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《西安工业大学》 2018年
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基于CCD激光三角法测距系统的设计与实现

宋宇健  
【摘要】:非接触测距技术作为推动工业、科技发展的基础技术之一,近年来发展迅速。但和欧美等发达国家相比,我国传统的激光三角法测距设备,存在测量精度偏低、电路结构复杂、成本较高等缺点。为此,本课题应用ARM Cortex-M3内核芯片、CCD传感器模块,设计了一种精准实用、成本较低,功能齐全的激光三角法测距系统。首先,本文研究了激光三角法测距系统的测量原理,确定了以满足Scheimpflug条件下的直射光激光三角法为光学系统设计方法,并阐述了测距系统的设计思路和工作流程。其次,研究了测距系统的光学系统结构,确定了光学参量,应用MATLAB软件分析了光学参量对测距系统性能的影响。对光学参量建模,提出一种利用非线性规划和蒙特卡洛模拟确定激光三角法光学参量的方法。利用这种方法既可缩短获取参数的时间,又可择优选择光学参量。第三,设计了测距系统的硬件电路并制作完成了PCB样板。本文选用基于ARM Cortex-M3内核的STM32F103ZET6芯片作为整个系统的主控制器,并在芯片最小系统的基础上添加了LED提示灯、模式按键、串口模块、AT24C02数据存储芯片、LCD12864屏幕等外围器件完成电路设计以达到预期功能。第四,在Keil MDK5.20开发环境下,完成了测距系统的嵌入式软件程序编写。软件程序主要包括:CCD传感模块驱动程序、数据处理整合程序、光斑中心定位程序、距离计算程序、按键扫描程序、串口通信程序、24C02数据存储程序、LCD显示程序等。最后,完成了测距系统的功能调试和系统标定。标定后,工作模式一的测量起点为87mm,量程为50mm,测量数据使用傅里叶三次拟合后均方根误差为0.0436mm;工作模式二的测量起点为138mm,量程为280mm,测量数据使用傅里叶八次拟合后均方根误差为0.1820mm。整个测距系统集控制、测量、显示为一体,可不使用上位机而独立完成测距工作,可保存测量数据,实用性较高。
【学位授予单位】:西安工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TN249

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孙波;王晓艳;;CCD图像传感器和CMOS图像传感器的比较研究[J];信息通信;2015年12期
2 曾畅;方强;吴军;朱勇猛;关静;;蒙特卡洛模拟法在复杂系统可靠性仿真中的应用研究[J];四川兵工学报;2015年09期
3 李兵;孙彬;陈磊;魏翔;;激光位移传感器在自由曲面测量中的应用[J];光学精密工程;2015年07期
4 廖平;蔡玉鑫;;改进型相位式激光测距电路的设计[J];激光与红外;2013年04期
5 缑宁祎;张珂殊;;高速相位式激光测距数字鉴相方法仿真与实现[J];红外与激光工程;2012年09期
6 黄战华;罗曾;李莎;原珏;蔡怀宇;朱猛;;激光三角法大量程小夹角位移测量系统的标定方法研究[J];光电工程;2012年07期
7 李朋;高立民;吴易明;刘爱敏;;加权质心法亚像元定位误差研究[J];电子测量技术;2011年06期
8 王海;王辉林;钱彬森;;单点激光三角测量系统不确定度评定[J];工具技术;2011年03期
9 陶珺;张霞;;光纤传感系统中光斑中心亚像素定位算法[J];计算机工程;2010年19期
10 孙军利;赵辉;陶卫;;具有亚像素级定位精度的激光三角测距新算法[J];激光杂志;2006年04期
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1 李雷;激光器中的自调制及不稳定性研究[D];山东大学;2013年
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1 侯良策;基于激光三角法的室内测距系统研究[D];杭州电子科技大学;2017年
2 严培辉;高精度脉冲激光测距关键技术研究[D];长春理工大学;2017年
3 耿捷;激光测距研究与设计[D];北方工业大学;2016年
4 刘珍珍;便携式线阵CCD综合测量仪的设计与实现[D];重庆大学;2016年
5 刘勇为;基于STM32单片机的太阳能电池测试系统研究[D];华中科技大学;2016年
6 张小艳;基于激光三角法的表面粗糙度测量[D];内蒙古工业大学;2016年
7 成洪川;基于表面损伤深度的无损测量系统研究[D];青岛理工大学;2015年
8 陶柳;基于全相位谱分析鉴相的高精度脉冲相位式激光测距系统研究[D];西安电子科技大学;2015年
9 何晓敏;高精度激光三角测量距离系统的研究与设计[D];兰州交通大学;2015年
10 鲍佳男;短程高精度测距技术研究[D];西安工业大学;2014年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 连月勇;张超;谢宗特;;星点亚像元细分定位精度分析[J];测绘科学技术学报;2015年06期
2 谢文锋;李孟麟;周维虎;李锋;任建峰;;基于欠采样谱分析的激光拍频相位式测距方法[J];激光与红外;2015年10期
3 温荷;万里;陈苏;徐汛;;数字图像位移测试系统设计与开发[J];实验技术与管理;2015年08期
4 黎静;姚灿;贺昌辉;杨华兵;;空中平台对空间目标的高精度激光测距公式[J];空军预警学院学报;2015年02期
5 苏成志;顾元峰;张斯程;王恩国;李振辉;;齿轮表面倾斜对测量精度的影响及校正[J];制造业自动化;2015年05期
6 牛瑞;王昱;;背景预测与目标标记法结合的星图星点提取算法[J];测绘科学;2015年02期
7 郑大青;陈伟民;陈丽;李存龙;章鹏;;基于幅度调制的连续微波雷达测距研究[J];电子与信息学报;2015年01期
8 鲁植雄;金文忻;金峰;姜春霞;刘奕贯;徐浩;王中云;;非接触式激光地面不平度仪的设计与试验[J];南京农业大学学报;2015年03期
9 姜春霞;鲁植雄;徐浩;周晶;Willen B.Hoogmoed;;农业土壤表面不平度分形维数计算方法的对比与分析[J];南京农业大学学报;2015年01期
10 陈睿莹;张正华;刘学;尹丝;邵珠要;;移动机器人激光测距中微弱信号的检测与分析[J];电子世界;2014年16期
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1 沈洪斌;基于晶体受激拉曼散射的双波长激光器与新型钠黄光激光器研究[D];山东大学;2015年
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1 高鹏鹏;基于Colpitts混沌的无线电测距方法研究[D];中北大学;2018年
2 李金金;基于STM32F407的牵引机控制器的设计[D];沈阳工业大学;2018年
3 翟云;脉冲式激光测距望远镜设计[D];西安工业大学;2018年
4 宋宇健;基于CCD激光三角法测距系统的设计与实现[D];西安工业大学;2018年
5 刘野;具有光强校准功能的太阳能电池多器件J-V特性自动测试系统研制[D];吉林大学;2018年
6 李松阳;基于图像传感技术的焊缝定位检测系统的研究[D];浙江大学;2018年
7 余开鹏;粮食分选机硬件系统设计与实现[D];杭州电子科技大学;2018年
8 鲍大广;基于线阵CCD的阶梯轴自动测量装置的控制系统研究[D];吉林大学;2017年
9 胡昆智;多模式激光扫描测距雷达的硬件系统设计[D];西安电子科技大学;2017年
10 梁旗;基于线阵CCD的金属表面划痕深度检测技术研究[D];燕山大学;2017年
【二级参考文献】
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1 李冬冬;王永强;许增朴;周聪玲;;激光三角法在物面倾斜时的测量误差研究[J];传感器与微系统;2015年02期
2 潘丰旻;江明;周加文;葛愿;;基于NS2的优先级队列管理算法设计[J];重庆工商大学学报(自然科学版);2014年11期
3 周月阁;叶雪荣;翟国富;;基于性能退化和Monte-Carlo仿真的系统性能可靠性评估[J];仪器仪表学报;2014年05期
4 罗莲;;模糊评判法在城市轨道交网规划中的应用[J];重庆工商大学学报(自然科学版);2014年04期
5 贺骁;刘芸江;刘梅;赵雪岩;;一种蒙特卡罗方法的改进方案[J];中国科技论文;2014年01期
6 李醒飞;姚旺;赵新华;谭文斌;王星;;多传感器测量系统的联合标定[J];光学精密工程;2013年11期
7 刘钦文;赵品伦;;基于蒙特卡罗的系统任务可靠性分析方法[J];电子产品可靠性与环境试验;2013年05期
8 廖敏辉;柴光远;;蒙特卡洛模拟法在液压系统可靠性设计中的应用[J];机床与液压;2013年11期
9 陈岳坪;高健;邓海祥;陈新;郑德涛;;复杂曲面零件在线检测与误差补偿方法[J];机械工程学报;2012年23期
10 温新;周云飞;穆海华;滕伟;;激光测量几何误差补偿算法[J];机械设计与制造;2011年09期
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1 宫振东;基于FPGA的线阵CCD成像处理系统研究[D];中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所);2015年
2 刘艳芳;三氧化钨基光电极的制备、表征和光电化学性质研究[D];上海师范大学;2015年
3 郭伟海;基于LabVIEW的硬支承动平衡机测量系统的研制[D];上海师范大学;2014年
4 王艳艳;便携式心电图检测仪设计[D];浙江工业大学;2014年
5 职广涛;调频连续波激光测距系统及其信号处理算法研究[D];天津大学;2014年
6 刘萌萌;太阳电池性能参数的提取方法和影响因素的研究[D];南昌航空大学;2014年
7 王毅;功率MOSFET的失效分析及其驱动设计[D];武汉理工大学;2014年
8 谢腾飞;稀土离子掺杂YAG激光透明陶瓷的制备及性能研究[D];上海师范大学;2014年
9 赵晟娅;高精度激光并行测距系统信号检测与处理技术[D];大连海事大学;2014年
10 吴辉;基于FPGA的图像数据采集系统的设计[D];成都理工大学;2014年
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1 张涛;;基于单片机的汽车倒车测距系统设计[J];数码世界;2017年02期
2 张雨露;;基于nRF24L01的超声波无线测距系统[J];数码世界;2017年08期
3 刘建卿;光学测距与测速的方法和装置[J];激光技术;1988年05期
4 张强武;唐露新;;连通井磁场测距系统中信号处理与传输的研究[J];计算机测量与控制;2015年01期
5 张邦成;张玉玲;王昕;韩跃营;姜艳青;;超声红外复合测距系统设计[J];制造业自动化;2011年14期
6 朱洲,李德华,关景火;结构光测距系统仿真研究[J];计算机仿真;2004年08期
7 ;汽车倒车自动测距系统[J];传感器世界;2001年11期
8 邓昌延;一种激光定标的图象测距系统[J];光电工程;2000年04期
9 何征宇;多卜勒测距系统[J];遥测遥控;1995年02期
10 陈文赛;;高安全高可靠测速测距系统的设计与实现[J];城市轨道交通研究;2018年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈先中;张争;王伟;;大量程超声波回波测距系统的研究[A];中国仪器仪表学会第六届青年学术会议论文集[C];2004年
2 陈霄祥;朱俊;石剑虹;曾贵华;;基于二阶相干的热光测距系统及其解算算法[A];第十五届全国量子光学学术报告会报告摘要集[C];2012年
3 季坚强;王笑飞;;10kV电力线路故障多端测距系统的可行性研究[A];《电气化铁道》2016年增刊[C];2016年
4 李照杰;霍伟;;移动机器人变焦双目测距系统设计及应用[A];中国数学力学物理学高新技术交叉研究学会第十二届学术年会论文集[C];2008年
5 刘利秋;田丰;;基于虚拟仪器技术的声学测距系统的研究与设计[A];2008中国仪器仪表与测控技术进展大会论文集(Ⅲ)[C];2008年
6 王荻;王洁;付小宁;;基于单目图像和方向的测距系统及性能分析[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
7 钱灿兴;;激光探测及测距系统(LIDAR)技术的应用[A];华东地区第十次测绘学术交流大会论文集[C];2007年
8 钱灿兴;;激光探测及测距系统(LIDAR)技术的应用[A];江苏省测绘学会2007'学术年会论文集[C];2008年
9 郑睿童;吴冠豪;;红外半导体脉冲激光测距系统[A];第九届全国光电技术学术交流会论文集(上册)[C];2010年
10 杨悦丰;贾晓东;刘锋;;脉冲激光测距系统回波形心小波提取算法研究[A];2006年全国光电技术学术交流会会议文集(C 激光技术与应用专题)[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前4条
1 李斌;测距系统准确找出故障点[N];中国安全生产报;2007年
2 南昌 李春玲;单片机构成的精确测距系统[N];电子报;2002年
3 本报记者 陈晨曦;张文秀铜牌得而复失[N];人民日报;2012年
4 魏星;走过不平凡[N];中国气象报;2005年
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1 邢书剑;基于多脉冲干涉的任意长绝对测距系统研究[D];天津大学;2014年
2 王焕钦;新型光电测距与三维成像技术研究[D];中国科学技术大学;2009年
3 夏玉杰;OFDMA无线接入中的测距系统关键技术研究[D];西安电子科技大学;2014年
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1 李晓璇;车载测距系统的研究与设计[D];安徽建筑大学;2018年
2 宋宇健;基于CCD激光三角法测距系统的设计与实现[D];西安工业大学;2018年
3 崔雷雷;水下平台测距系统的设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2014年
4 肖洋;基于二次偏振调制测距系统的设计与实现[D];天津大学;2016年
5 周洁;光纤声光测距系统中微弱信号的传感检测[D];华中科技大学;2007年
6 姜雨彤;双目测距系统及标定方法研究[D];长春理工大学;2013年
7 衡靓靓;水下视觉测距系统的设计与实现[D];杭州电子科技大学;2014年
8 王杰;基于双目视觉的测距系统研究[D];安徽农业大学;2014年
9 王怡萱;基于双目立体视觉的立木测距系统的研究[D];北京林业大学;2013年
10 朱玉奇;农药精确施用机械测距系统研究[D];南京林业大学;2012年
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