手持式激光测距仪自动检定关键技术研究

摘要

手持式激光测距仪是一种以激光为载波，利用调制激光的飞行时间或相位差实现对目标距离测量的便携式长度计量标准器，广泛应用于短程精密工程测量。为保证测距仪示值的准确性，计量检定机构依照JJG 966-2010《手持式激光测距仪检定规程》对测距仪示值重复性，基准面一致性和示值误差进行检定。传统检定方法劳动量大，自动化程度低，且稳定性有限，因此开发新型的高精度自动化检定系统十分有必要。 随着工业自动化水平在计量检定领域的进一步发展，视觉检测技术被广泛的应用于几何量检定过程中，本项目组在天津市计量院现有检定系统的基础上，设计基于机器视觉的自动行走巡回检定测车，配合多自由度云台调整测距仪位姿，利用双频激光干涉仪完成坐标标定，实现自动检定过程。本文主要工作如下： 1. 手持式激光测距仪检定方案探讨。 结合规程要求，在现有50米大理石检定台基础上，设计一套具备图像处理，自动行走巡回检定，无线通信，测距仪位姿实时调整等功能的检定系统。视觉系统由高分辨率CMOS工业相机和同轴光源组成，控制系统包括嵌入式工控机， MC9S08JM60单片机，位置传感器与电机驱动板，动力系统由大容量锂电池，步进电机，行星减速器以及电磁离合器组成。 2. 多自由度调整云台设计。 结合实际检定过程中多自由度调整测距仪的需求，分析调整自由度并在保证精度前提下优化冗余自由度。分析俯仰调整角位移台移动特点，配合基准面一致性测量需求设计测距仪固定装置，完成多自由度调整云台结构设计。 3. 软件系统设计。 图像处理过程通过阈值分割、二值化、滤波与线纹修复、水平投影等算法实现，计算目标线纹在像素坐标系内坐标，通过双频激光干涉仪标定像素坐标系与世界坐标系之间映射关系。上位机与下位机通过WiFi建立连接，基于TCP/IP通信协议下完成Winsock网络编程，实现无线通信过程。

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