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基于PSD的空间点三维坐标测量技术研究

王永权  
【摘要】:空间三维坐标测量技术在先进制造、机器人导航、航天器交会对接、导弹跟踪定位和医疗服务等领域获得广泛应用。随着光电式半导体器件的快速发展,利用光电探测技术来获取目标空间三维位置坐标成为当前测量领域的研究热点。位置敏感探测器(Position Sensitive Detector,PSD)是一种基于横向光电效应、对入射光敏感的连续型光电器件,具有连续测量、响应速度快、位置分辨率高、信号处理电路相对简单和对光学系统要求较低等优点。但目前针对基于PSD的三维坐标测量系统研究较少,因此,本文根据双目视觉原理,搭建了基于PSD的空间点三维坐标测量系统,实现系统对置于被测目标上的红LED点光源的空间三维坐标测量。本文主要研究工作如下:首先,对PSD的工作原理及性能指标进行了说明,搭建了基于PSD的空间点三维坐标测量硬件系统,且基于LabVIEW平台编写了数据采集和存储程序。其次,将BP神经网络应用于基于PSD的空间点三维坐标测量。编写MATLAB程序,实现了基于BP神经网络的空间点三维坐标测量预测,并计算空间点的实际位置坐标与BP神经网络预测坐标间的测量误差。然后,针对BP神经网络用于空间三维坐标测量时存在的不足,用遗传算法和思维进化算法分别对BP神经网络进行优化,结果表明:思维进化算法优化的BP神经网络三维坐标测量精度更高。最后,分析了影响基于PSD的空间点三维坐标测量系统误差的各种因素并提出了减小误差的有效措施。通过实验,定量分析了背景光对系统测量精度的影响程度。


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