激光三角同步掃描輪廓測量關鍵技術研究.pdf

1、隨著《中國制造2025》的提出和現(xiàn)代化工業(yè)裝備制造生產的飛速發(fā)展，智能制造對先進在線測量提出了新的需求。傳統(tǒng)的以線結構光傳感器為代表的激光三角非同步掃描輪廓測量系統(tǒng)有其本身局限性，其表現(xiàn)在傳感器深度方向的測量精度和橫向測量視場受傳感器本身幾何結構限制相互制約；測量易受環(huán)境光和多重反射干擾；測量視場內被測物體材質、顏色和粗糙度等發(fā)生變化時會引起傳感器測量信噪比下降。為滿足高速率、高精度、強魯棒性的先進測量要求，本文對激光三角橫向同步掃描輪

2、廓測量系統(tǒng)關鍵技術進行了研究，主要研究內容如下：
　　1、分析了傳統(tǒng)激光三角非同步掃描測量的優(yōu)缺點，提出一種基于高速掃描轉鏡的激光三角橫向同步掃描輪廓測量方法。精密設計的高穩(wěn)定性十二面轉鏡掃描子系統(tǒng)實現(xiàn)了激光三角法出射光束和散射成像光速的精準同步。針對實際測量需求從光學仿真、機械設計、電氣控制和軟件算法四個層面精確設計了系統(tǒng)原理樣機并進行了功能驗證；
　　2、針對系統(tǒng)測量原理的非線性、機械制造、光學元件安裝等誤差，提出了一種

3、基于精密直線導軌和激光干涉儀的高精度非參數(shù)化系統(tǒng)標定模型，結合實時激光能量追蹤和改進的高穩(wěn)定性傅里葉描述子亞像素激光光斑質心定位算法，實現(xiàn)了傳感器高速高精度穩(wěn)定測量；
　　3、對傳感器測量信號處理鏈中的關鍵環(huán)節(jié)進行了詳細分析，為高精度的先進測量奠定了理論基礎。闡明了激光散斑效應是影響激光三角掃描測量系統(tǒng)測量性能的首要因素。利用散斑效應的一階統(tǒng)計特性詳細推導了系統(tǒng)成像光斑質心定位的極限誤差，并給出了激光轉鏡掃描測量減小散斑誤差的理論