激光三角法在大尺寸测量中的应用

摘要

传统的三角测量法实际应用中，输入与输出之间的非线性关系会带来原理性误差，系统分辨率与测量范围相互制约。目前的激光三角测量中大部分采用CCD作为接收器件，但CCD的测量范围有限，必须对其进行相应的改进才能实现大尺寸物体的高精度测量。本文在三角法测量基本原理的基础上，采用三个 CCD分段测量的思想，设计了一种新型的大尺寸测量系统。实现了三角测量法在大尺寸测量中的应用。并解决了测量系统中的一些主要因素对其测量精度的影响。
　　论文首先详细阐述了系统分段测量基本原理，设计了测量系统，计算出系统的测量精度，并通过仿真图给出了测量精度与测量范围相互制约的关系。通过控制主从透镜的位置关系和CCD的摆放位置来实现不同范围内光信号的接收。为了扩大测量范围采用了CCD尺寸扩展和虚拟透镜的方法。
　　其次介绍了测量系统，包括五个主要组成部分—激光器、准直滤光系统、探测器、数据采集卡和光强控制系统。通过增加会聚透镜和准直系统使CCD成像更加准确清晰。对CCD测量信号进行了采集、滤波，给出了光点位置的计算方法，同时也给出了系统的软件程序框图。
　　最后，对影响系统精度的因素—光源稳定性、物镜形式、被测物表面特性和结构因素一一作了详细的分析并提出了改进措施。通过仿真实验验证了改进后的精度有了很好的提高。

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第1章 绪论

1.1 课题的背景和意义

1.2 国内外研究现状及发展趋势

1.3 本文的主要研究内容

第2章 大尺寸测量原理

2.1 测量的基本原理

2.2 测量系统构成

2.3 本章小结

第3章 测量系统设计

3.1 激光器

3.2 准直滤光系统

3.3 探测器CCD

3.4 数据采集卡

3.5 光强控制系统

3.6 本章小结

第4章 测量信号处理

4.1 信号提取方法选择

4.2 光点位置计算

4.3 阈值选取

4.4 实现程序框图

4.5 本章小结

第5章 测量系统的精度分析

5.1光源稳定性

5.2 物镜形式

5.3 被测表面特性问题研究

5.4 影响精度的结构因素

5.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢

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