高速高精度实时相位式激光测距系统

为解决工业现场测量对高速实时精密测距的需求,设计并搭建了一套高速高精度的激光测距系统。系统采用双测尺同时调制的激光光源以及双路信号同步探测的信号处理技术,提高了系统测量速度以满足高速测距的需求;分析验证了欠采样方法应用于的高频信号测鉴相的有效性,基于欠采样可有效降低了鉴相处理电路的复杂度。采用201 MHz+3 MHz的双测尺调制光源及40 MHz的采样频率,结合收发光学系统及信号解算电路,搭建了高速激光测距系统;进行了激光测距系统的测量速度和测量精度实验。实验结果表明,该测量系统的测量速度可达62次/s,测距精度可达±0.2mm。该系统具有高速高精度的实时测量性能,可用于高精度激光扫描仪、动态跟踪测量等高速测距系统。     

基于三维激光扫描仪测距传感器的机械臂末端位姿测量

机械臂可以较准确地完成各项空间任务,其正常工作的前提是精确检测到目标位置。当距离目标较远时,就需要采用雷达、视觉、传感器等方式对目标进行检测。但距离目标较近时,传统测量方法的精度和稳定性较差。设计了一种精度较高的近距离实时测距激光传感器。并利用机械臂末端三点激光测距传感器对平面位姿进行测量。研究表明,设计的激光测距传感器可以高精度的完成任务,满足机械臂对目标进行检测的要求。     

以SOPC为基的激光测距系统的设计与实现

介绍了一种以可编程片上系统(SOPC)技术为基的高精度激光测距系统的实现方法,以SOPC作为激光测距系统的信号处理和控制的核心,该系统能够在一次测量中对同一方向上多个目标进行高精度测距。系统设计方法是基于一种系统级电路,通过QuartusⅡ开发工具和SOPC Builder子系统实现对此系统的定制。通过系统内部32位定时器实现多个回波的捕获。与传统的测距系统相比具有可同时完成多目标测量、高速数据采集、实时数据传输、集成度高、可靠性强,以及测量误差小的优点,是一种应用很好的激光测距系统。     

基于激光测距技术的汽车防撞系统的研究

采用激光测量技术,对汽车防撞系统的关键技术进行研究,设计一种高性价比的汽车防撞系统.采用激光测距传感器和双自由度的云台系统,在单片机的控制下,实现水平方向和垂直方向全方位的动态扫描,实时监测目标车辆与周围车辆的距离.当进入测量领域的车辆与目标车辆的距离达到设定的安全门限时,进行声光报警,提醒驾驶员及时调整车辆的行进路线,进行相应的避让和其它处理.为高精度汽车防撞系统的实现提供了一种新的方法.     

利用信号拼接提高调频连续波激光测距系统的分辨力

提出了一种对等频率间隔的采样信号进行拼接来提高调频连续波激光测距系统的测距分辨力的方法。研究了调频连续波激光测距的原理,设计搭建了基于一种双干涉系统的光纤调频连续波激光测距系统。利用辅助干涉系统产生的时钟信号对测量干涉系统的信号进行等光频间隔的采样,然后对采样信号进行拼接。使用LabVIEW设计了信号错误检测处理、采样和拼接的信号处理系统。利用该测距系统进行了实验验证,结果显示,将等光频间隔的采样信号进行拼接的方法可以突破激光器扫描范围的限制,减少光源非线性的影响,从而提高系统的测距分辨力。得到结果表明,在测量距离为8.7m时,该系统的测距分辨力可达70μm,30组测量结果的重复性标准差为35μm。     

脉冲激光测距中信号处理系统嵌入式设计与实现

脉冲激光测距是一种技术先进、应用广泛的测距技术。介绍采用嵌入式设计实现基于脉冲激光测距原理的测量系统,着重论述了以可调节增益放大器和高速模数转换器为基础的电路设计,给出了硬件和软件的设计方法,实现了高精度时间间隔测量,并研制了专用的嵌入式检测仪器,具有良好的测距效果。该电路成本低、测量精度高,特别适合于大批量生产、低成本要求的应用。     

科技成果

大型工件外径测量系统该测量系统采用激光瞄准和激光测距技术，装有角隅棱镜的磁性定位和轻型导轨，实现了高精度大直径直接测量，同时使仪器轻便操作，能够在加工现场或加工机床上进行在位测量。关键技术包括：使用了体积小、重量轻的半导体激光长距离高精度准直系统，准直激光束光斑圆整，有效抑制了激光的漂移；轻型导轨不直线度误差实时测量与补偿，探测器位于一定距离，可同时探测五角棱镜平移和转动两项误差，实现了导轨误差的自动补偿；激光自准直瞄准被测工件直径；装备角隅棱镜和平面反射镜的磁性定位块，具有在不连续圆周表面上定…     

基于激光传感器和嵌入式的工装在线监测系统设计

为了满足工业生产中对距离等信息的实时采集要求,提出了一种以激光传感器为检测端,嵌入式系统为数据处理和控制端的远程监测系统。采用德国SICK公司测距设备OD30-05T1激光测距传感器,以基于ARMV4I的Windows CE嵌入式平台为核心,结合RS485工业总线技术,对多台激光测距传感器进行操作,实现了激光测距系统的数据采集与处理分析。     

一种高精度智能测距装置的设计

随着先进控制技术在智能制造领域的广泛运用,在自动化生产等现场应用领域对距离测量的精度要求逐渐升高。为实现对距离的动态监测与预警,该文设计了一种高精度智能测距装置。该设计将AT89C51作为控制核心,辅以超声波测距模块电路、距离预警模块电路、装置状态显示模块电路、预警距离设置模块电路和测试距离显示模块电路,能够实现距离的实时动态监测和超距预警。经实际测试发现,该高精度智能测距装置在(0 m,253 m)超大范围内的测距相对误差小于0. 5%。因此,该高精度智能测距装置具有测距响应特性好、测量精度高与成本低廉等优点,可将其广泛应用于智能制造、建筑自动测量等领域中。     

基于激光测距的火车车轴轮座直径非接触式测量方法研究

为了实现火车轮对压装前对车轴轮座直径的非接触式在线实时测量,在普通车床的横向溜板上换装上高精度激光测距传感器及其微调装置,根据激光测距传感器到车床轴线距离不变的原理,实现相应位置零件外径的准确测量。通过对两根已知直径的标准量棒的测量,对激光线仰角α进行了标定,消除了激光线仰角产生的误差,并分析了激光线摆角β的误差影响,此测量系统能达到轮对压装工艺要求的测量精度。     

采用红外扫描激光与超声技术的室内空间定位

为了解决当前定位方法无法兼顾高精度、高集成度、多任务性、实时性测量的问题,提出了一种基于激光测距原理的室内空间定位系统。该方法通过单台测量基站向被测空间内发射旋转扫描红外激光信号以及超声脉冲信号,采用旋转扫描红外激光形成多平面约束,采用高精度超声测距形成距离约束。然后,将多平面约束与距离约束相耦合,得到测量靶标的非线性约束方程组。最后,利用非线性最优化算法解算得到测量靶标的精确空间坐标。该方法仅采用单台测量基站即可完成全周向、多任务实时性的空间测量与定位。采用激光跟踪仪系统作为比对基准验证了本方法的测量精度及可靠性。结果显示,在5m的被测空间内,其定位测量误差在0.3mm以内,可满足大多数工业测量应用场合需求。与传统的室内定位方法相比,本方法极大地提高了测量系统的集成度以及测量效率,为全站式空间定位方法提供了新的思路。     

大型旋转工件直径在线检测系统及误差分析

激光三角法是一种光电检测技术,可以实现长度、距离以及三维形貌检测,测量系统结构简单、测量速度快、能够进行数据的实时处理。基于激光三角测距技术,提出了一种大型旋转工件直径在线测量方法及系统,给出了测量系统的组成结构,对测量系统中主要误差源进行了分类,重点针对系统误差,进行了影响测量精度的误差定量和定性分析,并进行了仿真分析,为以后研究一种大型旋转工件直径自主在线测量机器人奠定了理论基础。     

正交调制降频相位式激光测距

为了提高激光测距的精度与稳定性,通过改良传统相位激光测距仪,设计了新型正交调制降频与最小二乘法解相位的相位式激光测距仪。使用反射镜实现内外测距光路,通过正交调制技术对发射激光进行幅度调制,接收模块接收到的回波信号经过混频器后再经过低通滤波器将回波信号降频,降低解相难度并提升解相精度。改用分时测量得到距离相位从而消除二次混频方法所产生的附加相移,分别对内外光路低频回波信号采样进行模数转换后使用最小二乘法求解相位。采用多频率调制测量兼顾激光测距范围与测量精度,最后通过超定方程解模糊算法求解多频测距的待测距离。在国家标准基线上进行样机测试,实验结果表明,在60m量程内正交调制激光测距仪的测量平均误差控制在1.5mm以内,测距量程内标准差保持在0.9mm以内。     

中长距离直线度测量中的激光标尺

开发了一种用于中长距离无衍射光直线度误差测量中的长度方向定位的激光标尺。它可精确地测量出长度方向(Z坐标)距离,同时通过它的激光反射光可以控制无衍射光直线度误差探测器与无衍射光直线基准的垂直度。文中基于相位法激光测距原理提出了激光标尺的电路系统设计方案,并进行了分析与说明,满足了直线度测量的大量程与高精度的要求。     

基于硬件卡尔曼滤波的飞秒激光实时绝对测距精度优化方法

飞秒激光飞行时间测距是一种新型的绝对测距手段,具有精度高、量程大、可以同时测量多个目标等优点。其测量误差主要来源于飞秒激光源的量子噪声,为了保证高测量精度,可以采用多次测量取平均,然而这会使测量更新速率受限。文中采用FPGA作为距离解算的高速信号处理单元,利用Verilog语言设计了卡尔曼滤波硬件算法,对1.5 m处的合作靶标开展了测距实验,在1.5 kHz的更新速率下,测距标准偏差达到1.47μm,目标以20μm为步长运动时,测距仪能够准确更新目标位置。卡尔曼滤波硬件算法的引入不仅实现了高精度、高更新速率的绝对测距,并有效地提升了飞秒激光绝对测距装置的便携性。     

一种快速、高精度激光相位测距方法的研究

提出了一种使用正弦调幅激光相位测距方法,它具有快速和高精度的特点,适用于实时高精度测距.实验系统中使用了独立的内、外光接收电路,提高了测量速度,此外对大小角度情况进行判断、处理,并根据测量结果进行了误差修正,提高了测量精度.在0.3～13m内测量,系统测距精度3σ＜46.6mm,速率约3次/秒.     

基于TDC-GP21的高精度超声波测距仪设计

针对普通超声波测距系统测量精度低的问题,文章介绍了一种基于ACAM公司高精度时间测量芯片TDC-GP21、控制芯片采用ATMEGA8A单片机的高精度超声波测距系统,给出了系统具体的硬件结构图、时间测量芯片控制配置图和软件流程图,并对工作过程进行了详细介绍。实验结果表明可有效提高距离测量精度。     

高精度超声测距系统

高精度超声测距系统浙江大学张卫东，张圣训概述许多非电量可以通过声学的方法加以测定，距离测量就是超声学最成功的应用之一。超声测距技术有许多优点，它不仅能连续和定点测距，而且方法简单，成本很低。因为超声测距技术不需要有移动的部件，所以安装和维护也很方便。...     

新型飞秒激光跟踪仪中飞秒激光测距研究

飞秒激光频率梳的出现为研制新型飞秒激光跟踪仪提供了有利工具。为解决飞秒激光跟踪仪中高精度距离测量的问题,研究了飞秒激光光谱分辨干涉原理,使用钛蓝宝石飞秒激光器搭建实验系统对光谱分辨干涉进行实验验证,最后利用快速傅里叶变换方法对实验数据进行处理。实验结果表明:该测量方法可以实现精度为±5μm的距离测量,对新型飞秒激光跟踪仪中的测距研究具有指导意义。     

基于CORDIC算法的多频激光测距系统性能分析

本文设计了基于CORDIC角度结算方法的多频激光测距系统,测距系统中测量信号最大频率为100MHZ,在采样频率500MHZ,计算字长1 6位,回波信噪比14dB时,测量范围为300米,相位测量误差为0.0264°,距离测量精度达到0.11mm.对CORDlC算法的分析表明,当迭代次数大于十,数据位长大于十六时,CORDIC算法的截断误差对测距精度影响可以忽略不计.该方法有效地提高了测距精度并大大降低了系统的运算量.