激光三角测距法是一种低成本的激光雷达设计方案，可以获得高精度和高性价比的应用效果，已成为室内服务机器人导航的首选方案。本文将对激光雷达的核心部件进行介绍，重点介绍基于激光三角测距法的激光雷达原理。激光雷达的四大核心部件激光雷达主要由四个核心部件组成：激光器、接收器、信号处理单元和旋转机构。激光：激光是激光雷达中的激光发射机构。在运行期间，它以脉冲形式亮起。以硅烷科技的RPLIDARA3系列雷达为例，每秒开关16000次。接收器：激光器发射的激光照射到障碍物后，反射光会通过障碍物的反射，通过透镜组汇聚到接收器上。信号处理单元：信号处理单元负责控制激光器的发射，并对接收器接收到的信号进行处理。根据这些信息计算目标物体的距离信息。旋转机构：以上三个部件构成了测量的核心部分。旋转机构负责将上述核心部件以稳定的速度旋转，从而实现对平面的扫描，生成实时的平面信息。激光三角法原理目前，激光雷达的测量原理主要有脉冲法、相干法和三角法。脉冲法和相干光法对激光雷达的硬件要求较高，但测量精度远高于激光三角测量法。因此，多用于军事领域。激光三角测距法以其成本低廉、精度满足大多数商用和民用要求而受到广泛关注。激光三角测量法主要是用一束激光以一定的入射角照射被测目标，激光在目标表面发生反射和散射，在另一个角度，用透镜将反射的激光会聚成图像，光点成像在位置传感器上的CCD（Charge-coupledDevice，光敏耦合元件）上。当被测物体沿激光方向移动时，位置传感器上的光点会发生移动，其位移量对应于被测物体的移动距离。因此，通过算法设计，可以根据光斑位移距离计算出被测物体与基线的距离。价值。由于入射光与反射光构成三角形，光斑位移的计算采用几何三角定理，因此该测量方法称为激光三角测距法。根据入射光束与被测物体表面法线的夹角关系，激光三角测距法可分为倾斜式和直接式两种。1.直接激光三角测距法如图1所示，当激光束垂直于被测物体表面，即入射光与被测物体表面法线共线时，为直射激光三角测量法。2、倾斜激光三角测距法当入射激光束与被测物体表面法线的夹角在光路系统中小于90°时，为倾斜入射法。图2所示的光路图是激光三角测量的斜光路图。激光器发射的激光与被测物体表面法线成一定角度入射到被测物体表面，反射（散射）光在B处被透镜会聚成像，最后由感光单元。从图2可以看出，入射光AO与基线AB的夹角为α，AB为激光器中心与CCD中心的距离，BF为镜头焦距f，D为被测物距基线成像极限位置无限远时感光单元上的反射光。DE为感光单元上的光斑距离极限位置的位移，记为x。当系统光路确定后，α、AB、f均为已知参数。由光路图中的几何关系可知，△ABO∽△DEB具有边长关系：那么易知，在确定系统的光路时，CCD位置传感器的一个轴可以是平行于基线AB（假设为y轴），则算法得到的激光光斑的像素坐标为（Px，Py），可以得到x的值：其中CellSize为单个的大小感光单元上的像素点，DeviationValue为像素点计算出的投影距离与实际投影距离x量的偏差。当被测物体与基线AB发生相对位移时，x变为x。由以上条件，可以得到被测物体的移动距离y如下：写在最后，无论是直射还是斜射激光三角测量法，都可以实现。对被测物体进行高精度、非接触式测量，但直射光束的分辨率不如斜光束高。硅烷科技的RPLIDAR系列激光雷达也采用了倾斜激光三角测距方式。基于硅烷科技独有的RPVision3.0激光测距引擎，每秒测距动作可达16000次。测距半径，高达0.225°角分辨率。在每次测距过程中，RPLIDAR系列激光雷达都会发射经过调制的红外激光信号，激光信号击中目标物体后产生的反射光会被RPLIDAR的视觉采集系统接收，然后由内置的DSP进行处理RPLIDAR通过传感器实时计算，被照射目标物体与RPLIDAR之间的距离和当前角度信息会从通讯接口输出。RPLIDARA3M1工作原理示意图在电机机构的驱动下，RPLIDAR的测距芯会顺时针旋转，从而实现对周围环境的360度全方位扫描和测距检测。
