量程倍率可变激光三角测量仪

摘要

激光三角测量装置结构的简单性和灵活性赋予了激光三角法超强的可塑性，新的技术被不断的应用于传统激光三角法中，这使得激光三角法的应用领域日益广泛，并且发展出了多种测量形式。但是，在应用过程中，现有激光三角测量装置的量程、倍率等系统参数都是固定的，影响了应用领域的拓展。基于此，本文设计了一种系统参数可以在一定范围内可变的激光三角测量系统。本测量系统选择直入射法作为理论方法，利用变焦透镜组改变系统放大倍率，通过在光路中加入两组反射镜改变成像面的方向，使系统在参数改变后仍然满足完美成像条件，达到系统参数可变的目的。
　　本文首先在理论上分析了设计方法的可行性，并且根据理论要求，得出光学系统中各结构参数的约束条件；然后利用ZEMAX对光学系统进行整体设计、分析，得到各成像光组的具体规格参数，依此选择了合适的光学元件，并设计出相应的机械结构；利用VC与MATALAB混合编程的方法完成了系统测量软件的编写，实现了对成像相机的控制以及实时显示测量图像、测量结果等功能；最后，对组装完成后的系统进行了标定实验。
　　各组实验数据的分析结果表明，在不同系统参数下，系统的测量误差不超过±15μm，并没有因参数改变呈明显增大的趋势。系统具有量程、倍率等参数可变功能，达到了设计目的。

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1 绪论

1.1 激光三角法研究现状

1.2 课题研究的目的和意义

1.3 本文主要研究内容

2系统基本原理及总体设计

2.1 激光三角法的测量原理

2.2 系统工作原理及总体设计方案

2.4 本章小结

3 系统光学结构设计

3.1总体分析

3.2成像透镜组设计

3.3器件选择及相关机械结构的设计

3.4本章小结

4系统测量软件设计

4.1 软件总体设计

4.2 软件流程图和主要功能说明

4.3本章小结

5 系统功能验证

5.1 量程倍率变化的具体实现方法

5.2光学系统成像质量分析

5.3实验验证与结果分析

5.4系统测量误差来源分析

5.5本章小结

6 总结与展望

6.1全文总结

6.2展望

致谢

参考文献

附录1 原始数据