用于机械臂末端感知的激光测距传感器设计

为了提高轻型机械臂的末端感知及操作能力,研制了一种用于轻型机械臂末端感知的近距离大测量范围的高集成化微小型激光测距传感器.基于三角法测距原理,以线阵CCD作为光敏感元件,以FPGA作为主控器,根据传感器分辨率的分布要求设计光学系统,使传感器具有测距范围大、测量最近距离近和测量速度快的显著优点.传感器利用光机电一体化设计思想,采用柔性PCB折叠电路、微小型光学元件和机械封装,实现了高集成化微型化设计.所研制的激光测距传感器测距范围为25mm~350mm,体积47mm×50mm×15mm,质量70 g,测量时间1 ms.实验结果表明,该测距传感器易于集成于机械臂控制系统,适用于末端感知,能够有效提高轻型机械臂末端定位精度.     

异步应答激光测距技术

异步应答激光测距可实现卫星距离及星地时差测量.本文给出的主波时差公式与经典公式,以及一种拟工程实现、且与异步应答激光测距原理相同的无线电测距方法给出的工程应用公式不同.为了探求正确的主波时差公式,掌握这种测距体制的测距精度,进而验证异步应答激光测距体制的工程可行性,本文设计并开展了异步应答激光测距技术验证实验,利用两个地面测距终端对卫星反射测距模拟了星地异步应答激光测距过程.该实验是我国对异步应答激光测距体制的首次实践.实验研究结果表明,异步应答激光测距可用于两终端之间距离和主波时差的精确测量,且本文给出的主波时差公式正确,经典公式与应用公式存在不妥之处.     

浇铸盘铜模平整度检测及定位

为实现浇铸铜生产过程中浇铸模具位置及底面水平度的在线检测,设计制作了浇铸盘铜模平整度检测及定位测量装置。该装置由视觉系统检测、激光测距阵列及智能温控单元组成。视觉系统负责识别模具内边缘以确定模具位置;激光测距阵列用于测量模具底面采样点的高度,然后利用最小二乘法拟合平面算法确定模具底面水平度,并结合模具位置数据输出应调节高度。通过对实验数据的计算和对比,以及对现场浇铸完成铜板的测量验证,证明使用该方法能准确定位模具并能准确输出模具应调节高度,达到预期效果。     

焊接钻杆自动对中的检测与控

针对焊接钻杆过程开发的自动对中检测和控制系统，设计了一种激光测距方法，减少了因旧钻杆局部缺损引起的误差。建立了TS模糊控制模型，对于具有非线性特性的液压执行机构，控制效果良好。     

双角激光立木胸径测量仪的研制

胸径是立木生长量测量的主要指标。运用角度传感器、激光测距传感器、超声波测距传感器研制了一款双角激光立木胸径测量仪,并结合电脑端上位机实现了数据上传、存储等功能。实测表明：与围尺相比,总体偏差为-0.82%、测量精度为98.23%;与卡尺相比,总体偏差为0.35%、测量精度为98.02%。与相关电子测量仪相比,测量范围扩大,功能更为丰富,效率更高,适用性更广。     

基于激光测距技术的机器人移动路径跟踪与实时避障

为了获得理想的机器人移动路径跟踪效果,改善实时避障能力,提出基于激光测距技术的机器人移动路径跟踪与实时避障方法。采用激光测距仪获取机器人的相关位置信息,获取障碍物位置信息,采用扩展卡尔曼滤波算法对机器人移动路径进行跟踪操作,根据所得路径实现机器人避障。仿真结果表明：该文方法可以获得高精度的机器人移动路径跟踪结果,而且可以实时避障移动路径上的障碍物,具有一定应用价值。     

一种矿井风量检测仪的设计

针对目前采用机械式或电子式风速计以及米尺或皮尺测量井巷风量方法存在效率低、精度低、准确性差等问题,提出了一种可实现多参数自动测量的矿井风量检测仪的设计方案,介绍了该检测仪的组成、测量原理及软件设计。该仪器采用超声波探头及超声波时差法测量井巷风速,采用激光脉冲法测量测点与巷壁的距离,经计算得出巷道断面积,将校正后的风速与巷道断面积相乘即得到风量值。试验结果表明,该检测仪测量快速,精度较高。下一步将在井下测试该检测仪的准确性。     

基于μC/OS-II的嵌入式脉冲激光测距系统

激光测距系统中,时间间隔的分辨率是测距系统精确度的关键因素。采用ACAM的高精度时间间隔测量芯片TDC-GP1,设计并实现了一种基于自触发脉冲激光飞行时间测量方法的脉冲激光测距系统,给出了测距系统功能原理和电路设计。使用实时操作系统μC/OS-II作为系统控制核心,以确保测量精度。     

采用TDC-GP1的激光测距系统设计

在激光测距系统中,时标是影响测距系统精确度的关键因素。文章利用ACAM的高精度时间间隔测量芯片TDC-GP1、自触发脉冲激光飞行时间测量方法设计了一种结构简单、测量精度高的脉冲激光测距系统。     

基于UWB与激光测距的综采工作面定位系统

传统的无线定位技术精度低,UWB定位技术可实现厘米级高精度定位,满足综采工作面定位系统的精确度要求,但现有研究忽略了安装在液压支架上的基站位置变化对定位效果的影响。针对上述问题,将激光测距技术应用到矿山环境中,设计了一种基于UWB与激光测距的综采工作面定位系统。定位基站安装在液压支架上,液压支架位置变动,基站位置随之变动,采用矿用本安型激光测距传感器测量定位基站之间的距离。定位基站外接天线,发射固定功率的UWB无线信号,与佩戴在人员身上或安装在设备上的定位标志卡通信,通过飞行时间测距方法确定移动目标的位置信息。定位基站通过矿井环网将位置信息数据上传至地面数据中心。在高河煤矿E2308工作面进行了系统测试,结果表明:该系统定位精度达0.193m,定位精度较高,系统基站位置校准精度在0.011m左右,有效解决了基站位置校准问题。