激光测距

　　激光测距模块是一种集成了激光发射器、接收器和信号处理电路的设备，用于测量目标物体与传感器之间的距离。其工作原理主要有飞行时间法(TOF)以及三角法。

　　DTOF利用激光脉冲测量距离，通过发射激光脉冲并测量其返回时间来计算距离;ITOF则基于相位法原理工作，通过发射调制连续波并比较发射和接收信号之间的相位差计算距离。TOF法具有非接触、高精度和快速响应等特点，在液位控制、智能制造以及物流仓储等领域得到了广泛应用。

　　三角法通过计算激光在目标物体表面散射后的角度变化来确定距离，检测被测物表面的粗糙度、厚度以及形状，测程短、测速快、重复精度高，适用于批量工件的精密工业检测。

工业测距原理 —— 脉冲法（dTOF）    

　　激光器向目标发射脉冲激光，经目标反射后，由探测器接收。通过计时器获得发射脉冲与接收脉冲之间的往返时间差Δt以及光速c，计算出目标的距离D。

　　D=c*Δt /2

　　脉冲dTOF电路中内部集成了一枚发出固定时钟频率的芯片，当脉冲激光发出时计时器记录下起点时间，光经过目标障碍物反射回回波信号，后被探测器接收时,计时器记录终止时间，采集到一个脉冲周期的时间间隔Δt，再根据dTOF公式计算得出与目标障碍物的距离。

工业测距流程图 —— 脉冲法（dTOF）   

工业测距原理 2 —— 相位法测距（iTOF）   

　　ITOF通过发射一束调制的连续激光信号，当这束激光照射到目标物体后反射回来，接收器会捕捉到反射信号，并与发射信号进行比较，通过计算两束信号之间的相位差来确定目标物体的距离。

　　其中，D是测量距离，c是光速，是相位差，f是调制信号的频率。

　　相位测距法的采样率高，测量精度高(由计数时钟频率相对调制频率的比值决定)。测程有限，但可通过更改尺长(调制频率)适应各种距离的测量，如果需要同时满足大测程和高精度，则必须通过多频激光测量完成。

工业测距原理 ——三角法测距    

　　激光三角法是根据PSD上像点的位移来测算目标障碍物距离的方法。三角法有直射式和斜射式两种结构，假设测量像点在光敏面上的位移为x，待测面沿轴方向的位移为H，分别可得到两种方法下x与H的关系式。

　　直射式：

　　                                                                                     (1)

　　斜射式：          

　　                                                      (2)

　　公式(1)和(2)中，x可通过PSD输出得到，a、b、θ、θ1、θ2则由测试系统决定。

　　斜射式入射光的光点照射在被测面的不同点上，无法知道被测面中某点的位移情况，而直射式结构却可以。因此，当被测面的法线无法确定或被测面形复杂时，只能采用直射式结构。

工业测距流程图 —— 三角法测距