超聲波三維坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)研究.pdf

1、三維坐標(biāo)測(cè)量是現(xiàn)代機(jī)械和儀器工業(yè)中重要的檢測(cè)技術(shù)。雖然目前的三維坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)已有很多,如三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、激光跟蹤儀、數(shù)字?jǐn)z影系統(tǒng)、經(jīng)緯儀等,但這些系統(tǒng)成本較高、可擴(kuò)展性較差。針對(duì)上述問(wèn)題,本文研究一個(gè)采用超聲波傳感器實(shí)現(xiàn)的、可應(yīng)用于大尺寸測(cè)量的測(cè)量系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)超聲波大尺寸三維坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng),本文做了如下研究:
　　本文首先對(duì)國(guó)內(nèi)外常用的超聲波測(cè)距和坐標(biāo)測(cè)量方法進(jìn)行了系統(tǒng)梳理,然后提出通過(guò)一個(gè)超聲發(fā)射機(jī)發(fā)射、多個(gè)接收機(jī)接收的方式實(shí)現(xiàn)空間

2、三維坐標(biāo)的測(cè)量方法。利用峰值法和互相關(guān)法進(jìn)行測(cè)距,并建立了基于最小二乘法和高斯-牛頓迭代法的三維坐標(biāo)估計(jì)模型。
　　其次,設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的硬件電路,包括超聲波傳感器發(fā)射接收電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、溫度補(bǔ)償電路、串口發(fā)送電路以及電源電路。并設(shè)計(jì)了測(cè)試平臺(tái)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。
　　然后,采用Verilog語(yǔ)言和模塊化設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)了基于FPGA的核心控制部分,包括A/D采集的控制、分頻時(shí)鐘的設(shè)計(jì)、測(cè)距模塊的設(shè)計(jì)、坐標(biāo)估計(jì)模塊的設(shè)計(jì)、串口發(fā)送