基于激光二维扫描的船模航行轨迹测量系统

为了实现对船模航行轨迹及其漂角信息的自动测量,设计了一套基于激光二维扫描仪的船模航行轨迹实时测量系统,主要包括激光二维扫描仪、三维电子罗盘、无线通信模块、数据采集及处理软件4个部分。扫描仪固定在河道岸边对船模靶标进行实时测量获得船模的位置信息,电子罗盘固定在船模上实时监测船模的俯仰、翻滚、航向角信息,两部分数据分别通过以太网通信与无线模块传输回计算机。基于MFC架构数据处理软件系统,设计靶标数据处理算法,综合两部分数据对船模靶标中心进行实时拟合与补偿,并在交互界面上实时绘制出船模航行轨迹,计算其漂角数据。实验结果表明,测量系统可以在较大测量范围内满足现场测量±8 mm的精度要求,准确绘制出船模的航行轨迹,为船模通航试验的检测与控制等研究提供了很好地试验方法。

基于转动式二维激光扫描仪和多传感器的三维重建方法

三维重建技术是机器视觉中最热门的研究方向之一,在无人驾驶和数字化加工与生产等领域得到了广泛的应用。传统的三维重建方法包括深度相机和多线激光扫描仪,但是通过深度相机获得的点云存在着信息不完整和不精确的问题,而多线激光扫描仪成本高,阻碍了该项技术的应用和研究。为解决上述问题,提出了一种基于转动式二维激光扫描仪的三维重建方法。首先,用步进电机带动二维激光扫描仪旋转运动来获取三维点云数据。然后,用多传感器融合的方法对激光扫描仪的位置进行标定,采用坐标系变换完成点云数据的匹配。最后,对采集得到的点云数据进行了滤波和精简处理。实验结果表明:相较于深度相机/IMU数据融合的重建方法,平均误差降低了0.93 mm,为4.24 mm;精度达到了毫米级别,误差率也控制在了2%以内;整套设备的成本相较于多线激光扫描仪大大降低。本文方法基本满足保留物体的外形特征、高精度和成本低的要求。

基于车载二维激光扫描的树冠体积在线测量

采用车载二维激光扫描仪获取树木单侧点云数据,坐标变换后通过设置感兴趣区域检测树木,利用垂直分布特性识别树干,得到树冠中心距离。考虑树冠连续/不连续2种情况进行树木分割,将树冠外缘距离与对应树干距离相减算出树冠厚度。将树冠体积离散化为长方体,利用树冠厚度、相邻测量点垂直方向距离、车辆速度、扫描周期等参数进行计算。采用FIFO缓冲区保存在线数据,新采集的一帧数据写入缓冲区末尾,同时从缓冲区开头读出处理好的数据帧输出,实现树冠体积的在线测量。实验结果证明,树冠连续/不连续场景下,方法均能准确检测分割树冠、识别树干,实现树冠体积的在线测量。

基于二维激光扫描的立木胸径计算方法性能分析

针对目前立木胸径算法性能对比中以树干作为测量目标而无法精确评估这一问题,使用激光扫描雷达,以5种管径的PVC管作为测量目标,应用目前常用的两种几何法(切线法、弧长法)与拟合法(Taubin),结合对应的4种角度补偿算法计算目标直径,分析各种算法误差及适用范围,对各种算法性能进行评价。结果表明,Taubin算法精度最高,考虑所有样本后,平均绝对误差为4.89%,其中测量距离为3~6 m时精度最高,平均绝对误差为3.62%。管径小于200 mm,测量距离小于2 m时,所有计算方法的误差均相对较高,其中Taubin法的平均绝对误差为10.59%,优化的弧长法与切线法的平均绝对误差分别为14.03%和13.47%。当测量距离大于2 m时,算法精度大幅度提升,Taubin算法的平均绝对误差降到6%以下。实验表明,Taubin算法在所有计算方法中精度与稳定性最高,最具有工程应用价值。

两种二维激光扫描器摆角测量方法的比较和实现

简单介绍了一种二维定心偏转激光扫描器件的工作原理和结构设计 ,重点比较了两种不同摆角测量方式的优劣 ,包括它的计算模型、光学系统构造以及采用光电位置传感器 (PSD)

CCD与二维激光扫描仪在管道检测系统设计中的应用

管道运输在现代工业的能量传输中具有重要的作用,但其工作条件恶劣,且不易检测维护,而国内对外在在后续真正实现管道缺陷检测功能方面的研究尚有所欠缺。针对以上问题,设计制作了一种双电机独立全驱动轮式管内移动机器人,适合于>600 mm管径的排水管道,装载CCD摄像头以及二维激光扫描仪,CCD能直观的找出管道的缺陷,将激光扫描仪扫描到的数据运用ICP算法进行后续处理,实现管内裂痕和变形等缺陷大小的定量检测,并得到了很好的实验结果。

二维激光扫描车辆行驶跑偏量测量研究

为解决车辆行驶跑偏的高精度测量问题,设计了一种车辆行驶跑偏量自动测量系统,建立了基于二维激光扫描的车辆行驶跑偏量测量模型,提出了优化数据处理算法,解决了靶标数据处理精度低的难题,构建的多传感器组合测量网络实现了车辆行驶跑偏量实时自动测量。通过实车试验对该系统进行了验证,结果表明,该测量系统可以实现在较大范围内的高精度实时测量,测量方法简单快捷,运行稳定可靠,能够适应各种车型的匀速跑偏、制动跑偏等不同类型的跑偏量测量。

基于PSD的二维定心激光扫描器摆角测量系统

介绍了二维定心激光扫描器的工作原理和结构设计,描述了采用光电位置敏感探测器(PSD)实现的二维摆角测量系统,比较了两种不同测量方式的优劣,包括数学模型、计算公式和光学系统构造。给出了PSD信号处理电路框图,设计了消除暗电流和杂散光干扰的采样-保持电路,并对系统位移做了标定。系统可以实现30°圆锥角的大范围二维摆角测量,角分辨率达0.01°,具有实时性强、工作稳定、抗环境干扰能力强等优点。

基于二维激光扫描的复合材料层合板热振试验装置研发与应用

研发了一套基于二维激光扫描测试装置的复合材料层合板热振试验装置。利用PLC控制器、触摸屏、滑台型导轨、步进电机、激振器、功率放大器、激光测振仪、加热及温控装置、振动控制仪及数据采集分析装置等,建立了满足层合板高温测振需求的硬件系统。基于PLC梯形图语言编写了二维激光扫描测试装置的控制软件,并详细介绍了手动、自动控制模块对应的操作界面与测控优势。以HF10碳纤维/树脂基层合板试件为例,对该装置进行了研究。结果表明:该装置可显著提高热环境下层合板结构模态振型的测试效率,且有利于研究不同温度对结构振动特性的影响。研究发现热环境对层合板固有频率和阻尼性能有着复杂影响,且随着温度的不断升高,模态阻尼比呈现减速增大的趋势。

二维激光扫描演示实验系统设计

考虑到激光振镜扫描式系统因具有高精度和高速度而广泛应用于激光加工行业中。采用下位机控制器、步进电机及其驱动器,以及一些光学元件搭建了二维激光扫描演示实验系统。硬件上先后介绍了设计中的激光扩束方案、系统精度分析和执行元件的选择;软件上讨论了系统的插补算法和下位机程序流程。最后与设计的用户界面联合测试,结果表明:系统工作稳定可靠,达到了设计要求。

基于二维激光扫描仪的煤矿罐道形变检测装置

针对传统煤矿罐道形变检测方法存在精度低、操作繁琐等问题,设计了一种基于二维激光扫描仪的煤矿罐道形变检测装置。当罐笼沿罐道线性运动时,通过支撑臂与罐笼相连且与罐道紧贴的滑轮旋转,带动与滑轮同轴且紧密连接的里程编码器旋转并产生触发信号;控制器接收到触发信号后启动固定在罐笼的二维激光扫描仪;二维激光扫描仪发射激光对罐道进行扫描,投射在罐道表面的激光发生漫反射后,被二维激光扫描仪接收,得到罐道扫描数据;罐道扫描数据传输至控制器,上位机调用控制器中的扫描数据并进行处理,可在线绘制罐道轮廓图、离线绘制罐道三维模型,获得2根罐道之间的缝隙宽度、各方向错位值及单根罐道的磨损量,从而判定罐道形变状况。实验结果表明,该装置最大绝对误差为0.6 mm,最大相对误差为10%,具有测量精度高、操作简便、结构简单的特点。

基于二维激光扫描仪的人数统计系统设计

人数统计系统在各个行业有着广泛的应用需求和安全意义,目前主流的技术手段是依靠视频识别、红外感应、RFID技术等,这些技术都存着在应用场景限制、识别效率不高等缺点。本文提出了一种利用二维激光扫描仪监测通过人数的技术,通过测量行人头顶至肩膀的高度差判断是否有行人通过并计数;通过判断行人通过两个二维激光扫描仪的顺序统计行人行走方向。

基于二维激光传感器无人直升机作业边界探测

无人机喷雾作业边界探测识别是无人直升机喷雾的重要内容,如果喷雾最大喷幅超过目标区域,会导致药液流失,造成环境的严重污染。为此,基于无人直升机平台,选取二维激光扫描传感器、姿态传感器等传感器搭建了一套二维激光扫描探测系统。该系统利用二维激光传感器探测无人直升机距离作物冠层和田埂的高度,计算冠层和田埂距离差值,并把高度差值作为分割阈值,实现无人直升机作业边界的提取,同时进行了田间试验验证。

激光扫描匹配室内定位方法探讨

针对室内环境下基于ICP匹配的算法比较复杂,运算量大,并且ICP算法高度依赖初始预估,限制了其实际应用范围的问题,提出一种改进的二维激光扫描匹配方法:不需要先验信息,降低特征匹配的复杂度;采用特征线筛选的方法,减少匹配算法运算量。实验结果表明,改进的二维激光扫描匹配方法在保证定位精度不变的条件下,能够提高扫描匹配算法的稳定性和效率,适用于较高精度的室内定位。

基于激光扫描仪的矿石密度实时检测系统研发

矿石资源开采中矿石品位测算是非常重要的环节。研究发现矿石品位与密度具有较强的线性关系,本文设计了一套基于激光扫描仪的矿石密度自动检测系统,利用激光扫描仪建立矿石表面的密集三维点云模型,融合称重系统开发出一套自动化、实时化、高精度的矿石品位自动检测系统。实际生产应用后,提高了品位检测的准确性,简化了工艺流程,实现了矿石品的自动化检测,对实际生产具有极其重要的意义。

激光扫描仪在大车运行安全保护中的应用

门座起重机、卸船机的工作效率和安全性直接影响到货物的装卸船速度,轨道附近移动的人、机械设备和其他障碍物会造成较大的设备安全隐患。针对此问题,提出了一种基于二维激光扫描仪的大车运行安全系统,阐述了该系统的组成、工作原理和特点。实践表明,该系统可提高港口装卸设备的工作安全性,具有推广价值。

利用激光测试技术检测棚车车门状态的试验研究

在铁路货车运输过程中,棚车车门的开关状态是直接影响货物列车安全快速运行的重要因素之一。没有关好的棚车车门在车辆行进过程中可能会造成车门脱落,导致打伤路人,损坏信号设备,货物可能被盗。本文重点介绍利用激光测试技术实现对货运列车棚车车门开关状态的检测。该系统可以自动检测棚车车厢,并对棚车车门的开关状态进行判断,从而得到棚车的安全信息,相比当前我国铁路场站上普遍采用的人工检查棚车车门开关状态的方式,极大地提高了工作效率,并且能够实现全天候作业,同时可将检测结果实时通过网络发往中心监控室。

基于移动二维激光扫描的单木三维绿量测定

【目的】单木三维绿量的有效测定为森林资源调查、森林生态环境效益评价、林业精准管理提供有用信息,对现代林业发展具有重要意义。为提高单木三维绿量测量效率与测量精度,提出一种基于移动二维激光扫描的低成本单木三维绿量测定方法。【方法】采用二维激光扫描仪对单木进行多角度直线扫描,获取树冠三维形貌信息;融合不同角度的采集数据,建立激光扫描线的向量参数方程;建立树冠体素模型,将待测空间离散化为体素,体素尺寸与扫描系统分辨率一致,以未被扫描线穿透的体素集合表达树冠体积,求取单木三维绿量。【结果】实验选取6株单木,体素分辨率为0.022 m,6株单木三维绿量平均测算时间为105.94 s,平均帧处理时间为0.039s。【结论】基于移动二维激光扫描的单木三维绿量测定,无需人工筛选点云,可自动处理数据,测量效率高,改进后的体素模型充分利用测量数据,能真实反映树冠内部体积及空隙。

二维定心激光扫描器及其摆角测量系统的研制

简要介绍了一种二维定心偏转激光扫描器的工作原理和结构设计。对二维摆角的两种不同测量方式的优劣进行了比较,并详细介绍了采用光电位置传感器(PSD)实现摆角测量的系统,包括它的测量原理、光学系统构造和PSD后续信号处理电路。结果表明,所研制的二维定心激光扫描器摆角测量系统可以实现±7.5°的二维摆角和30°圆锥角的大范围扫描,其重复精度为0 05°,分辨率为0 01°。具有快速灵巧、实时性强、工作稳定、抗环境干扰能力强等优点。

激光测距技术在列车动态横向振动偏移量测试中的应用

采用激光二维扫描技术,实现了列车动态横向振动偏移量的测试,易于实施,数据准确,对制定合理的站台界限提供参考数据。