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《激光三角法物体轮廓的三维测量系统》篇一一、引言随着科技的不断进步，三维测量技术在工业制造、医学诊断、安全监控等领域的应用越来越广泛。
激光三角法作为一种重要的三维测量技术，具有高精度、高效率、非接触式等优点，在物体轮廓测量领域具有广泛的应用前景。
本文将详细介绍激光三角法物体轮廓的三维测量系统，包括其原理、构成、工作流程、优缺点及未来发展趋势。
二、激光三角法原理激光三角法是一种利用激光束投射到物体表面，通过测量激光束的偏转角度和距离变化来获取物体轮廓信息的方法。
其基本原理是：将一束激光投射到物体表面，根据物体表面的形状和位置变化，反射光会发生偏转，通过测量偏转角度和距离变化，可以推算出物体表面的轮廓信息。
三、系统构成激光三角法物体轮廓的三维测量系统主要由激光器、光学镜头、图像传感器、计算机等部分组成。
其中，激光器用于产生激光束；光学镜头用于将激光束投射到物体表面并收集反射光；图像传感器用于捕捉反射光的光斑图像；计算机则负责处理图像数据，提取出物体表面的轮廓信息。
四、工作流程1. 激光器发出激光束，经过光学镜头投射到物体表面。
2. 反射光经过光学镜头收集后，形成光斑图像，被图像传感器捕捉。
3. 计算机对光斑图像进行处理，提取出光斑的形状和位置信息。
4. 根据激光三角法的原理，计算机推算出物体表面的轮廓信息。
5. 将测量结果以三维模型的形式呈现出来。
五、系统优缺点优点：1. 高精度：激光三角法具有较高的测量精度，能够满足大部分工业应用的需求。
2. 高效率：系统可以快速地获取物体表面的轮廓信息，提高工作效率。
3. 非接触式：系统采用非接触式测量，不会对物体造成损伤。
4. 灵活性强：可以适用于各种形状和尺寸的物体测量。
缺点：1. 对环境要求较高：如光线、温度等会影响测量结果。
2. 对操作人员技能要求较高：需要专业人员进行操作和维护。
3. 无法测量透明或反光性强的物体。
六、未来发展趋势随着科技的不断发展，激光三角法物体轮廓的三维测量系统将朝着更高的精度、更快的速度、更广泛的应用领域发展。
解析基于激光测距仪的高精度距离测量技术激光测距仪是一种广泛应用于工程测量和科学研究领域的高精度测距设备。
它利用激光束的光学特性和精密测量技术，可以实现对目标物体距离的快速、准确测量。
本文将对基于激光测距仪的高精度距离测量技术进行详细解析。
首先，我们来看激光测距仪的工作原理。
激光测距仪通过发射一束激光束并接收反射回来的光信号来计算目标物体的距离。
当激光束照射到目标物体上时，一部分光会被目标物体吸收，而另一部分光会反射回测距仪中的接收器。
通过测量从激光发射到接收器接收到反射光束之间的时间差，再结合光在真空中的传播速度，就可以计算出目标物体到测距仪的距离。
然而，实际的测量过程中会受到多种因素的影响，导致测量结果产生误差。
其中一个重要因素是光信号在传输过程中的衰减。
由于光在空气中的传输会受到大气的吸收和散射的影响，随着距离的增加，激光束的能量会逐渐减弱。
为了解决这个问题，现代激光测距仪通常采用调制技术，通过对激光信号进行调制，然后在接收端解调来提高测量精度。
另一个影响距离测量精度的因素是光束的扩散和散焦效应。
激光束在传播过程中会由于光的波动特性而产生扩散，导致光束在目标物体上的聚焦效果降低。
为了克服这一问题，激光测距仪采用了高度精确的光学聚焦系统，通过调整激光束的聚焦参数，使光束能够更好地聚焦在目标物体上，从而提高测量精度。
除了上述影响因素外，激光测距仪本身的技术参数和系统设计也会对测量精度产生影响。
激光测距仪的发射功率、接收器的灵敏度以及测量系统的噪声水平等参数都会影响测量的准确性。
因此，在选择激光测距仪时，需要根据具体应用场景和测量要求进行合理选择，并进行系统校准和误差修正等操作，以确保测量结果的精度和可靠性。
总的来说，基于激光测距仪的高精度距离测量技术是一种非常重要的测量方法。
它在工程测量和科学研究领域具有广泛的应用前景。
通过对激光测距仪的工作原理、影响因素以及系统设计等方面的解析，我们可以更好地理解激光测距仪的测量原理和技术特点，为实际应用提供科学的指导。
脉冲激光三角法测距系统设计论文摘要：本文实现了一种脉冲激光二极管驱动下的基于PSD器件的激光三角法测距系统，测量范围3m～5m，实际测距精度优于10cm。
这一课题证明：使用脉冲激光二极管作为激光源，是可以实现激光三角法的米级测程、厘米级精确测距的，这一技术方案有应用于激光引信的潜力。
因为激光波长远远小于无线电波，激光测距不但可以达到远高于无线电测距的测距精度，同时还具很强的抗电磁干扰能力[1]。
近年来，随着激光半导体技术的迅猛发展，激光探测装置的体积、重量、功耗、成本大幅下降，在国内外武器系统中得到广泛应用[2][3]。
这其中，激光引信就是最为成功的应用之一。
定距精度达到1m以内，近炸引信领域内目前只有激光近炸引信可以做到。
现有的激光近炸引信的探测体制，主要有脉冲定距、调频连续波、相位法等几种，而实际装备的激光近炸引信，基本上都是脉冲定距体制。
但脉冲定距精度很难做到1米以内，如迫弹用激光近炸引信PX581其定距精度只有1m. 而相位法、调频连续波体制虽然能达到厘米级甚至更高的测距精度，但都属于正弦连续波调制，会受到多普勒效应影响，所以不适合应用近炸引信这种动态测距场合。
针对以上背景，本文提出了“脉冲激光三角法”测距体制，将脉冲激光二极管与基于PSD器件的激光三角法测距技术相结合，实现了测量范围3m～5m、测距精度优于10cm的激光近场测距。
1 系统硬件设计激光发射电路使用专用MOS管驱动芯片EL7104来驱动MOS管PMV213SN，作为电子开关控制激光管905D1S3J09UA。
放大器选择AD公司的AD8062双运放，第一级接成互组放大器，放大增益为1kΩ；第二级、第三集接成电压放大器，第一路的电压增益为16，第二路因为信号较弱，电压增益选为48。
信号采集使用TI公司的14位ADC芯片ADS7946，使用标准电压芯片REF5040提供电压参考。
经过ADC芯片的转换后，信号幅值通过SPI总线输出给微处理器芯片，经过计算即得到目标距离。
激光测距三角系统在被测物体外表上方,用一束激光以一定的角度照射,激光在物体外表发生反射或者散射,在另一个角度用成像系统对激光反射或散射光进展会聚成像,被测物体上激光照射所产生的光斑的位置变化,光反射或散射的角度也会变化,用光学系统对光线进展会聚,光斑成像在CCD或者PSD位置传感器上,沿激光方向当被测物体发生移动时,位置传感器上的成像光斑就会发生移动,其位移对应物体移动距离,从而间接的实现激光测量。
由于入射和反射光构成一个三角形,对光斑位移的计算,几何三角和激光器运用其中,所以这种方法被称为激光三角测量法。
2.系统组成图1 光学系统结构图光学器件：AL0650P2尾纤型激光器A414-光纤准直器650BP35-OD3T0E02窄带滤光片DLB-10-25PM的双胶合透镜系统软硬件设计：电路局部以AVR单片机为核心的硬件电路,包括线阵CCD驱动电路、CCD信号处理电路,以与以单片机为核心的测量、显示电路,根本满足系统测量精度和在线检测的要求。
图2 系统硬件框图软件模块包括单片机对线阵CCD的驱动、信号数据二值化、单片机采集处理和发送程序,控制LCD显示测量结果。
主程序的结构为:(1)开始,LCD液晶显示屏点亮,初始化单片机和显示器。
(2)等待外部按键的幵始命令。
(3)开始命令发出后,执行CCD驱动程序、脉冲计数填充和采集程序(4)关闭计数器,控制LCD显示数据。
3.系统CCD本系统为微位移检测装置,即通过测量被测物体在CCD上成像的像点移动来测量物体的位移,所以选用线阵CCD。
考虑到测量系统应该要满足实时测量要求,并且有较好的动态X围,所以要求系统至少1kHz的响应频率,要求CCD有较好的转移速率,最终选定了 TCD1206SUP。
其驱动波形如下，本系统采用ATmegal6单片机最小系统对CCD进展驱动，另外单片机在小数据处理和LCD控制方面也足以胜任。
图3 TCD1206SUP驱动脉冲波形图4.信号处理电路（1）差分放大电路考虑到CCD的输出信号频率较高(1MHz),所以在对输出信号进展放大处理的时候,要选用通频带较宽的运算放大器,且在本设计中选用的CCD输出信号包含两路输出,需对其进展差分放大处理。
红外PSD距离测量系统总体设计1 PSD原理1.1 一维PSD 工作原理图1 为一维PSD 的工作原理图, 它的受光面为P- Si( P 型硅) , 同时也是个均匀电阻层。
设1, 2 两电极间距离为2L。
如果入射光点位于A 点, 则电极0的电流I0 等于电极1 的电流I1 和电极2 的电流I2 之和, 即:I0=I1+I2电极1, 2 输出的光电流I1 和I2 与A 点至电极1, 2 的距离成反比, 即I1=I0*(L-XA)/2LI2=I0*(L+XA)/2L则：XA=L*(I2-I1)/(I1+I2) (1)用式(1) 即可确定光斑能量中心对于器件中心的位置XA, 它只与I1, I2的和、差及比值有关, 而与总电流I0 无关( 即与入射光通量的大小无关) 。
1.2 二维PSD 工作原理二维PSD 有5 个电极引出线, 其工作原理见图2。
图2 二维PSD工作原理图入射光斑坐标可由下式计算:X=L*(I2-I1)/(I1+I2)Y=L*(I4-I3)/(I3+I4)2.位置测量系统原理分析应用PSD 进行非接触式位置测量是根据光学三角法测距的原理进行的,其结构见图3。
光源发出的光经发射透镜L1聚焦投射到待测物体上,部分反射(散射)光由接收透镜L2 成像到一维PSD上, 若透镜L1和L2的中心距为b,透镜L2到PSD表面之间的距离为f。
聚焦在PSD表面的光点距PSD中心的距离为X,则根据相似三角形PAB和BCD,得:D=b·f/X(2)将式(1)代入式(2),即可知物体位移尺寸的变化3 位置测量系统的硬件分析3.1 PSD器件的选择国外对PSD的原理及应用研究较早,加上欧美、日本等国家发达的半导体工业, 因此这些国家生产的PSD 器件性能稳定, 精度高, 已经形成了系列化的成熟产品。
其中, 日本滨松光子学公司生产的S 系列PSD 产品, 在国内应用较为广泛。
结合PSD 的性能参数、测距的影响因素及注意事项, 这里采用S3932 型PSD, 其响应速度为3 μs, 分辨率为0.3 μm,有效敏感区为1×12 mm2。
三维激光测量技术的原理与使用方法激光测量技术是一种高精度、高效率的测量方法，在工业生产、建筑设计以及科学研究中被广泛应用。
其中，三维激光测量技术作为激光测量技术的一种重要形式，具有更高的精确度和全面性。
本文将介绍三维激光测量技术的原理与使用方法。
一、三维激光测量技术的原理三维激光测量技术是通过测量物体与激光束的相互作用来确定物体表面的点坐标，进而建立物体的三维坐标系统。
其基本原理可以概括为以下几点：1. 激光测距原理：三维激光测量技术主要是基于激光测距原理实现的。
激光器发出的激光束照射到物体上，激光束被物体表面反射后再由激光接收器接收。
通过测量激光束的往返时间，并结合光速的知识，可以计算出激光束从发射到接收的时间，从而得到物体表面的点到激光器的距离。
2. 多点定位原理：三维激光测量技术的另一个重要原理是多点定位原理。
通过在物体表面上布置多个接收器，可以同时接收到多个反射激光束，从而确定物体表面的多个点的坐标。
而通过这些点的坐标，可以建立起物体的三维坐标系统。
3. 反射率校正原理：物体表面的反射率对激光测量结果有一定的影响。
在进行激光测量时，常常需要对物体表面的反射率进行校正，以得到更准确的测量结果。
一般来说，物体表面越光滑，其反射率就越高，对激光的反射也就越强。
二、三维激光测量技术的使用方法三维激光测量技术在实际应用中有多种方法和步骤，可以根据具体需求选择不同的使用方式。
1. 扫描法：三维激光测量技术可以通过扫描法获取目标物体表面的三维信息。
首先，在测量区域内设置扫描器和接收器，扫描器会以一定的速度扫描整个区域，同时记录接收到的反射激光束信息。
然后，将接收到的数据进行处理和分析，得到物体表面各个点的三维坐标数据。
2. 三角测量法：三角测量法是三维激光测量技术中常用的一种方法。
在进行测量之前，确定基准点和测量点的坐标，通过测量激光束与基准点和测量点的夹角，以及激光束与基准点之间的距离，可以利用三角函数计算出测量点的三维坐标。
一种激光三角测距光学系统的设计方法激光三角测距光学系统是一种常用的测量技术，用于测量目标物体与测量仪之间的距离。
该系统基于三角关系原理，通过测量物体上的特定点反射回来的激光信号的时间来计算距离。
本文将介绍一种激光三角测距光学系统的设计方法。
系统设计的第一步是确定所需的测量精度和距离范围。
这将决定激光器的功率和探测器的灵敏度。
一般来说，测量精度越高，功率和灵敏度要求就越高。
系统中最关键的组件是激光器和探测器。
激光器必须能够发射连续的激光束，并具有稳定的输出功率和短脉冲宽度。
探测器需要具有高灵敏度和快速响应时间，以捕获反射的激光信号。
接下来，确定激光器和探测器的工作波长。
常见的选择是红外激光器，因为红外波长的激光在大气中传播的损耗较小，并且对目标物体的反射光不会产生干扰。
系统的下一个重要组件是光路系统。
光路系统由凸透镜、反射镜和光栅组成，用于聚焦激光束、收集目标物体反射的激光信号，并将其转化为电信号。
设计光路系统时，需要考虑测量范围和物体的大小。
物体越远，激光束经过光路系统后会扩散得越大。
为了确保光束能够覆盖整个目标物体，可以使用可调焦距的凸透镜或反射镜。
在系统中加入散斑光源也是一种常用的设计方法。
散斑光源产生的散斑图案可以提高距离测量的精度。
通过测量散斑图案的形状和大小，可以更准确地计算距离。
在系统中加入滤光片也是必要的。
滤光片用于过滤掉环境光和其他干扰光束，从而提高信噪比和精度。
最后，系统需要一台计算机或微控制器来处理接收到的激光信号，并计算目标物体与测量仪之间的距离。
计算过程通常基于激光脉冲与接收到的反射信号之间的时间差。
设计完成后，需要进行系统的调试和校准。
校准过程中需要测量已知距离的标准物体，从而确定系统的测量误差，并进行校正。
总结起来，激光三角测距光学系统的设计方法包括确定测量精度和距离范围、选择合适的激光器和探测器、设计光路系统、加入散斑光源和滤光片，并进行系统的调试和校准。
这些步骤将确保系统能够准确地测量目标物体与测量仪之间的距离。
激光三角法
激光三角法是基于激光原理的测量技术，用来测量地形高程和距离。
它使用激光扫描仪发射出一束激光光束，并通过棱镜分割成多个激光点，绘制出一个三角形或多边形的形状，然后再收集反射回来的激光信号，根据激光信号的反射时间来计算出相应的距离和高程数据。
激光三角法的优点是能够快速、准确地测量出地形数据，并且可以实现对大范围地形数据的测量。
激光三角法测量方式主要包括激光扫描仪、棱镜、空间反射器三大部分。
激光扫描仪是激光三角法的核心，它将激光信号发射出去，并通过棱镜分割成多个激光点，绘制出一个三角形或多边形的形状。
而空间反射器则是反射这束激光信号的物体，它的作用是将激光信号反射回接收端，同时根据激光信号反射时间来计算出相应的距离和高程数据。
首先，激光扫描仪将激光信号发射出去，并通过棱镜分割成多个激光点，绘制出一个三角形或多边形的形状；随后，这些激光点将会反射回接收端，接收端会记录下激光信号反射时间，根据反射时间计算出相应的距离和高程数据；最后，利用上面计算出的距离和高程数据，来绘制
出地形图。
激光三角法也可以用来测量建筑物的高度和距离，以便更好地评估建筑物的安全性。
激光三角法有很多优点，它可以快速、准确地测量出地形数据，可以实现对大范围地形数据的测量，而且测量出来的数据精度非常高，可以达到0.1mm的精度水平，这也是一种非常可靠的测量技术。
此外，激光三角法可以实现实时监控，可以及时发现地形变化，从而避免灾害发生。
总之，激光三角法是一种非常有效的测量技术，可以快速、准确地测量出地形数据，而且具有良好的精度和可靠性，它的应用已经深入到地形测量、建筑物高度测量、实时监控等领域，发挥着重要的作用。
利用PSD提高激光三角法在线测量的精度
金世俊;黄惟一
【期刊名称】《自动化仪表》
【年(卷),期】1998(019)004
【摘要】介绍了一种新型光点位置传感器（ＰＳＤ）的工作原理与特点，叙述ＰＳＤ在激光三角法测量位置的应用，还介绍系统的总体设计及各单元工作原理，提出了ＰＳＤ在应用中存在的问题及对策。
【总页数】4页(P14-16,20)
【作者】金世俊;黄惟一
【作者单位】东南大学;东南大学
【正文语种】中文
【中图分类】TG806
【相关文献】
1.激光三角法测量误差分析与精度提高研究 [J], 吴剑锋;王文;陈子辰
2.利用神经网络的零件在线测量与精度分析 [J], 熊银根;张光昭
3.提高激光三角法测量精度的新方法 [J], 钱晓凡;吕晓旭;钟丽云;黄守江
4.PGNAA煤质在线测量中同时提高C、O和其它元素测量精度的慢化体模拟（英文） [J], 单卿;蔡平坤;褚胜男
5.一种提高激光三角法薄板在线厚度测量精度的方法 [J], 王军红;江虹;毛久兵因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
激光三角测距法原理、系统和精度分析目录1 三角测距方式 (2)2 激光三角法原理分析 (4)3 激光三角法距离计算 (5)4 激光三角法精度分析 (6)5 系统探测能力的影响因素 (9)5.1 PSD接收光功率对系统探测能力的影响 (9)5.2光能质心对探测能力的影响 (16)5.3像点弥散斑对系统探测能力的影响 (19)激光三角法作为目前一种非常重要的非接触式测量方法，广泛运用于物体位移、厚度和三维面形等方面的测量。
激光三角法利用一束激光经光学系统调节后照射到被测物体表面，形成一小光斑，经过被测物体表面散射后通过接收物镜聚焦成像在光电探测器的接收面上。
被测点的位移信息由该光点在探测器的光接收面上所形成的像点位置决定。
当被测物体移动时，光斑相对于接收物镜的位置发生变化，相应的其像点在光探测器接收面上的位置也将发生改变，根据其像点位置的变化和测量系统的结构参数可求出被测点的位移信息。
由于入射光线和反射光线构成一个三角形，所以该方法被称为激光三角法。
1 三角测距方式系统三角结构方式初步选定采用直入射法垂直接收屏方式。
对于本系统，接收物镜面几乎与散射光光轴垂直，接收物镜光轴与入射光光轴的夹角θ角非常小，计算出只有约1.14度，在一般的机械零件加工和安装调试过程中这么小的角度是很难实现的，而且此时接收物镜也很难在普通光学支架上定位，故将垂直接收方式的结构设计为以下形式：图1 改进型垂直接收屏方式原理图改进型方式中，接收物镜光轴平行于入射光轴，并与物面散射光光轴成θ角，接收物镜与光电探测器接收面平行。
光束i垂直入射到移动物面上并与接收物镜的主光轴相交于位于M平面上的O点，称M平面为零参考平面，O点在像屏上的像点是O’点。
移动物面上的A点和参考平面上的O点经过漫反射和半漫反射后通过透镜分别成像在光电传感器P上的A’点和O’点。
A点相对于零参考平面M的位移量记为∆，A点的位移计算公式为：θδθθcos sin cos 120+=∆d d (1) 与垂直接收屏接收方式相比，位移计算公式中多了一个系数θ2cos此时，焦距公式为sd f 1111-= (2) 由此推导出精度公式：)11()(cos sin )cos cos (222210220s f ds s s d d d d d +∆-=∆-=∆θθθθδ (3)在相同焦距和系统宽度条件下，比垂直接收方式相对比，三种颜色曲线代表不同的接收物镜焦距，如图2。
-500-400-300-200-1000100200300400500工作距离(mm)精度图2 改进型垂直屏接收方式与未改进对比图中，三组曲线分别代表了三组不同的接收物镜焦距。
“＋”、“○”和“☆” 分别为mm f 15=、mm f 20=和mm f 25=，实线曲线代表垂直屏接收方式的精度曲线，带符号曲线代表改进方式的精度曲线。
由图2可知，与垂直接收屏方式相比，改进后的系统测量精度与之前并无明显差异。
证明在此种结构方式下，系统精度满足项目要求。
假设PSD 最大分辨率为m μ3.0，接收物镜焦距为mm f 20=，系统测量的最低精度为mm m 1.23.07000=⨯μ，则在测量范围内均可以满足系统测量精度的要求。
激光三角法(Laser Triangulation)是激光近场探测技术的一种，也是激光技术在工业测试中的一种较为典型的测试方法。
由于该方法具有结构简单、测试速度快、实时处理能力强、使用灵活方便等特点，与其它非接触方法相比，这种探测方法具有更大的偏置距离和测量范围，对待测表面要求较低。
因此，激光三角法在长度、距离以及三维形貌等检测中有着广泛的应用。
2 激光三角法原理分析光学三角法的基本原理是依据透镜的横向放大特性，如图所示，当物点由1A 移动到2A ，对应像点由'1A 移动到'2A ，当透镜的横向放大率为β时，可以得到''1212A A A A β=，利用透镜的这个特性，便可以对位移进行放大和缩小的转换。
A2'图：透镜的光学成像特性实际测量示意图如下所示，光源发出的光经会聚透镜投射到被测物体表面，其漫反射光经成像透镜形成光斑成像在传感器上。
散射光斑的中心位置由传感器与被测物体表面之间的距离决定。
被测物体的位移改变引起传感器上成像光斑产生位移，而光电检测器件输出的电信号与光斑的中心位置有关，通过对光电检测器件输出的电信号进行运算处理，就可获得传感器与被测物体表面之间的距离信息。
图：装置测量示意图3 激光三角法距离计算按照入射光线与法线夹角的不同，单点式激光三角法测量通常可分为直射式和斜射式两种结构，如图所示。
在图中a ，激光器发出的光线，经过会聚透镜聚焦后垂直入射到被测物体表面上，物体移动或者其表面发生变化，则会导致入射点沿入射光轴的移动。
入射点处的散射光经接收透镜入射到光电位置探测器上。
若光点在成像面上的位移为'x ，则被测面在沿轴方向的位移为''sin cos ax x b x θθ=- 式中，a 为激光束光轴和接收透镜光轴的交点到接收透镜前主面的距离；b 是接收透镜后主面到成像面中心点的距离；θ是激光束光轴与接收透镜光轴之间的夹角。
图所示为斜射式三角法测量原理图。
激光器发出的光线和被被测面的法线成一定角度入射到被测面上，同样地，物体移动或其表面变化，将导致入射点沿入射光轴的移动。
入射点处的散射光经接收透镜入射到光电位置探测器上。
若光点在成像面上的位移为'x ，则被测面在沿法线方向的移动距离为()()'1'1212cos sin cos ax x b x θθθθθ=+-+式中，1θ是激光束光轴与被测面法线之间的夹角；2θ是成像透镜光轴与被测面法线之间的夹角。
从图中可以看出，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，而直射式却可以。
因此，当被测面的法线无法确定或被测面面形复杂时，只能采用直射式结构。
x ’’4 激光三角法精度分析激光三角法测量技术的测量精度受传感器自身因素和外部因素的影响。
传感器自身影响因素主要包括光学系统的像差、光点大小和形状、探侧器固有的位置检测不确定度和分辨率、探测器暗电流和外界杂散光的影响、探测器探测电路的测量准确度和噪声、电路和光学系统的温度漂移等。
测量精度的外部影响因素主要有被测表面倾斜、被测表面光泽和粗糙度、被测表面颜色等。
这几种外部因素一般无法定量计算，而且不同的传感器在实际使用时会表现出不同的性质。
因此在使用之前必须通过实验对这些因素进行标定。
下面对激光三角法的探测精度做定量的分析。
如下图所示，可将上面得到的距离公式细化，当物距m x x ≤时 222()tan tan()m l m m m d x x d x y f f f f x x d x x x d δϕθ-∆=⋅=-⋅=⋅=⋅⋅+-∆⋅+当物距m x x ≥时 f d x x x x d f f y m m r 2)()tan(tan +⋅-⋅=⋅-=⋅=ϕθδ令0y =0，l y <0，r y >0得 y x d f d y x d f x m m ⋅-⋅⋅+⋅⋅=2在理想成像条件下，探测器上所得光斑为一物点，对式求微分得：222()()m m df d x dx dy df yx +=⋅- 将1.1式代入1.3式，得：222()()m m xx d dx dy df d x +=⋅+ 上式即为理想成像条件下的成像精度表达式。
分析上式可以得到：（1）1dx f∝，精度与焦距成反比。
焦距越大的系统误差越小，精度越高； （2）2~dx x ∝，精度与物距的平方成正比，物距越大，精度近似平方倍数地下降；（3）dx dy ∝，精度与位置探测器分辨率成正比，使用分辨率高的位置探测器可以获得更高的精度；（4）当m x nx =时，期望在x 处获得dx 的最小值即最高的精度，则221[3(1)2m d n x =-⋅ 特别的，当要求在m x x =处的精度尽量好时，需要满足m d x =即位置探测器与光源的距离与物距相当。
通常条件下这一条件是很难满足的，这也对系统精度的提高带来了困难。
除此之外，组成测量系统的光学部件本身也会带来误差，这些误差主要来源于球差、像差、象散、场曲和畸变等，它们会使实际成像点偏离理想成像点。
而这些误差主要依靠制造工艺的提高来消除或减小。
除光学部件以外的其他影响测量精度的因素主要有这样几点：（1）测量环境，测量环境的温度和湿度会使空气折射率分布不均匀，激光束发生弯曲；（2）发射光强及光束直径大小，激光束光强分布不均匀会使散射光斑的信号强度分布出现毛刺、多峰和中心偏离等现象，使光敏元件的世纪成像中心与理论中心偏离，带来测量误差；激光束信号太强或太弱都会使散射光斑的光强超过光敏元件感知范围，造成测不到数据。
光束直径过大，被测物体表面的光斑受到被测物体表面特性影响大，散射光斑光能质心与光斑几何中心不重合；若光束直径过小，则散射光相对于反射光来讲，散射光能量分布若，光电检测器件将检测不到信号；（3）被测物体表面特性，被测表面的光泽和粗糙度对测量结果的影响与发射光强相似，关系到散射光斑的形状和光强分布。
粗糙度值较低时，会使激光束在产生漫反射的同时发生较强的镜面反射，反射光强常会引起较大测量误差；粗糙度过大，表面凸凹不平，则激光束照射到表面凹凸顶处或凹凸边界时，光斑形状发生较大的变化，会引起光敏元件输出值不稳定，甚至出错报警；（4）表面颜色的变化会造成测量结果的差异；（5）表面倾斜角，随着被测表面倾斜角的不同，入射光点所产生的散射光空间分布将发生变化，从而使接收透镜在单位立体角、单位时间内接收到的光能量发生变化。
这就使得光电接收面上的像光斑光能质心相对其几何中心产生偏移。
5 系统探测能力的影响因素在建立了激光三角测距系统基本系统结构模型后，需要对可能影响系统探测能力的因素进行分析和讨论，并通过总结各个影响因素之间的相互关系，确定一个优化的系统参数和结构。
5.1 PSD接收光功率对系统探测能力的影响PSD接收光功率的强弱直接决定了系统精度。
因为PSD存在暗电流和外界杂散光的影响，如果接收光功率过低，会导致信噪比减小，系统测量精度降低。
以下是通过光散射理论，对PSD接收光功率进行计算及PSD接收光功率与系统参数的关系进行理论计算和分析。
根据表面光散射理论，激光照射到参考物面上的O点处将产生散射光场。
接收物镜将入射到其上的散射光会聚到光电探测器的接收面上形成像光斑。
像光斑在非聚焦情况下成弥散斑形式且其光强分布是不均匀的。
弥散斑尺寸对系统探测能力的影响的讨论见下节。
对于光敏传感器PSD而言，PSD的光电输出由像光斑的等效光能质心决定。
