高精度激光三角测量距离系统的研究与设计

摘要

随着社会经济的发展，人们在生产、生活和工作中对各方面的要求不断提高，有许许多多的问题亟待解决，其中距离测量技术的重要性日益被人们重视。70年代在美国的贝尔实验室线阵CCD（Charge Coupled Device）光电测量仪的出现，使测量技术有了很大的提高。相比于其他的测距仪，线阵CCD构成的传感测距系统不仅能实现非接触测量，而且在测量的速度、准确度、重复性等方面具有优势，安装调节也很便捷。
　　本论文广泛调研了国内外测距技术的现状，分析了激光三角测距的原理和线阵CCD的基本原理。以激光三角法为前端，以线阵CCD为核心光电转换器件，设计了性能先进的一款激光三角测距系统。包含前端设置模块、CCD光电转化模块、CCD驱动模块、信号二值化模块、单片机信号识别处理模块以及最终的数码管显示模块。
　　本系统的激光笔固定在游标卡尺上，激光笔发射出的激光照射在CCD表面的一层遮光布上，经过光积分和光生电荷转移阶段后，将光信号转化为电信号输出，对输出电信号进行预处理、二值化处理后，单片机识别激光照射位置的信息量，最终由数码管显示出激光笔在游标卡尺上移动的距离。
　　设计的硬件电路主要有CCD驱动电路、信号处理电路、LED显示电路、中央处理电路，编写了相应软件程序，经过一系列的软硬件调试过程和实验过程，系统能实时的显示激光位置的信息量，实现对距离的测量。激光三角测距系统，相对与传统方式有了很大的突破，其特点主要表现在测量准确度高，系统结构简单，性能稳定，有利于广泛推广使用。

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1 绪论

1.1 选题背景

1.2 研究的目的和意义

1.3 国内外测距技术的现状与发展

1.4 设计总体思路及解决的主要问题

2 激光信号采集

2.1 激光三角测距系统的研究

2.2 CCD的基本原理

3 硬件电路的设计

3.1 CCD驱动电路设计

3.2 信号处理电路的设计

3.3 LED显示电路设计

3.4 中央处理电路的设计

4 软件设计

4.1 单片机软件运用基本原理

4.2 系统软件整体流程

4.3 驱动软件部分的设计

4.4 信号处理部分软件的设计

5 实验结果与误差分析

5.1 测量数据与处理

5.2 误差分析

5.3 实验过程出现的问题

结论

致谢

参考文献

附录A