基于PSD的光點(diǎn)空間位置測(cè)量技術(shù)研究.pdf

1、位置測(cè)量在工業(yè)、軍事、科研等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,光點(diǎn)的空間位置檢測(cè)在非接觸測(cè)量領(lǐng)域有重要的意義,本文針對(duì)目前光點(diǎn)空間位置測(cè)量方法的不足,結(jié)合實(shí)際測(cè)量需求和測(cè)量對(duì)象的特點(diǎn)設(shè)計(jì)了一種基于雙PSD的光點(diǎn)空間位置測(cè)量系統(tǒng)。PSD以其響應(yīng)速度快、信號(hào)處理電路相對(duì)簡(jiǎn)單、對(duì)光學(xué)系統(tǒng)和光源要求不高等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于光電測(cè)量。該方法基于雙目視覺,將光點(diǎn)分別成像在兩個(gè)二維PSD上,利用PSD的快速響應(yīng)特性捕捉到高速閃光信號(hào),并將像點(diǎn)的位置以電流形式輸出,配合后續(xù)

2、的信號(hào)處理電路和控制電路對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行處理和計(jì)算,最后得到光點(diǎn)的空間位置。
　　本文研究?jī)?nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面:
　　1、進(jìn)行了系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì),達(dá)到了設(shè)計(jì)功能與技術(shù)指標(biāo)。根據(jù)被測(cè)對(duì)象的特點(diǎn)提出了基于雙目視覺的測(cè)量方案;
　　2、完成了光電探測(cè)與信號(hào)處理單元的設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)空間光點(diǎn)位置信號(hào)的探測(cè)。選用二維PSD作為光電探測(cè)器并分析了PSD的特性,完成了光學(xué)系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算和鏡頭選型,根據(jù)PSD輸出信號(hào)的特點(diǎn)設(shè)計(jì)了信號(hào)預(yù)處理電

3、路將微弱電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào);
　　3、完成了系統(tǒng)控制單元與數(shù)據(jù)采集處理單元設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)整個(gè)采集過(guò)程的控制。設(shè)計(jì)了基于ARM和CPLD的嵌入式數(shù)字控制電路,完成了上位機(jī)和下位機(jī)軟件編程,提出了在軟件中減去背景信號(hào)獲得有效信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行精確計(jì)算的數(shù)據(jù)處理方法;
　　4、進(jìn)行了多種環(huán)境下的探測(cè)實(shí)驗(yàn),獲得了比較滿意的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)并搭建了實(shí)驗(yàn)裝置,在不同室外背景下進(jìn)行了多次試驗(yàn)以驗(yàn)證減背景方法的正確性,在不同距離下