性,从而提出了单点激光三角测距系统。 本文采用距离分段的三角测距法,对不同的距离段,系统采用不同的结构参数,解决了三角测距中测量范围和测量精度之间的矛盾。本论文的主要创新点是采用CMOS作为光电探测器,系统功耗低,价格低廉。本论文分几个部分详细介绍了课题的研究内容。第一部分提出了分段三角测距法,并确定了分别用于近距离段和远距离段测量的系统光学结构参数,最后通过数值模拟从理论上分析了整个系统的测量误差。第二部分介绍了系统的硬件设计。对三角测距系统的关键性部件如透镜、CMOS、微处理器、FLASH、LCD的选用以及在系统中的独特功能进行了分析。第三部分介绍了系统的软件设计,对系统各个部分的实现方法进行了讨论。对物面光斑的各种特征进行了分析,提出采用区域阈值化后求质心的方法,解决了一些特殊表面无法准确找到质心的问题。第四部分搭建了实验装置,通过CMOS采集了大量的图像,分析了实验结果,做出了标定曲线,鉴于标定曲线的非线性特征,采用逐段折线逼近该标定曲线的方法,大大减小了误差,并进行了误差分析和提出了减小误差的方法。最后对系统做了总结,对系统以后的改进也进行了论述。