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基于双振镜的单色激光矢量扫描器设计

程孝龙  
【摘要】:世界上第一台激光器产生于上世纪六十年代,与传统光源相比,激光具有方向性强、亮度高、单色性好等优势,激光器的诞生为现代光学带来了巨大技术革命,随着激光技术的不断发展和激光器件的广泛应用,激光在工业生产、科学探测及现代军事战争中发挥着极为重要的作用,并与许多学科相互结合,产生当今社会最前沿的技术领域,带动了传统产业的进步,也促进了新兴产业的飞速发展。 激光双振镜扫描技术是目前性价比较高的一种激光扫描方式,已广泛应用于激光打标、激光快速成型、物体轮廓提取、激光舞台等诸多领域,并以其优良的矢量扫描特性在机场泊位引导系统、车辆防撞体系、车场停泊系统中发挥着重要作用。 本文对国内外扫描技术的发展和应用进行了调研和综述,在理论分析和大量前期实验的工作基础上,以双振镜为基础研究激光矢量扫描,对振镜扫描工作原理、双振镜成像误差及分析、数据通信管理、数据存储管理、系统控制等方面进行了研究,设计了一种低成本通用性强的基于双振镜的单色激光矢量扫描器。双振镜扫描系统集成了激光技术、光学技术、计算技术等现代科技技术,具有极高的研究价值。双振镜激光矢量扫描器结构简单可以满足微型化、低成本的要求,测试结果符合基本要求。 本文的主要内容包括: 第一部分,对目前主要的扫描器件进行了介绍,详细介绍了多面棱镜、电光偏转、声光偏转的工作原理及特点;分析了双振镜扫描的工作原理,对双振镜扫描存在的误差进行详细介绍并分析解决方案;对光栅扫描方式和矢量扫描方式进行了比较,分析了光栅扫描方式和矢量扫描方式的工作原理、技术特点及应用场合,并介绍了矢量扫描内容生成方法; 第二部分,详细介绍了扫描器主要的硬件设计和软件设计,分析了各个模块的具体功能和实现方法,编写了相应的驱动程序; 第三部分,在实现满足基本的数据通信要求的基础上,设计了一种格式简洁、可靠性强、可扩展性强、通用性强的通信协议。该协议串口的基础上规定了通信设置、通信数据帧格式,不仅满足本设计的通信要求,还可用作多节点间的通信协议,这是本文的创新点之一。 通过系统的实际测试表明该扫描器满足最初的设计要求,扫描效果理想,可以扫描矢量图案,也可以扫描矢量动画图案;设计的数据通信协议完全可以满足本设计的要求,而且可以被其他场合借鉴。


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