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激光测距的大尺寸测量应用研究

导读: 为了实现工业大尺寸几何形状的测量,基于激光测距原理,构建测量系统,提出通过极坐标转化为直角坐标系的方法,在二维平面内拟合测量对象的表面轮廓。

  为了实现工业大尺寸几何形状的测量,基于激光测距原理,构建测量系统,提出通过极坐标转化为直角坐标系的方法,在二维平面内拟合测量对象的表面轮廓。首先,从多种反射率材料分析激光测距测距延迟时间。然后,以800mm标准宽座角尺对激光测距仪进行了精度校准,标准差最大1. 5mm,最小值0. 2mm,适于大尺寸测量范围。利用VisualC++ 6. 0中MSComm控件实现了激光测距仪与计算机之间的数据通信。最后,以800mm标准宽座角尺和凹凸海绵表面为测量对象,利用本方法进行实验,得到了相应表面轮廓,并计算了标准角尺拟合直线的标准差最大为0. 7mm。实验结果表明,测距仪毫米级精度可以实现二维平面拟合,体现了手持式激光测距仪在工业大尺寸测量方面的应用前景。

  1 引  言

  大尺寸空间测量是现代大型机械制造业中亟待解决的关键技术之一,它涉及航空航天、造船工业、汽车制造、港口机械等诸多工业领域。目前,国际上工业大尺寸测量仪器主要有三大类,分别是激光干涉仪、固定式坐标测量机、便携式坐标测量系统。由于激光具有准直性好、相干性好、光束细、功率密度高等优点,国内外各行业都在进行激

  光测量应用的研究开发。有人提出一种新型激光位移传感器,其测量范围是20mm,测量精度是0. 3mm,且对周围阳光和温度不敏感,用于火车以64km/h运行时,可以根据实时测量各种铁轨表面曲率,从而对提高测量速度方面具有意义;航空激光扫描(ALS)[4]易受到温度,振动等环境影响,同时因球面变化导致全反射会产生数据丢失,因此有人对反射率和反射回来的光强度进行研究,通过最小二乘法对给定模型进行光强、角度和接收信号影响因素对数据进行改进,提高激光扫描的准确率。

  2 测量原理

  激光测距是光波测距中的一种,它采用脉冲式激光测距,通过测量激光光束在待测距离上往返传播的时间来计算距离,其换算公式为:

  L =ct/2             (1)

  式中:L为待测距离;c为激光在大气中传播的速度;t为激光在待测距离上的往返传播时间。这里,c作为已知量,t作为待测量。

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