本文選題：激光三角法 + FPGA��； 參考：《杭州電子科技大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：激光測距是一項(xiàng)新興的技術(shù),它的出現(xiàn)使得工業(yè)測量領(lǐng)域有了更好的發(fā)展。與傳統(tǒng)的工業(yè)測量技術(shù)相比,激光測距技術(shù)具有非接觸、高精度、高速度等特點(diǎn),因此在工業(yè)測量領(lǐng)域中得到了非常廣泛的應(yīng)用,例如地形測量、汽車定位等,但是目前激光測距技術(shù)存在精度與測量范圍之間難以兼顧的矛盾。本文基于激光三角法測距技術(shù),對(duì)適用于室內(nèi)測量的激光測距系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)和實(shí)現(xiàn),使得該系統(tǒng)在兼顧大量程的基礎(chǔ)上,依然具有高精度。本文主要工作如下:(1)提出了基于激光三角法測距技術(shù)的改進(jìn)型室內(nèi)激光測距系統(tǒng)。該系統(tǒng)針對(duì)室內(nèi)測距高精度、大量程的需求,提出了具有雙CCD的分段測距技術(shù),以克服傳統(tǒng)的激光三角測距技術(shù)無法兼顧精度與量程的局限性。(2)設(shè)計(jì)激光測距系統(tǒng)的硬件模塊及驅(qū)動(dòng)時(shí)序。硬件電路部分主要包括:FPGA電路模塊、CCD光電轉(zhuǎn)換模塊和AD采樣模塊等,并利用Altium Designer繪制硬件電路板。利用Verilog語言設(shè)計(jì)CCD芯片以及AD芯片的驅(qū)動(dòng)程序,配置了AD芯片的工作模式,并使用Modelsim仿真軟件驗(yàn)證驅(qū)動(dòng)時(shí)序的正確性。(3)對(duì)采用重心法的激光光斑質(zhì)心位置算法進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)。對(duì)比各種激光光斑質(zhì)心位置算法,采用受外界干擾最小的重心法。配置Nios II軟核處理器,對(duì)CCD信號(hào)進(jìn)行重心法處理得到光斑質(zhì)心的位置,從而計(jì)算得出測量距離。(4)基于改進(jìn)型室內(nèi)激光測距系統(tǒng)的軟硬件平臺(tái),對(duì)該系統(tǒng)展開實(shí)驗(yàn)測試,對(duì)測量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差分析,并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施。通過測量分析,該系統(tǒng)在沒有精密機(jī)械加工的情況下,精度達(dá)到了厘米級(jí),量程達(dá)到了2米。與傳統(tǒng)的激光三角法測距系統(tǒng)相比,改進(jìn)型室內(nèi)激光測距系統(tǒng)在不損失精度的前提下,將量程進(jìn)行了擴(kuò)展,以滿足室內(nèi)測距的需求。
[Abstract]:Laser ranging is a new technology, which has made better development in the field of industrial measurement. Compared with the traditional industrial measurement technology, the laser ranging technology has the characteristics of non-contact, high precision, high speed and so on, so it has been widely used in the field of industrial measurement, such as topographic survey, automobile positioning and so on. However, there is a contradiction between precision and measurement range in laser ranging technology. Based on the laser triangulation technique, the laser ranging system suitable for indoor measurement is improved and implemented in this paper, which makes the system still have high precision on the basis of taking into account a large number of ranges. The main work of this paper is as follows: (1) an improved indoor laser ranging system based on laser triangulation is proposed. In order to meet the need of high precision and large range in indoor ranging system, a segmented ranging technology with double CCD is proposed. The hardware module and driving timing of laser ranging system are designed to overcome the limitation of traditional laser triangulation ranging technology. The hardware circuit mainly includes the Altium Designer circuit module, CCD photoelectric conversion module, AD sampling module and so on, and draws the hardware circuit board with Altium Designer. The CCD chip and the driver program of AD chip are designed by Verilog language, and the working mode of AD chip is configured. The correctness of driving timing is verified by Modelsim simulation software. The algorithm of laser spot centroid position using center of gravity method is implemented. The centroid position of laser spot is compared with the barycenter method which is minimized by external interference. With the Nios II soft core processor, the center of gravity of the CCD signal is processed to get the position of the spot centroid, and the measuring distance is calculated. 4) based on the software and hardware platform of the improved indoor laser ranging system, the system is tested experimentally. The error of the experimental data is analyzed and the corresponding improvement measures are put forward. The measurement and analysis show that the precision of the system reaches centimeter level and the measuring range reaches 2 meters without precision machining. Compared with the traditional laser triangulation ranging system, the improved indoor laser ranging system expands the measurement range without losing the precision to meet the indoor ranging needs.
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN249

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1900912