【摘要】：激光掃描投影技術(shù)利用人眼的視覺暫留效應(yīng),通過高速偏轉(zhuǎn)的掃描振鏡使激光器出射的光線被快速折轉(zhuǎn),將數(shù)模文件中的待投影圖形投射到待投影面上,技術(shù)人員通過投影面上的輪廓線框得到更加直觀實用的信息,實現(xiàn)更精確高效的零部件安裝定位裝配。然而,對于形狀復(fù)雜且包含大量元素特征的投影圖形,完成整幅圖形的掃描耗時較長,導(dǎo)致人眼觀察到的圖像產(chǎn)生閃爍,根本不適用于面向制造裝配現(xiàn)場的輔助定位操作。為解決上述問題,本文提出并研究了基于改進Fleury算法的激光掃描投影路徑優(yōu)化方法,以得到最短掃描路徑、減少掃描圖像所需時間、改善自研激光掃描投影系統(tǒng)的閃爍問題。同時,研究了掃描慣性誤差校正方法,消除了拖尾誤差及轉(zhuǎn)角誤差等的不良影響。首先,對激光掃描投影系統(tǒng)的構(gòu)成、工作原理和工作流程進行研究,結(jié)合圖論理論,提出了一種基于圖論歐拉回路的激光掃描投影路徑優(yōu)化策略,并對路徑優(yōu)化的具體流程進行設(shè)計。同時,針對DXF文件結(jié)構(gòu)進行解析,設(shè)計并仿真了特征點信息提取(iLect)算法,實現(xiàn)了待投影圖形數(shù)模文件中直線、矩形等實體特征點的坐標(biāo)提取,為后續(xù)掃描路徑的優(yōu)化奠定基礎(chǔ)。其次,基于圖論理論的Fleury算法對歐拉投影圖形進行掃描路徑求解,并針對Fleury算法不能優(yōu)化非歐拉圖形掃描路徑的局限性,提出了改進Fleury算法以適用于任何投影圖形,并應(yīng)用該算法分別對連通非歐拉圖和非連通圖進行掃描路徑優(yōu)化仿真,驗證了該算法的可行性。然后,對激光掃描投影系統(tǒng)的拖尾誤差、轉(zhuǎn)角誤差進行分析和研究,并基于搭建完成的激光掃描投影系統(tǒng)應(yīng)用上述校正方法進行實驗,探究得到兩種誤差的最佳補償時間,并將該算法寫入控制軟件中。最后,通過實驗對基于歐拉回路的路徑優(yōu)化算法進行驗證,并對實驗結(jié)果進行分析。實驗結(jié)果表明:應(yīng)用改進的Fleury算法對自研的激光掃描投影系統(tǒng)的掃描路徑進行優(yōu)化,圖像的投影頻率提升了約65%,頻閃問題得到顯著改善,該算法可以有效提升自主研發(fā)激光掃描投影系統(tǒng)對復(fù)雜圖形的掃描頻率,提升所研發(fā)系統(tǒng)的實際工程應(yīng)用價值。
【學(xué)位授予單位】：長春理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN24;TH161
【圖文】：

圖 1.1 激光投影系統(tǒng)應(yīng)用于復(fù)合材料的鋪疊雖然激光投影技術(shù)在上世紀(jì)八十年代后日漸成熟，但激光掃描投影技術(shù)的應(yīng)用相對比較緩慢，原因是當(dāng)時能夠準(zhǔn)確生成數(shù)模文件的專業(yè)計算機軟件較少，且能數(shù)字化生產(chǎn)制造的系統(tǒng)發(fā)展也較緩慢。但隨著激光掃描顯示技術(shù)的發(fā)展和一些專件的出現(xiàn)，激光掃描投影技術(shù)的應(yīng)用也逐漸進入了快速發(fā)展的時代[12]。如今，國外公司已經(jīng)成功研制了先進的激光投影系統(tǒng)，并在航空航天領(lǐng)域得到泛的應(yīng)用[13]。有三家公司的激光投影系統(tǒng)應(yīng)用較為廣泛，如圖 1.2 所示，分別是 LAP LASER 公司的 LAP PRO 激光投影系統(tǒng)、加拿大的 VIRTEK 激光投影系統(tǒng)及美國 LPT(Laser Projection Technologies)公司的 LPT 系列激光投影/測量系統(tǒng)

圖 1.1 激光投影系統(tǒng)應(yīng)用于復(fù)合材料的鋪疊雖然激光投影技術(shù)在上世紀(jì)八十年代后日漸成熟，但激光掃描投影技術(shù)的應(yīng)用相對比較緩慢，原因是當(dāng)時能夠準(zhǔn)確生成數(shù)模文件的專業(yè)計算機軟件較少，且能數(shù)字化生產(chǎn)制造的系統(tǒng)發(fā)展也較緩慢。但隨著激光掃描顯示技術(shù)的發(fā)展和一些專件的出現(xiàn)，激光掃描投影技術(shù)的應(yīng)用也逐漸進入了快速發(fā)展的時代[12]。如今，國外公司已經(jīng)成功研制了先進的激光投影系統(tǒng)，并在航空航天領(lǐng)域得到泛的應(yīng)用[13]。有三家公司的激光投影系統(tǒng)應(yīng)用較為廣泛，如圖 1.2 所示，分別是 LAP LASER 公司的 LAP PRO 激光投影系統(tǒng)、加拿大的 VIRTEK 激光投影系統(tǒng)及美國 LPT(Laser Projection Technologies)公司的 LPT 系列激光投影/測量系統(tǒng)

【參考文獻】

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本文編號：2728685