新型旋转激光扫描系统轴系调整与误差标定

旋转激光扫描系统是一种基于精密转台结合多路激光的空间多目标并行角度传感系统。为改善系统光源性能,设计了一种采用光纤从外部导入光源的新型轴系结构。但是当激光以一定角度穿过中空的转轴进入镜组后,若倾斜入射柱镜,将导致出射的扫描光面型发生变化。针对此问题,研究了一种基于平行线的传递性的激光光轴姿态的调整方法,并借助激光跟踪仪测量平台,分别对光轴与转轴轴系进行拟合,建立了对光轴倾斜误差的标定方法。实验结果表明,调整后光轴与转轴轴线的空间夹角优于0.15°,完全满足扫描光截面中心直线度对激光入射柱镜的角度要求。该调整方案可用于系统的装配环节,使扫描光更加接近理想平面,有助于系统测量精度的提升。

用于三维成像的激光传感器旋转扫描系统

以实现物体三维成像为目的,设计用于三维成像的激光传感器旋转扫描系统。激光传感器采集物体光条图像,将光条图像传到上位机,使用旋转扫描测量模型获取物体光束的三维空间坐标数据,使用OpenGL开发图形库构建物体三维云图,将光条图像按照3D轮廓扫描顺序获取物体红、绿、蓝分量,将这些分量与物体3D空间坐标数据整合后,完成物体三维云图着色。实验结果表明:该系统具备较丰富的伺服控制功能,且标定物体光平面坐标误差仅为0.005 mm;物体三维成像逼真度较高,与实物颜色较为接近,三维成像效果优秀。

旋转激光扫描测量系统同步信号电路延时补偿

旋转激光扫描测量系统采用光电扫描的计时方式并结合时空转换的原理实现角度交会定位,光电信号时域信息的精确性是影响测量精度的重要因素之一。针对测量系统中同步信号存在延时的问题,根据测角误差的特性提出一种基于发射基站转台正、反转测量目标的延时评估方法。通过定量分析同步信号的延时,建立同步信号的延时模型。基于可编程逻辑器件分析延时对测角精度的影响,研究同步信号电路延时的补偿算法并设计实验进行验证。实验结果表明,所提方法能够有效补偿同步信号原有约为190 ns的电路延时。

旋转激光经纬仪空间定位网络的组合式激光三维扫描系统

研究了一种基于旋转激光经纬仪三维空间定位网络的组合式激光三维扫描系统。旋转激光经纬仪定位系统的空间定位结合激光经纬仪前方空间角度交会和GPS空间定位原理,实现并行测量多个光电传感器空间坐标。在此基础上,设计了一种组合式激光三维扫描系统,通过三个光电传感器坐标确定激光测头的空间测量位姿,实现了一种适用于现场测量便携式三维扫描系统。研制的组合式三维激光扫描装置对多个物体进行扫描获取物体表面特征点云数据,得到了较好效果。

矿用三维激光扫描测量系统的研制

研制出具有自主知识产权的矿用三维激光扫描测量系统。分析了激光测距的工作原理,设计了系统结构与镜头防护方法;研究了系统综合通讯方法,开发了系统控制软件,实现了运动控制、数据通讯、上位机显示、三维重建等功能。现场试验表明,系统可准确测量空区三维形态,计算空区相关参数,为采空区安全评价与综合治理提供可靠技术手段。

激光扫描测量系统的应用研究

介绍了激光扫描测量技术的原理，并就激光扫描测量在工业中堆体的实时变化监测的技术和方法进行了探讨和研究，提出了一种基于激光扫描测量堆体变化的快速监测方法。实验表明：这种测量技术与传统的测量方法相比具有较强的实时性和较高的测量精度。

牙颌模型三维激光扫描系统可靠性研究及与手工测量的比较

目的 对牙颌模型三维激光扫描系统的可靠性进行研究 ,并为其临床应用提供科学依据。方法 利用D .0 1-L - 3DSCANNER系统扫描和测量了 30例基本正常石膏模型。采用三种方法检验了牙颌模型三维激光扫描系统的可靠性 ,并与手工测量进行了比较。结果 可靠性研究三个方法的结果显示无显著性差异 ;与手工测量的比较无显著性差异 ,但牙颌模型三维激光扫描系统具有一些手工测量所无法达到的功能。结论 牙颌模型三维激光扫描系统可靠性强 ,稳定性好 ,可应用于临床、科研。

航空激光扫描测量系统在国外工程中的应用

航空激光扫描测量系统因为其高精度、高数字化,高自动化、高数据容量而吸引广大测量工作者的注意。本文对航空激光扫描测量系统的概念、原理及产品进行了介绍,就其在国外工程中的应用方法、技术难点、精度及系统的优缺点进行了分析,并对航空激光扫描测量的误差来源进行了分析,对它的应用前景和应用领域进行了展望。

基于Cortex-M4和FreeRTOS的矿用三维激光扫描测量系统设计

为了满足矿用三维激光扫描系统的需求,设计了基于Cortex-M4内核和嵌入式实时操作系统FreeRTOS的运动控制和数据采集系统。采用Cortex-M4为内核的STM32F407ZGT微控制器和APM电机控制器等进行相关的硬件电路设计,通过移植FreeRTOS内核实现对运动控制、激光传感器数据采集、摄像头视频传输等任务的调度和对其他硬件资源的管理,简化了硬件设计的复杂度,优化了软件编程,提高了系统的实时性和可靠性,降低了成本。

基于瞬时转速的旋转激光测量系统测角精度评价

旋转激光测量系统基于光电扫描的计时方式,利用以时间差测位置差的时空转换思想,借助搭载有线型激光器的匀速转台作为旋转测尺进行测量,系统测角精度与转台匀速性相关。为了研究系统的转速稳定性及它与测角精度的相关规律,对系统测角误差、转速评价指标和瞬时转速算法展开研究。建立了角度测量模型,分析了瞬时转速波动对测角误差的影响机理;引入瞬时转速稳定度作为转速评价指标,并针对低精度码盘提出了一种基于脉宽误差补偿的瞬时转速算法,最后进行了实验验证。结果显示,对比传统M/T法和补偿算法,某气浮轴承发射站的瞬时转速波动测量值从±4.5 r/min降至±0.25 r/min,瞬时转速稳定度降至±4″。补偿算法的瞬时转速测量精度优于传统算法,测角精度与瞬时转速稳定度存在一致性规律,可以使用瞬时转速稳定度对系统测角精度进行快速评价。

三维激光扫描测量机随动运动控制系统与图像采集系统的设计

三维激光扫描测量机是逆向工程的重要组成部分 ,是集数控、激光、CAD CAM、精密机械、计算机、图像采集与处理为一体的集成技术系统 ,它主要由运动控制、图像采集、图像处理等几大部分组成。本文主要对随动运动控制的控制原理、硬件组成及软件设计算法作了介绍 ,同时对计算机图像采集系统的硬件组成、软件设计具体算法及实验结果进行了详细的分析与论述。

双光束激光扫描尺寸测量系统

基于激光扫描检测原理，提出了一种用于测量较大直径的双光束激光扫描尺寸测量系统。利用具有良好速度特性和光学准直特性的扫描光学系统，通过分光光学系统，使扫描光束由一束变为两束，对工件两侧进行双光束扫描，将携带有被测量信息的两路光信号经光合成系统后将两束光进行合成和接收，经微机数据处理后，给出直径的测量结果。文章详细论述了系统的测量原理、组成和微机控制与数据处理系统，对扫描光学系统设计的有关理论问题进行了讨论。

激光线扫描测量系统中物像对应关系的建立

提出一种基于样本线建立物像对应关系的标定法。该方法采用三棱柱作为标定块,标定块在标定范围内运动,得到样本线上的点。样本点的像由三棱柱两个棱面上的光带中心线用最小二乘法拟合直线求取交点的方法计算,所得像点到拟合样本线的最大偏差小于 0.1 像素。样本线将标定空间划分为 4 个子域,每个子域用线性插值的方法建立各自的映射关系。在自行设计的激光线扫描测量系统中采用该标定法,实际测量标准平面与球面的误差小于±0.05mm。

免基站车载扫描测量系统在质检中的应用

车载激光扫描技术在进行作业时需要架设基站进行后处理差分解算,且只能在基站一定范围内进行采集,局限性很大。针对这一情况,本文提出了一种免基站扫描技术,采用加装RTK模块,利用轨迹固定解点位对单点定位轨迹进行后处理修正,很好地解决了精度问题。此方式免去了架设基站产生的人力时间成本,扫描效率提高了50%,人力成本减少了一半,且可自由规划扫描,进一步优化了车载移动扫描用于质检工作的方案,提高了质检效率。试验结果表明,该方案精度与架设基站方案相当,扫描效率大大提高。

测风激光雷达双棱镜2维扫描系统的光学设计

传统的测风激光雷达双反射镜式2维扫描系统体积较大、结构相对复杂,不利于系统小型一体化集成。基于旋转双圆楔形棱镜,研究了新型2维光学扫描系统;分析了系统的工作原理,推导出了双圆楔形棱镜的旋转角与出射光束方位角及天顶角之间的简单正反向函数关系式,对楔形棱镜的折射率和楔角进行了优化选取和设计。结果表明,当工作波长为532 nm、楔形棱镜材料折射率为2.03时,最优设计楔角为19.5°;出射光束最大天顶角不仅取决于楔形棱镜折射率和楔角,还受光束压缩效应的制约。该系统结构紧凑、便于集成,能实现出射光束大范围和快速高精度的扫描,也能实现测风激光雷达以平面位置显示、距离高度显示等光束扫描模式工作。

激光扫描测量系统扫描速度不均匀的实时校正

在激光扫描测试系统的研制过程中发现，扫描电机转速波动是导致测试精度难以提高的主要原因。在实验研究的基础上，通过分析扫描电机的转动特性，提出了一种实时补偿电机转速变化的有效方法，实际应用表明该方法不仅能使测量精度提高一个数量级，而且大大简化了系统的硬件结构。

手持激光雷达扫描系统在农村房地一体测量中的应用

农村房屋不动产登记是国家深化农村集体产权制度改革的重要基础性工作。房地一体测量成果是农村房屋不动产登记的基础数据,如何快速有效地采集大比例尺农村地籍及房屋数据,提高农村房屋不动产登记的效率,降低数据采集的成本,是测绘地理信息行业的使命和挑战。本文通过在广东、江苏的实际项目中使用手持激光雷达扫描采集农村房屋及附属的地籍空间数据和属性信息,并与传统解析法测绘相比较。结果表明:采用手持激光雷达扫描进行房地一体数据采集,能大幅度减少外业耗时,提高生产效率,降低人工成本,满足大面积房地一体项目实施需要,但是也具有前期设备投资较大等缺点。

车载激光扫描测量系统整体误差模型建立及其分析

影响车载激光扫描测量系统的点云定位精度的误差按来源主要分为测量误差、设备安置误差、数据处理误差3类。本文从车载激光扫描测量系统空间基准统一方程出发,推导了车载激光扫描测量系统综合误差模型,并分别研究了激光测距与测角、POS定位与定姿、激光扫描仪的安置参数及尺度因子等对激光脚点定位精度的影响规律。

激光扫描测量转轴弯曲的8098单片机控制系统

在分析传统转轴弯曲测量方法的基础上，提出了一种激光扫描的测量方法，推导了最大弯曲量计算公式，通过实时检测扫描速度进行误差补偿，能实现转轴弯曲量的精密测量。同时，采用８０９８单片机控制，能完成数据的采集、处理及显示、打印等功能。经现场试验证明，该系统在转轴弯曲测量中比目前的测量仪器具有更大的优越性，测量精度达±５μｍ，重复精度为５μｍ。

多个单目线激光传感器旋转扫描系统高精度标定方法

根据铁路列车大型车轮零件三维尺寸检测的需求,设计了多个线激光传感器旋转三维扫描系统,快速获取车轮的整体三维数据。为了实现多个传感器在转台转动到不同方位时测得数据精确拼合,需要精确标定出各传感器相对世界坐标系的姿态和转台的转轴参数。为此,提出了基于多视平差优化的系统标定方法,方法最大优点是采用平差优化的思想,充分利用了图像数据样本和多视几何约束,对传感器间的姿态参数和旋转轴线进行同时求解,有效保证整体标定精度;同时在迭代优化过程中,标靶上的特征点也参与优化计算,使最终标定结果不受标靶制造误差的影响。