基于激光测距的二维大尺寸测量研究

基于激光测距的二维大尺寸测量研究

论文摘要

脉冲激光测距技术是由激光器向被测目标发射一个光信号,然后接受目标反射回来的光信号,通过测量光信号往返经过的时间,计算出目标的距离。本文所选用的Leica DISTO A6激光测距仪基于其激光准直性好,便携性好,测量范围大,受环境干扰小等优点,适合工业大尺寸的现场测量,具有重要的开发价值和研究意义。本文从工业大尺寸测量背景出发,基于脉冲式激光测距原理,设计测量装置,多角度进行实验验证本论文的方法。论文的主要研究内容如下:1.首先简要介绍了工业大尺寸测量背景知识,分析了激光测距在国内外发展现状。2.溯源了脉冲式激光测距的原理,脉冲式激光测距仪的基本结构和计算系统等,从而引入本论文设计的测量系统及极坐标测量原理。介绍了Leica DISTO A6激光测距仪的结构、功能和传输协议。以Visual C++6.0为开发工具利用MFC界面对蓝牙接口实现串口通信和伺服系统控制等。对伺服系统测量装置进行了结构分析,论述了整个伺服系统工作的原理。3.针对具体误差来源,对激光测距仪通信延迟时间、被测表面反射率对测量的影响、激光光斑在边缘点处定位和测量装配系统误差等进行了实验分析,并得出相关的结论。4.提出一种基于极坐标拟合计算的方法。以标准角尺长为测量对象,基于激光测距仪的精度对其进行了校准,然后针对具体的测量对象采集数据点的极坐标值,并转换成直角坐标值根据最小二乘原理拟合计算,得到相关的拟合图形和特征数据。5.针对圆形被测对象提出一种新的数学模型,直接通过本测量系统得到的极坐标值得到圆形对象的特征数据。并采用其它更高精度的仪器作对比实验,验证和评价了所设计方法的正确性。

论文目录

  • 中文摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 工业大尺寸测量简介
  • 1.2 激光测距的国内外发展现状
  • 1.3 本文研究的主要内容
  • 第二章 测量系统设计
  • 2.1 激光测距溯源及原理
  • 2.1.1 电磁波简介
  • 2.1.2 脉冲法测距的基本原理
  • 2.2 系统设计原理
  • 2.2.1 总体介绍
  • 2.2.2 Leica DISTO A6 激光测距仪
  • 2.2.3 伺服系统与机械转动平台设计
  • 2.3 本章小结
  • 第三章 测距仪特性研究及误差分析
  • 3.1 激光测距仪测量延迟时间分析
  • 3.1.1 两种材料的测量时间分析
  • 3.1.2 多种材料的测量时间对比
  • 3.2 反射率对测距的影响
  • 3.3 测距仪激光光斑分析
  • 3.3.1 传统光斑分析方法
  • 3.3.2 Leica DISTO A6 激光测距仪光斑分析
  • 3.4 测量时间漂移误差
  • 3.5 测量系统装配误差分析
  • 3.6 本章小结
  • 第四章 实验数据的处理与分析
  • 4.1 校准实验
  • 4.2 极坐标拟合实验
  • 4.2.1 800mm标准角尺拟合
  • 4.2.2 自由形面轮廓测量
  • 4.2.3 钢质圆环工件测量实验
  • 4.3 本章小结
  • 第五章 总结与展望
  • 5.1 全文总结
  • 5.2 工作展望
  • 参考文献
  • 发表论文和科研情况说明
  • 致谢
  • 相关论文文献

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