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申请/专利权人：合肥工业大学

摘要：本发明公开了一种基于压电电机调节的大视场高分辨率激光扫描系统，包括由n个测距组件构成的测距模块、反射镜组和扫描模块，在系统中设置定位控制模块；定位控制模块由压电电机、驱动器和定位组件构成；将扫描模块中的二维MEMS振镜与定位组件固定安装，由压电电机控制定位组件调整二维MEMS振镜的空间位置，实现激光扫描系统分辨率倍增与视场角扩展。本发明通过设置精密定位模块改变扫描组件的空间位置，可以显著提高扫描系统的分辨率及视场角，降低对扫描组件性能的要求，扩展激光扫描系统的应用场景。

主权项：1.一种基于压电电机调节的大视场高分辨率激光扫描系统，其特征是所述系统包括：由n个测距组件构成的测距模块、反射镜组、扫描模块和定位控制模块；所述测距模块，用于发射和接收测量激光光束，以实现距离测量；所述反射镜组，用于反射各测距组件发射的测量光束，将其以设定角度入射至扫描模块；所述扫描模块，其为二维MEMS振镜，用于将测量光束反射至待测空间进行二维扫描；所述定位控制模块由压电电机、驱动器和定位组件构成；将所述二维MEMS振镜与所述定位组件固定安装，由所述压电电机控制定位组件调整二维MEMS振镜的空间位置，实现激光扫描系统分辨率倍增与视场角扩展；设置所述激光扫描系统的工作模式为：常规均匀扫描模式M1、大视场扫描模式M2或高分辨率集中扫描模式M3；所述常规均匀扫描模式M1是指：在不改变定位组件初始位置的情况下，对当前测量区域以系统初始分辨率H1及系统初始视场角H2进行均匀扫描；所述系统初始分辨率H1及系统初始视场角H2由所述测距组件、反射镜组以及扫描模块的安装位置决定；所述大视场扫描模式M2是指：在常规均匀扫描模式M1的基础上，通过压电电机对定位组件的位置进行调整，扩大系统的扫描视场；所述大视场扫描模式M2按如下步骤进行：步骤a、按常规均匀扫描模式M1进行测量，获得基础测量数据；步骤b、根据所需测量的扩大区域的位置数据，启用与所述扩大区域相邻近的测距组件按步骤c进行测量；步骤c、根据系统在大视场扫描模式M2下设置的视场角计算获得扫描模块需要转动的角度值，依据所述扫描模块需要转动的角度值计算获得由压电电机驱动的定位组件所需调整的距离值，在由压电电机对定位组件完成驱动及定位后，由所述与扩大区域相邻近的测距组件完成扫描测量，获得视场角调整后的测量数据；步骤d、对所述基础测量数据和视场角调整后的测量数据进行点云拼接，获得大视场扫描测量结果；所述高分辨率集中扫描模式M3是指：在常规均匀扫描模式M1或大视场扫描模式M2的基础上，通过压电电机控制定位组件实现的高分辨率扫描，以提高区域测量密度；所述高分辨率集中扫描模式M3按如下步骤进行：步骤1、根据所需集中扫描的集中区域的位置数据，启用与所述集中区域相对应的测距组件按步骤2进行测量；步骤2、根据设定的分辨率计算获得扫描模块单次转动的角度值，依据所述扫描模块单次转动的角度值计算获得压电电机驱动定位组件完成单次转动的转动距离，在由压电电机对定位组件完成驱动及定位后，由所述与集中区域相对应的测距组件完成测量；步骤3、重复步骤2，由测距组件完成k-1次定位控制后的扫描测量，k为角度分辨率提升的倍数，实现集中区域内设定分辨率下的关于定位控制和扫描测量的多组测量数据；步骤4、对所述多组测量数据进行点云拼接，获得集中区域的高分辨率扫描测量结果。

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