基于CCD的激光三角测距传感器建模与优化研究

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激光三角测距传感器作为一种新型的非接触式测距传感器,具有测量速度快、精度高、抗干扰能力强、测量点小、适用范围广等优点,可以在工业生产现场,用于物体几何量的非接触式在线测量。 目前,我国对于激光三角测距传感器的研究工作仍处于实验室探索阶段,国内市场完全被国外产品所占据。因此,掌握产品核心技术,将科研成果转化为生产力,研制出具有自主创新的大量程、高精度的激光三角测距传感器产品,势在必行。 本文主要介绍了激光三角测距传感器的建模以及系统参数的优化方法,以下为涉及到的主要内容: 1、经过分析与比较,决定设计的三角测距传感器采用直射式,系统的光源部分使用半导体激光器,图像传感器选用高精度的线阵式CCD。系统各主要部分的结构设计,实现了既能快速、准确地按照设计进行参数调整,又能安全、可靠地固定于光学平台上。 2、在建立了三角测距传感器精确的数学模型之后,使用工程软件Matlab对影响系统测量精度的各主要参数进行了分析。通过分析结果的归纳与总结,得出了一套行之有效的系统参数确定与优化的方法,并在系统设计中得到了应用。 3、对线阵CCD采集到的图像采用空间上的均值滤波与时间上的改进均值滤波相结合的方法,获得了稳定的图像信号。在激光三角测距传感器的测量程序中增加辅助功能,为系统的调整与结果分析提供了便利。 4、实验数据验证了系统参数设计与优化方法的可行性。结合实验数据与相关文献,分析了系统的主要误差源,提出误差源控制手段以及非线性误差的补偿方法。
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