激光同步扫描三角测距成像系统的设计

提供了三维面菜测量系统设计的实例，其中包括各反射镜尺寸设计；电动机及A/D转换卡的选择；扫描范围、扫描行数和列数、帧频和分辨率的确定。最后给出了控制步进电动机和A/D转换卡的电路原理图。     

同步扫描三角测距成像系统的精确建模与分析

传统的同步扫描三角测量模型假设旋转镜厚度为零 ,从而建立了三维扫描点的 轨迹圆模型。本文将旋转镜厚度也作为系统参数进行考虑,提出一种同步扫描三角法在展开 光路中的几何 参数模型,通过14个参数精确地描述各个功能部件的位置姿态和几何光学参数,并建立了三 维空间点与系 统参数的关系。仿真分析表明:1mm厚的旋转镜会产生200mm的系统 误差。对接受透镜位置参 数的建模使得三维点具有动点旋转特性,与传统的轨迹圆模型相比,更精确地描述了旋转中 心的轨迹变化。 构建了原型系统,并通过实验验证了方法的正确性。     

激光同步扫描三角测距成像系统的理论分析

本文介绍了激光同步扫描三角测距成像系统的基本原理和特点,从理论上推出了一般意义的轨迹圆方程,并得出系统所能测量的最大和最小范围,确定了横向测量范围、系统景深、系统分辨率等系统性能与系统参数的关系。在分析系统参数对分辨率和系统测量范围的影响后,本文给出了一些系统设计的建议。     

激光电视高速扫描系统的设计与研究

对激光电视的关键技术——高速激光扫描系统进行了研究和设计，提出了一种高速激光扫描系统的结构及相关设计参数的计算方法。系统采用光机扫描方式。利用微特电机直接驱动等10面体旋转反射镜和单面反射镜实现激光电视的行场扫描，简化了扫描结构，提高了扫描精度及激光电视图像的显示效果。     

利用高速ADC设计用于汽车的LIDAR系统

LIDAR（激光探测与测距）通过雷达用于大范围定位、测距和目标轮廓描绘等领域，这种系统由能在要求范围内发射脉冲或连续激光的激光器和用于分析反射信号的高速、低噪声接收器组成。发射的激光作用在目标物体上，并被目标物体所改变。根据目标的反射特性，一部分光被反射回接收器。发射信号特性的改变能用于确定目标的特性，在最通常的应用中，传播时间（TOF）被用于确定距离。     

同步扫描水下激光成像系统的蒙特卡洛仿真及优化

针对水下激光同步扫描三角测距成像系统受水介质散射和吸收影响导致作用距离减小、目标反射点图像质量变差等问题,从辐射传输理论出发,采用蒙特卡洛方法建立水下激光传输的随机模型,利用TracePro软件进行光线追迹仿真,得到反射点图像相对散射光背景的对比度。探讨了目标距离、激光光强、基线距离、物镜口径等改变对对比度的影响关系,从而对水下激光同步扫描三角测距成像系统参数作了优化设计。最后从系统实际情况和需要出发,确定激光光强1 W,基线距离250 mm,成像物镜50 mm/F2,确保在7.5 m距离范围内,有较好的目标反射点图像对比度,从而保证了同步扫描三角测距原理的实施。     

线阵激光雷达同步扫描系统的设计

为了实现线阵激光雷达的同步动态扫描,提出了一种提出对PIN光电二极管的输出基准信号进行电平转换驱动旋转平台,从而对三维景物实现推扫的方法。介绍了系统的硬件组成,设计了电平转换驱动电路,阐述了同步扫描系统的原理。实验表明,系统的结构紧凑,运行可靠,能在整个圆周范围内进行扫描,测量的精度高达。     

机载LIDAR激光束与扫描镜对准误差影响分析

激光束与扫描镜对准误差是影响机载LIDAR定位精度的因素之一。以摆动扫描方式机载LIDAR系统为例,将激光束与扫描镜对准误差分解为水平和垂直对准误差,从机载LIDAR定位原理出发,定性和定量分析了两误差分量对LIDAR定位精度的影响。研究分析表明,激光束与扫描镜对准误差对摆动扫描LIDAR定位精度的影响随高度和扫描角的增加而增大,其中水平对准误差对X坐标产生的影响导致扫描线在航线方向产生抛物线型变形偏移;垂直对准误差对Y坐标的影响导致扫描线整体向左或者向右偏移,对Z坐标产生的影响与偏心角中侧滚角误差对高程产生的影响相似,两者影响在常规标定方法中难于区分,应在仪器出厂时通过严格检校消除或削弱激光束与扫描镜的对准误差。     

无衍射光束在激光三角测量系统中的应用研究

无衍射贝塞耳光束是近年来国内外极为重视的一个新兴研究领域.这种光束同时具有焦深长,中心光斑小的特点.利用这一特点,作者首次提出将其作为入射光束应用于激光三角测量系统,以解决传统激光三角测量系统无法满足大量程与高分辨率测量要求的问题.文中给出了无衍射光束的理论及实现方法.在三角测量物 象位置关系的基础上,设计了无衍射激光三角测量系统及其参数并给出了实验结果.理论分析与实验结果表明,这种新型系统明显优于传统的三角测量系统.     

激光三角法改进的显微镜快速自动对焦方法

为了满足TFT-LCD显微镜光学检测系统在工业上的需求,基于激光三角测距法提出一种改进的显微镜快速自动对焦方式,并建立了光路数学模型。该方法在可见光光路中加入一路808 nm波长的激光,激光光束在被检测物体表面反射后经过一系列光学器件投射在CCD相机上形成一个半圆光斑。以对焦完成时CCD上的光斑半径最小为基准,给出了离焦量与光斑信息探测量之间的数学模型关系,实时控制PZT进行自动调焦。根据给定的数学模型,利用高斯曲线拟合对光斑中心进行定位并计算离焦量,实现对实时控制压电陶瓷的自动对焦。在50倍物镜下的实验结果表明:实际测量值与理论值有很好的线性度,在±30μm的对焦平面上对焦重复定位精度可达到0.2μm,对焦时间在0.26 s。与传统的显微镜对焦方法相比,该方法有较高的精度、较好的线性度和更高速等优点,可满足工业光学检测的需求。     

基于激光三角法的煤矸石装载体积测量方法

为了解决地磅在煤矸石装载量称重中效率低、成本高等问题,提出了一种基于激光三角法的非接触式煤矸石装载体积测量方法.首先通过CCD相机实时采集激光器投射在满载煤矸石的运动车厢表面的激光条纹信息,并采用中值滤波和基于Otsu算法的阈值分割法对图像进行预处理,实现图像有效区域的提取;然后使用基于骨架的灰度重心法提取激光条纹的中...     

基于线性激光三角法的圆柱对象定位测量研究

为了实现圆柱对象定位点在竖直高度与水平横向两方向位置坐标的一次性准确测量, 采用线性激光三角法建立了线性激光三角法定位测量模型, 并进行了理论分析, 同时依据此方法设计了一套定位测量实验系统。使用工业相机采集被圆柱对象曲面反射的线性激光光斑图像, 选用blob算法根据图像中激光光斑几何特性提取光斑顶点像素坐标, 结合系统标定参量计算了圆柱对象定位点位置坐标。结果表明, 该测量方法在竖直高度与水平横向两方向的最大相对测量误差分别为0.14%与0.89%。该研究成果可用于工业生产中机械手对不同尺寸圆柱对象的抓取定位测量。     

A displacement measurement system based on optical triangulation method

A new displacement measurement system is described in this paper according to the basic principles of traditional lasertriangulation method. The range of the traditional measuring method is enlarged by measuring in sections. Three independent CCDs, which are distributed uniformly along the optical axis, are used to achieve subsection measurement. The planemirror is regarded as a virtual detector. When imaging beam is reflected by the plane mirror, the beam is imaged on theCC D. The designed system is equivalent to add a CCD. The feasibility of the displacement measurement system is verifiedby the experiment.     

基于Arduino的选择性激光烧结系统设计

目前选择性激光烧结设备均为工业级产品,不仅操作过程复杂,且设备成本高昂,因此设计一种基于Arduino的选择性激光烧结系统。该系统以开源硬件Arduino DUE为控制单元,通过Arduino IDE进行程序编写,下位机可实现读取G代码从而对激光、运动、温度等进行控制实现。结果表明,采用近似于桌面级FDM设备的设计思路,在保证设备功能的前提下大幅度降低了烧结机的设备成本,而且其中的模块化粉箱在缩小设备尺寸的同时也使装卸粉箱工作更加便捷。     

基于卡塞格林系统的激光测距接收光学系统的设计

针对远程激光测距系统的轻量化、小型化需求,采用了大口径卡塞格林物镜光学系统,达到了用较小的发射功率实现较远的目的,同时加入了与视场匹配的视场光阑,来抑制杂散光对探测能力的影响。通过合理优化布局,平衡系统横向尺寸与主次镜遮挡比需求,最终采用了8×望远系统与大相对孔径的聚焦系统组合的结构方式,优化后的系统成像质量好,结构紧凑,重量轻,满足实际应用需求。     

单镜头激光三角法薄板厚度测量研究

为了精确测量薄板类材料的厚度,分析了双光路激光三角法测厚原理,建立了一种单镜头激光三角法厚度测量系统.该系统以半导体激光器为光源,配以单镜头成像系统、图像采集与数据处理系统.描述了系统的检测原理、检测方法和实验装置,讨论了激光器光束轴心线与成像透镜光轴夹角与系统分辨率的关系,并基于最小二乘法拟合得出了光斑距离与被测物厚度的函数关系式,最后通过标定实验对系统精度进行了实验论证.结果表明,该系统消除了双光路激光三角法上下测量系统难以同步的问题,分辨率高,精度控制在10m,良好地满足了工业测量的需求.     

Design and evaluation of an integrated scanning laser triangulation sensor

This work presents the design, simulation, control and experimental result of an optical scanning laser sensor for 3D imaging. The system design satisfies the Scheimpflug condition even though only the illumination path is scanned by a compact fast steering mirror (FSM). To reconstruct the surface profile from measured quantities and model parameters, geometrical relations are used. The influence of a misalignment on the achievable resolution is determined, using ray-tracing simulations. To scan the area of interest an adapted scan trajectory is employed, such that a uniform spatial resolution is generated. The system captures the sample with 100 x 100 pixels and achieves a frametime of 10 s. The lateral scan area of 15 x 23 mm is obtained with a maximum lateral resolution of 60 µm. Through the optical scan the measurement time can be reduced by a factor of 400 compared to a mechanical scanning triangulation sensor system.