大尺寸運(yùn)動(dòng)物體的激光掃描檢測(cè)系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、隨著民航機(jī)場(chǎng)信息化改革的需要，智能化飛機(jī)泊位系統(tǒng)取代人工引導(dǎo)方式成為大勢(shì)所趨，基于民航機(jī)場(chǎng)的需求，針對(duì)現(xiàn)有飛機(jī)泊位引導(dǎo)系統(tǒng)的不足，本文提出結(jié)合圖像識(shí)別法和激光掃描檢測(cè)法，利用其優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)高精度、高可靠性的飛機(jī)泊位引導(dǎo)系統(tǒng)，并詳細(xì)介紹了該系統(tǒng)中激光掃描子系統(tǒng)的原理及設(shè)計(jì)方法。
　　針對(duì)現(xiàn)有激光掃描儀的掃描范圍和掃描速度的限制，本文提出采用雙振鏡結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)激光掃描系統(tǒng)的方法，以滿足對(duì)大尺寸移動(dòng)物體的掃描要求。結(jié)合系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)景

2、，給出其總體設(shè)計(jì)方案，并完成了系統(tǒng)的理論分析、誤差分析與校正、數(shù)據(jù)處理、系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)等工作。
　　針對(duì)雙振鏡結(jié)構(gòu)中存在的誤差，本文根據(jù)其機(jī)械尺寸和幾何關(guān)系，通過(guò)對(duì)其建立數(shù)學(xué)模型，計(jì)算空間內(nèi)任一點(diǎn)的坐標(biāo)表達(dá)式，從空間坐標(biāo)解析的表達(dá)式中分析系統(tǒng)誤差的來(lái)源。并計(jì)算了系統(tǒng)在六個(gè)自由度上允許的最大安裝傾角，以及安裝高度的最大輸入誤差。針對(duì)系統(tǒng)中測(cè)距誤差、角度誤差、非線性誤差，本文分析了誤差產(chǎn)生的原因，并給出了相應(yīng)的校正方法，提高激光測(cè)距儀

3、的測(cè)距精度的同時(shí)，減小電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度誤差，并消除掃描軌跡的枕形誤差。
　　針對(duì)步進(jìn)電機(jī)參考零點(diǎn)的不確定性，本文介紹了系統(tǒng)物理零點(diǎn)的選取依據(jù)，并給出應(yīng)用于不同場(chǎng)合，系統(tǒng)快速回到零點(diǎn)的多種方法。針對(duì)激光測(cè)距儀多次定點(diǎn)測(cè)量會(huì)產(chǎn)生多類(lèi)距離值的問(wèn)題，本文采用對(duì)數(shù)據(jù)分堆處理的方法，分別計(jì)算每堆數(shù)據(jù)的均值和概率，提高距離測(cè)量的精度。對(duì)于掃描數(shù)據(jù)的處理方法，本文通過(guò)多值平均、數(shù)據(jù)裁剪、中值濾波、角度校正、速度補(bǔ)償?shù)确椒ǎ苟S掃描曲線更接近真實(shí)曲

4、線，并且可實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)的物體進(jìn)行三維掃描。
　　本文采用ARM+FPGA架構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的掃描控制器，ARM主要用于設(shè)備間通信、數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)處理，F(xiàn)PGA則主要產(chǎn)生步進(jìn)電機(jī)的控制時(shí)序，充分發(fā)揮每種器件的優(yōu)勢(shì)，提高了掃描系統(tǒng)的掃描精度，增強(qiáng)了設(shè)計(jì)的靈活性。本文給出了系統(tǒng)的軟硬件實(shí)現(xiàn)方法，包括掃描控制器的硬件電路設(shè)計(jì)、主控制器的軟件設(shè)計(jì)、電機(jī)控制時(shí)序的產(chǎn)生、配置軟件可視化界面的設(shè)計(jì)，最后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了全面的測(cè)試，測(cè)試結(jié)果驗(yàn)證了理論分析的結(jié)果