用于三維測量的激光并行測距技術(shù)的研究.pdf

1、分類號(hào)UDC密級(jí)單位代碼IQ151用于三維測量的激光并行測距技術(shù)的研究周愛霞指導(dǎo)教師熊木地職稱教授學(xué)位授予單位大連海事大學(xué)申請學(xué)位級(jí)別工學(xué)碩士學(xué)科與專業(yè)通信與信息系統(tǒng)論文完成日期2008年6月論文答辯日期2008年6月答辯委員會(huì)主席戍中文摘要摘要三維測量技術(shù)是現(xiàn)代工業(yè)測量領(lǐng)域一個(gè)重要的研究課題，在如逆向工程、國防、醫(yī)學(xué)、文物保護(hù)等社會(huì)諸多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。目前，三維測量方法多種多樣，但沒有一種可以同時(shí)滿足測量范圍大、測量精度高、速度快

2、等要求。本文提出的激光并行測距式三維測量技術(shù)每次可以同時(shí)測量物體表面多個(gè)點(diǎn)，測量速度快，且能保證測距精度在毫米級(jí)，配合機(jī)械裝置的掃描運(yùn)動(dòng)，可以完成高速高精度、大尺寸三維測量，另外具有無接觸測量，受遮擋影響小等優(yōu)點(diǎn)，具有很好的應(yīng)用前景。激光測距式三維測量系統(tǒng)是通過快速逐點(diǎn)測距、測角獲取測量物體上各點(diǎn)三維坐標(biāo)的，其主要組成是測角、測距以及掃描控制系統(tǒng)。本文針對其關(guān)鍵部件并行測距傳感系統(tǒng)進(jìn)行重點(diǎn)研究，設(shè)計(jì)了正弦波調(diào)制式激光并行測距系統(tǒng)。設(shè)計(jì)的

3、思路是采用DDS技術(shù)產(chǎn)生多路調(diào)制信號(hào)，各路調(diào)制信號(hào)之間的頻差為△f(幾kHz)，它們分別驅(qū)動(dòng)多個(gè)激光器產(chǎn)生多路激光，經(jīng)過準(zhǔn)直校正的多路調(diào)制激光照射到目標(biāo)表面后，返回光到達(dá)同一APD接收器，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓信號(hào)，通過混頻將高頻的測量信號(hào)轉(zhuǎn)化成易于測量的低頻信號(hào)，再由數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)控制高速AD轉(zhuǎn)換器件同時(shí)采集參考信號(hào)與測距信號(hào)，采樣數(shù)據(jù)送入DSP鑒相處理，由快速傅里葉(FFT)算法分別求出各路調(diào)制信號(hào)在被測距離上往返所產(chǎn)生的相位差

4、，并且針對噪聲、信號(hào)間干擾等不可避免因素造成的鑒相精度降低現(xiàn)象，采用了基于全相位FFT的頻譜校正法，極大地提高了鑒相精度。然后由相位差可以測定激光的往返時(shí)間，進(jìn)一步計(jì)算出各點(diǎn)距離。這種并行鑒相測長的方法充分利用了調(diào)制信號(hào)的頻帶和DSP高速強(qiáng)大的數(shù)字檢相功能，可實(shí)現(xiàn)多路激光并行鑒相測長，極大的提高了測長的速度和效率。初步實(shí)驗(yàn)和仿真結(jié)果表明該系統(tǒng)的技術(shù)途徑是可行的，達(dá)到了預(yù)期效果，為開發(fā)具有實(shí)際應(yīng)用功能的三維測量系統(tǒng)打下堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。關(guān)鍵