激光三角同步掃描輪廓測量關(guān)鍵技術(shù)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(chǎn)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(nèi)被測物體材質(zhì)、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(guān)鍵技術(shù)進行了研究，主要研究內(nèi)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(jié)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(zhì)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(guān)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(chǔ)。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(zhì)心定位的極限誤差，并給出了激光轉(zhuǎn)鏡掃描測量減小散斑誤差的理論