基于DSP的二維激光掃描器算法研究.pdf

1、本文的目的在于通過建立算法模型、依靠軟件控制的方法來抑制掃描系統(tǒng)中壓電陶瓷疊堆存在的遲滯效應(yīng),使得單個子鏡系統(tǒng)在正常工作時的非線性度可以降低到1％以內(nèi),以此來提高激光掃描系統(tǒng)的掃描精度。主要內(nèi)容是研究對單個子鏡系統(tǒng)進(jìn)行遲滯矯正的算法模型和DSP控制方法,再將兩個子鏡系統(tǒng)組成一個空間上的二維激光掃描器系統(tǒng),通過向兩個子鏡系統(tǒng)分別加載不同頻率的三角波驅(qū)動電壓來實現(xiàn)一定的掃描波形。
　　除了本文重點探討的壓電陶瓷遲滯效應(yīng)以外,激光光束在

2、子鏡上的入射、反射以及出射規(guī)律也是研究的一個重要內(nèi)容。由于本文的絕大部分工作是通過計算機(jī)上的MATLAB軟件仿真以及DSP上的C語言編程,需要將所有的計算過程程序化,因而引入了反射定律的矩陣形式。與此同時,計算、分析了二維掃描系統(tǒng)中的一些誤差,如枕形誤差和入射點位置誤差等,由于這些誤差在我們研制的小角度偏轉(zhuǎn)的二維掃描系統(tǒng)中引起的精度偏差分別在0.03%和0.02%左右,影響微乎其微,因而在后續(xù)的仿真和DSP編程中都將其忽略不計,減少了計

3、算的復(fù)雜度,提高了系統(tǒng)運算的效率。
　　本文研究的重點是如何抑制二維掃描系統(tǒng)中各個掃描子鏡系統(tǒng)的遲滯效應(yīng)。介紹了一些主流的開環(huán)控制算法,著重分析了逆控制模型以及前饋補(bǔ)償法對于系統(tǒng)的遲滯效應(yīng)修正效果。其中基于橢圓極坐標(biāo)的逆控制模型將系統(tǒng)非線性度由6%以上矯正到2%以下,但是仍未能達(dá)到系統(tǒng)的精度要求;與此同時,前饋補(bǔ)償法將系統(tǒng)的非線性度直接降低到1%以內(nèi),并具有自學(xué)習(xí)的特性,即可以對外部環(huán)境的變化自動作出相應(yīng)的調(diào)整,故將其作為接下來D