基于面陣CCD激光測(cè)角系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、為實(shí)現(xiàn)施工過程中盾構(gòu)自動(dòng)導(dǎo)向，需要對(duì)盾構(gòu)機(jī)的三個(gè)姿態(tài)角（水平角、滾動(dòng)角、俯仰角）進(jìn)行實(shí)時(shí)的測(cè)量。俯仰角和滾動(dòng)角采用傾角傳感器進(jìn)行測(cè)量，而水平角姿態(tài)角的精確測(cè)量一直是個(gè)難題，本文對(duì)基于面陣CCD和激光的水平姿態(tài)角測(cè)量方法進(jìn)行了研究。主要內(nèi)容如下： 1.深入研究了水平姿態(tài)角的測(cè)量原理：根據(jù)幾何光學(xué)的成像規(guī)律，當(dāng)入射激光束與光學(xué)系統(tǒng)軸線之間的角度發(fā)生改變時(shí)，激光束通過凸透鏡后聚焦在焦平面上的焦點(diǎn)坐標(biāo)位置會(huì)發(fā)生相應(yīng)的改變，因此可以根據(jù)焦

2、點(diǎn)坐標(biāo)位置值計(jì)算出入射光線與光學(xué)軸線的夾角，再根據(jù)此夾角計(jì)算出水平姿態(tài)角。 2.為了實(shí)現(xiàn)聚焦光斑的準(zhǔn)確定位，需要對(duì)激光光斑進(jìn)行邊緣檢測(cè)。根據(jù)檢測(cè)精度的需要，對(duì)多種邊緣檢測(cè)方法作了比較研究，證明了基于Zernike 矩的亞像素邊緣檢測(cè)方法更加符合盾構(gòu)精確測(cè)量的需要。在對(duì)其原理進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，對(duì)算法中兩個(gè)關(guān)鍵參數(shù)（像素中心到邊緣的垂直距離l和階躍高度k）的閾值對(duì)定位精度的影響進(jìn)行了討論分析。 3.鑒于聚焦后光斑近似圓形，通