机械制造装配正在朝着数字化、智能化的方向发展,激光扫描投影系统可以在待安装位置1:1投影待装配零部件的外形轮廓线,防止安装大量零部件时出现的安装错误,需重复安装,增大工作效率,提高装配精度。本文研究的基于激光测距的新型激光扫描投影系统实现了运用3个合作目标快速地完成系统的高精度标定,解决了原激光扫描投影系统标定需要至少4个合作目标且经常解算不收敛而需要多次重复解算的问题。本文完成的工作如下:(1)研究了激光扫描投影技术和激光测距技术,融合两种技术设计并搭建了基于激光测距的新型激光扫描投影系统。建立了激光扫描投影系统的投影模型,建立了原激光扫描投影系统和基于激光测距的激光扫描投影系统的标定模型,运用粒子群优化算法仿真分析了两个标定模型,结果显示:不考虑激光束水平偏转角(H)、激光束竖直偏转角(V)、测量距离(D)的误差的情况下,原系统的标定精度为10-6mm,新型系统的标定精度为10-7mm。(2)针对新型激光扫描投影系统新加入的测距模块的测距误差运用粒子群优化算法进行了仿真分析,结果显示:在不考虑H、V误差的前提下,测距误差ΔD为±1mm、±0.1mm、±0.01mm时,标定精度分别约为:1.88mm、0.265mm、0.0265mm。仿真结果表明:测距误差对标定精度影响很大,超出了激光扫描投影系统0.5mm投影精度的要求。(3)针对测距误差对标定精度的影响,本文提出了粒子群导数算法消除测距误差对标定精度的影响。运用粒子群导数算法对存在测距误差的标定模型仿真分析,结果显示:在不考虑H、V误差的前提下,测距误差ΔD分别为:±1mm、±0.1mm、±0.01mm时,标定精度均达到了10-7mm。(4)研究了合作目标圆心提取的原理,建立了最小区域法、最小外接圆法、最大内切圆法、单纯形搜索法、最小二乘法、拟合直径法和中间点法七种合作目标圆心解算方法。在3.5m左右的距离下设计了合作目标圆心求解实验、标定实验、投影实验,结果表明:中间点法的圆心求解精度最高,新型激光扫描投影系统的标定精度可优于10-5秒,新型激光扫描投影系统的投影精度小于0.5mm。