空间运动目标六自由度激光跟踪测量系统及建模研究

摘要

该文首先介绍了工业应用中三维目标测量的各种技术,针对全自动非接触跟踪测量的巨大前景,提出了一种空间运动目标六自由度激光跟踪测量的新方法,即以一刻有十字线的三面直角棱镜为靶镜,利用激光干涉测长和返回光斑信息对运动目标时行实时动态解耦,分离出平动和转动,测定六个自由度的变化.然后,调整二自由度跟踪镜反射激光跟踪目标的运动,由此达到连续跟踪测量的目的.该文还详细的论友谊赛了二自由度跟踪镜控制系统的研制和激光光斑图象处理及特征识别,以及计算机对干涉仪的数据采集等,它们也是本系统的重要组成部分.

目录

文摘

英文文摘

第一章 概述

1.1三维运动目标空间姿态测量的研究背景

1.2三维测量的国内外发展简况

1.2.1机械坐标系法

1.2.2光学坐标系法

1.2.3多自由度传感器法

1.3本文主有研究内容、目标及应用前景

第二章 总体方案论证与设计

2.1测量原理概述

2.2系统功能规划

2.3双频激光干涉仪

2.4三面直角棱镜

2.5图象采集

2.5.1方案选择

2.5.2 CCD原理概述

2.5.3 CCD摄象头、视频卡

2.6二自由度跟踪镜控制系统

2.6.1二自由度跟踪镜控制系统方案选择

2.6.2二自由度跟踪镜控制系统设计

2.7操作系统及软、硬件开发平台

第三章 数学模型

3.1坐标系的建立及运动的分解

3.2棱镜平动的测量

3.2.1光斑中心与Q点的数学关系

3.2.2 Q点移动时光程差的变化

3.2.3求Q点的初始位置

3.2.4棱镜平动的跟踪测量

3.3棱镜绕Q点转动的测量

3.4平面镜不经过定点时数学模型的变化

3.5激光跟踪测试程序的调试

3.5.1程序的准备工作

3.5.2程序流程图

第四章 信息采集及处理

4.1图象采集与处理

4.1.1处理目标

4.1.2图象预处理

4.1.3特征提取

4.2激光干涉仪光程数据采集

4.2.1 GPIB接口概述

4.2.2 GPIB接口总线和功能

4.2.3 5528A激光测量系统GPIB接口

第五章 系统不确定度分析及实验装置设计

5.1不确定度分析

5.2实验装置设计

5.2.1硬件组装

5.2.2自动测量初始化方法

5.2.3测控软件调试方法

第六章 总结与展望

致谢

在学期间的研究成果

参考文献