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基于靶标合作的三维坐标激光测量系统的研究

班莹  
【摘要】: 近年来,随着光电技术、电机技术的发展和计算机软硬件的提高,基于靶标合作的三维坐标激光检测技术开始显示出它独特的优势,成为一种提高生产效率和保证产品质量的重要检测方法,应用日趋广泛,例如零件的三维测量、组装件及整体外形几何参数、汽车修理和现代轿车的整车装配等。本课题是研究基于靶标合作的三维坐标激光测量系统,对测量原理进行了全面研究,建立了相关的数学模型,对实现系统的各个单元模块的功能和实现方法进行了详细的分析。 基于靶标合作的三维坐标激光测量系统采用激光四光束测量有效的解决了靶标姿态对测量影响的问题,更好的对靶标进行识别,融合了激光、光电、机械、电子和精密测量等技术,可实现大范围(3000mm×3000mm)、方便快捷的三维尺寸坐标100%实时在线测量。 主要内容包括: 1.深入分析了激光双光束测量原理、定向反射原理、靶标识别原里,建立了相关的数学模型,为课题的后续研究打下理论基础; 2.实现电机稳速控制,是实现系统性能的关键技术之一。本文采用直流无刷电机,对电机的性能进行详细分析,设计出外围电路简单,控制功能强,保护功能完善,易于调试,通用性好且成本低的直流无刷电机控制电路,并进行了相关实验的验证; 3.以平面镜旋转代替激光器旋转实现四束激光测量,设计了适应本系统要求的光学系统和激光固定装置,简化优化了系统的结构;, 4.选择红色半导体激光器作光源,采用大口径短焦距的菲涅尔透镜作为接收透镜,PIN光电二极管作为光探测器来完成光学系统设计,完成对被测目标的感知和信息搜集; 5.选择50MHz高速晶振作为时钟,设计了CPLD与AVR相结合数据处理电路; 6.在测量应用中,参数标定起着举足轻重的作用,本文利用透视变换原理实现了线性化求解的系统自定标技术,并完成了误差分析和校正。


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