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1. 发明授权

CN116930995B 调频连续波激光高速目标的速度和距离测量系统及方法有权
公开(公告)号：CN116930995B
公开(公告)日：2023-11-28
申请号：CN202311204226.9
申请日：2023-09-19
申请人：天津大学四川创新研究院
发明人：刘俊辰 , 张福民 , 刘梦新 , 杨承昱 , 谷望航 , 张先锋 , 胡申博 , 程星锐
IPC分类号： G01S17/58 , G01S17/34
摘要：无法获取准确的速度和距离结果问题。本发明公开了调频连续波激光高速目标的速度和距离测量系统及方法，以调频连续波激光与光学频率梳干涉产生的校准峰为基准，将光频梳作为一把基准尺进行等频率间隔的信号截取与运算，拟合出调频连续波激光测量信号时频变化曲线，完成高速动态目标测量信号的变周期调频参数估计，以实现调频连续波激光高速目标的速度‑距离同步测量。本方法与系统光路结构简单，抗干扰能力强，响应速度快，只需要采集测量路高速动态目标测量信号以及FMCW激光与光频(56)对比文件李超林等.频率调制连续波激光雷达测量技术的非线性校正综述.光电工程.2022,全文.伊灵平等.基于气体池信号拼接的高精度调频连续波激光测距.红外与毫米波学报.2020,全文.HOO K N 等.Absolute distancemeasurement by dispersive interferometryusing a femtosecond pulse laser.OpticsExpress.2006,全文.陈嘉伟等.光频梳频域干涉测距主要参数分析及一种改进的数据处理方法.物理学报.2019,全文.Kim Nayoung 等.Distance recovery viaswept frequency mixing for data-efficientFMCW LiDAR.Optics letters.2023,全文.张恒康等.调频连续波激光雷达高速目标测量误差的校正方法.中国激光.2023,全文.聊冉.基于FMCW的高分辨率激光雷达测距技术研究与实现.中国优秀硕士学位论文全文数据库信息科技辑.2022,全文.Zeb W. Barber.Very High RangeResolution Lidars.Encyclopedia of ModernOptics (Second Edition).2018,全文.赵继广;张晓永;张智诠.LFMCW激光雷达测量方法.雷达科学与技术.2010,(第03期),全文.舒嵘;凌元;崔桂华;洪光烈.着陆导航激光多普勒雷达.红外与毫米波学报.2013,(第06期),全文.曾朝阳;张晓永;贾鑫.线性调频连续波激光雷达测量方法研究.激光与光电子学进展.2011,(第02期),全文.

2. 发明授权

CN110068828B 基于激光调频连续波远距离测距的装置及色散补偿方法有权
公开(公告)号：CN110068828B
公开(公告)日：2023-10-17
申请号：CN201810888026.2
申请日：2018-08-07
申请人：天津大学
发明人：潘浩 , 张福民 , 曲兴华 , 周伦彬
IPC分类号： G01S17/34
摘要：本发明涉及一种基于激光调频连续波远距离测距的装置，激光发射单元用于输出可调谐激光，主测量干涉光路和辅助干涉光路的一端分别用于接收所述可调谐激光，主测量干涉光路和辅助干涉光路的另一端均连接数据采集处理单元，数据采集处理单元接收主测量干涉光路和辅助干涉光路输出的两个拍频信号并计算出色散补偿后的距离谱信息。本发明中，可以有效地消除低频噪声对距离频谱增宽的影响，可以快速地进行色散误差的补偿，效率高，十分容易集成到测量程序当中，经过比较，该色散补偿的方法可以快速实时补偿，提高了测量效率和测距精度，特别适用于合成孔径雷达、无人驾驶测量、医学相干层析、激光测振等领域。

3. 发明授权

CN111504190B 克尔光梳校正调频连续波非线性的三维坐标测量装置有权
公开(公告)号：CN111504190B
公开(公告)日：2021-05-25
申请号：CN202010365733.0
申请日：2020-04-30
申请人：天津大学
发明人：张福民 , 贾琳华 , 曲兴华 , 周伦彬
IPC分类号： G01B11/00
摘要：本发明公开了一种克尔光梳校正调频连续波非线性的三维坐标测量装置，包括外腔式可调谐激光器和微谐振腔克尔光梳；外腔式可调谐激光器经第一耦合器分为两束，其中一束再经第三耦合器被分为两束分别作为本地参考路和测量路，测量路激光经准直镜和二维扫描振镜打到待测物体，回光经环形器与本地参考路干涉得到测量路信号，传入第一光电探测器；另一束接入正交调制器；微谐振腔克尔光梳经第二耦合器分为两束，其中一束接入正交调制器，另一束接入第二光电探测器；正交调制器接到第一和第二平衡探测器上。本发明利用高频信号，实现调频连续波频率的精密标定，提高了调频连续波测距的精度，实现了高精度坐标测量，操作简单、调节方便、易于系统集成。

4. 发明授权

CN108917643B 基于双光梳扫描测距的三维形貌测量系统及方法有权
公开(公告)号：CN108917643B
公开(公告)日：2021-04-20
申请号：CN201810726961.9
申请日：2018-07-04
申请人：天津大学
发明人：赵显宇 , 张福民 , 曲兴华 , 汤国庆 , 赵宇航 , 李雯靓 , 周伦彬
IPC分类号： G01B11/24
摘要：一种基于双光梳扫描测距的三维形貌测量系统及方法，所述系统包括：双光梳扫描测距光路模块，用于测量被测物z方向上的一维距离信息；旋转平移模块，用于夹持并移动被测物，同时提供被测物x方向和y方向上的二维距离信息；数据采集与三维信息处理模块，其连接所述双光梳扫描测距光路模块和旋转平移模块，用于采集并整合所述双光梳扫描测距光路模块测量到的一维测距信息和所述旋转平移模块提供的二维距离信息，得到被测物的三维形貌信息。本发明的基于双光梳扫描测距的三维形貌测量系统及方法测量的景深大，测量的速度快，一维距离信息的获取测采用绝对测距方式，不担心断光，可测量阶梯面，可用于多种工业测量。

5. 发明公开

CN112595263A 正弦光栅与散斑混合图案投影的双目视觉三维点云重建测量方法无效
公开(公告)号：CN112595263A
公开(公告)日：2021-04-02
申请号：CN202011491744.X
申请日：2020-12-17
申请人：天津大学
发明人：徐恋隐 , 张福民 , 曲兴华 , 张园钧 , 梁晓博
IPC分类号： G01B11/25 , G06T17/00 , G06T11/00
摘要：本发明属于双目视觉三维测量，精密测量领域，具体涉及一种正弦光栅与散斑混合图案投影的双目视觉三维测量方法，具有这样的特征，包括基于双目单投影硬件系统的实施、数字散斑设计、正弦光栅条纹设计、散斑与条纹图像的融合、图案的投影以及图像信息提取、散斑加相移匹配算法流程五个部分。旨在提供一种分别从投影方式以及匹配算法两个角度提高重建速度的快速投影相移光栅法。本发明避免了传统投影相移光栅法的解包裹过程，以及采用多频外差法时需要投射多组多步相移条纹的繁琐步骤，且相对于散斑匹配，该方法的重建精度有所提高，通过向被测物投射正弦光栅与散斑混合的图案，结合相应匹配算法，提高了三维测量的速度与精度。

6. 发明公开

CN112462380A 一种基于激光调频连续波远距离测距的色散补偿方法无效
公开(公告)号：CN112462380A
公开(公告)日：2021-03-09
申请号：CN202011153193.6
申请日：2020-10-26
申请人：天津大学
发明人：张福民 , 潘浩 , 曲兴华
IPC分类号： G01S17/34 , G01S7/4915
摘要：本发明公开了一种基于激光调频连续波远距离测距的色散补偿方法，利用光电探测器采集由主测量干涉仪光路和辅助测量干涉仪光路构成的两路干涉仪光路的拍频信号；利用辅助测量干涉仪光路的拍频信号对测量拍频信号进行零均值点重采样；通过Hilbert变换获取重采样之后的信号包络；对重采样信号进行解包络并再次采用希尔伯特变换法计算包裹相位，根据扫频方向进行相位解包裹，对解包裹的相位进行二次函数拟合确定色散补偿系数；对新构建的信号进行快速傅里叶变换获得被测物的远距离信息。本发明的色散补偿方法能够进行快速实时补偿，提高了测量效率和测距精度，特别适用于合成孔径雷达、无人驾驶测量、医学相干层析、激光测振等领域。

7. 发明授权

CN110657947B 一种基于气体吸收池进行信号拼接的光纤标定方法有权
公开(公告)号：CN110657947B
公开(公告)日：2021-01-12
申请号：CN201910829678.3
申请日：2019-09-03
申请人：天津大学
发明人：张福民 , 伊灵平 , 曲兴华
IPC分类号： G01M11/00 , G01B11/02
摘要：本发明公开了一种基于气体吸收池进行信号拼接的光纤标定方法：(1)入射多组带宽的可调谐激光，获取每组带宽下校准信号的吸收峰波长及其在拍频信号中所对应的相位；(2)以第一组待拼接信号的任一重合的吸收峰波长所对应的相位为基准，保持第二组待拼接信号的各吸收峰波长所对应的相位的间隔不变，将第二组所述待拼接信号平移至两组待拼接信号在该重合的吸收峰波长处相位相等；(3)在所有重合的吸收峰波长处删除多余相位值；(4)依照上述方法依次进行信号拼接；(5)拼接完成后，拟合吸收峰频率‑相位一次函数，解算待标定光纤的长度。本发明标定得到的光纤长度可溯源到NIST标准，且每次扫描带宽窄，采集数据量少，缩短采集和数据处理时间。

8. 发明公开

CN112097687A 一种基于求导的叠加相移光栅的分离方法有权
公开(公告)号：CN112097687A
公开(公告)日：2020-12-18
申请号：CN202010837898.3
申请日：2020-08-19
申请人：天津大学
发明人：李一鸣 , 张福民 , 曲兴华 , 张园钧
IPC分类号： G01B11/25
摘要：本发明公开了一种基于求导的叠加相移光栅的分离方法，包括第一投影仪、第二投影仪和相机；所述分离方法包括：(1)设计投影相移光栅，其中，第一投影仪所投影的相移光栅的条纹方向和第二投影仪所投影的相移光栅相互垂直；(2)基于所设计的相移光栅，同时对被测物体进行投影，在被测物体上形成叠加相移光栅，并通过相机对叠加相移光栅进行采集；(3)基于求导的叠加相移光栅分离方法对四幅叠加相移光栅进行处理和分离，并求解得到相应的主相位。通过本发明分离方法，成功获得了被测物体两个视角投影单独的主相位信息，完成了光栅分离，同时，获得了被测物体的较为完整的主相位信息，基于结构光视觉的被测物体的三维测量才可以得以实现。

9. 发明公开

CN111998798A 基于彩色相机的双投影结构光形貌法叠加光栅的分离方法无效
公开(公告)号：CN111998798A
公开(公告)日：2020-11-27
申请号：CN202010837900.7
申请日：2020-08-19
申请人：天津大学
发明人：张园钧 , 张福民 , 曲兴华
IPC分类号： G01B11/25
摘要：本发明公开了一种基于彩色相机的双投影结构光形貌法叠加光栅的分离方法，包括左投影仪、右投影仪和彩色相机，左投影仪的投影条纹颜色为红色，右投影仪的投影条纹颜色为蓝色；所述分离方法包括：(1)基于四步相移法求解主相位，对左、右投影光栅进行设计；(2)左投影仪和右投影仪同时对被测物体进行投影，在被测物体上形成彩色叠加相移光栅，并通过彩色相机对彩色叠加相移光栅进行采集；(3)根据颜色特性直接对得到的彩色叠加相移光栅中的叠加相移光栅进行光栅分离，并求解得到左投影仪所投影的相移光栅的主相位和右投影仪所投影的相移光栅的主相位，用于实现被测物体的三维测量。本发明可以对叠加光栅进行有效的分离。

10. 发明公开

CN111812666A 一种微谐振腔光学频率梳相位法测量系统无效
公开(公告)号：CN111812666A
公开(公告)日：2020-10-23
申请号：CN202010702639.X
申请日：2020-07-20
申请人：天津大学
发明人：张福民 , 宋明宇 , 郑继辉 , 姚思涵 , 曲兴华 , 马鑫
IPC分类号： G01S17/34
摘要：本发明涉及一种微谐振腔光学频率梳相位法测量系统，用于高精度长度测量。所述的微谐振腔光学频率梳相位法测量系统包括光源、准直镜、分光镜、光电探测器、相位调制器、计算机，其中光源、准直镜构成光输出模块，实现准直光源的输出；分光镜、光电探测器、被测物体构成光学测量模块，实现利用被测物体的距离对光信号相位的调制；相位调制器、计算机构成信号处理模块。通过微谐振腔光学频率梳的自拍频，对光学信号的相位调制，进而实现对距离的较高精度测量。

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