基于PSD的光點空間位置測量技術研究.pdf

1、位置測量在工業(yè)、軍事、科研等領域應用廣泛,光點的空間位置檢測在非接觸測量領域有重要的意義,本文針對目前光點空間位置測量方法的不足,結合實際測量需求和測量對象的特點設計了一種基于雙PSD的光點空間位置測量系統(tǒng)。PSD以其響應速度快、信號處理電路相對簡單、對光學系統(tǒng)和光源要求不高等優(yōu)點被廣泛應用于光電測量。該方法基于雙目視覺,將光點分別成像在兩個二維PSD上,利用PSD的快速響應特性捕捉到高速閃光信號,并將像點的位置以電流形式輸出,配合后續(xù)

2、的信號處理電路和控制電路對輸出信號進行處理和計算,最后得到光點的空間位置。
　　本文研究內容主要包括以下幾個方面:
　　1、進行了系統(tǒng)總體方案設計,達到了設計功能與技術指標。根據(jù)被測對象的特點提出了基于雙目視覺的測量方案;
　　2、完成了光電探測與信號處理單元的設計,實現(xiàn)空間光點位置信號的探測。選用二維PSD作為光電探測器并分析了PSD的特性,完成了光學系統(tǒng)參數(shù)計算和鏡頭選型,根據(jù)PSD輸出信號的特點設計了信號預處理電

3、路將微弱電流信號轉換為電壓信號;
　　3、完成了系統(tǒng)控制單元與數(shù)據(jù)采集處理單元設計,實現(xiàn)整個采集過程的控制。設計了基于ARM和CPLD的嵌入式數(shù)字控制電路,完成了上位機和下位機軟件編程,提出了在軟件中減去背景信號獲得有效信號并對其進行精確計算的數(shù)據(jù)處理方法;
　　4、進行了多種環(huán)境下的探測實驗,獲得了比較滿意的實驗結果。設計了系統(tǒng)的機械結構并搭建了實驗裝置,在不同室外背景下進行了多次試驗以驗證減背景方法的正確性,在不同距離下