激光掃描投影系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于飛行器、船舶和汽車等大尺寸部件的精準制造和裝配領(lǐng)域。該系統(tǒng)能夠?qū)⒋庸せ蜓b配零部件的輪廓線框較準確地投影于待安裝位置處,進而輔助指導工人完成目標零部件的定位、裝配和加工。為解決現(xiàn)有激光掃描投影系統(tǒng)投影圖形的位置精度較低、投影激光線寬較寬、且無法依據(jù)投影距離變化進行精準的動態(tài)自動聚焦等問題,研究開發(fā)了基于差分探測原理的動態(tài)自聚焦激光掃描投影系統(tǒng)。首先,研究了激光掃描投影系統(tǒng)的工作原理,據(jù)此對傳統(tǒng)激光掃描投影系統(tǒng)進行改進,設(shè)計了基于差分探測原理的動態(tài)自聚焦激光掃描投影系統(tǒng),建立了基于高速二維振鏡器件的投影系統(tǒng)數(shù)學模型,以確定振鏡水平偏轉(zhuǎn)角H、豎直偏轉(zhuǎn)角V與被投影目標坐標系下投影點的坐標轉(zhuǎn)換關(guān)系;其次,對基于差分探測原理的動態(tài)自聚焦激光掃描投影系統(tǒng)的工作原理進行了研究,分別設(shè)計了光學杠桿型和反遠距型兩種動態(tài)自聚焦方案,推導出相應(yīng)的數(shù)學模型,并利用ZEMAX光學設(shè)計軟件進行仿真實驗,通過比較得出反遠距型動態(tài)聚焦系統(tǒng)響應(yīng)更加靈敏、結(jié)構(gòu)更加合理;再次,研究了基于差分探測原理的反饋光強檢測系統(tǒng),實現(xiàn)了對激光掃描投影系統(tǒng)中掃描光斑的精確匯聚,從而獲得了更窄的激光掃描線框線寬... 

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 研究的目的和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究內(nèi)容及各章節(jié)安排
第2章 自聚焦激光掃描投影系統(tǒng)工作原理
    2.1 自聚焦激光掃描投影系統(tǒng)的工作原理
    2.2 自聚焦激光掃描投影系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計
    2.3 自聚焦激光掃描投影系統(tǒng)的投影模型
    2.4 本章小結(jié)
第3章 動態(tài)自聚焦系統(tǒng)光學結(jié)構(gòu)設(shè)計及自動控制系統(tǒng)研究
    3.1 動態(tài)自聚焦系統(tǒng)光學結(jié)構(gòu)設(shè)計及ZEMAX模擬仿真
        3.1.1 光學杠桿型動態(tài)自聚焦系統(tǒng)
        3.1.2 反遠距型動態(tài)自聚焦系統(tǒng)
    3.2 動態(tài)自聚焦系統(tǒng)光學結(jié)構(gòu)的ZEMAX仿真與比較
        3.2.1 反遠距型動態(tài)自聚焦系統(tǒng)的ZEMAX仿真
        3.2.2 光學杠桿型動態(tài)自聚焦系統(tǒng)ZEMAX仿真
        3.2.3 反遠距型與光學杠桿型動態(tài)自聚焦系統(tǒng)的比較
    3.3 動態(tài)聚焦系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)研究
        3.3.1 反饋光強信號探測單元
        3.3.2 精密位移結(jié)構(gòu)控制單元
    3.4 本章小結(jié)
第4章 投影系統(tǒng)合作目標檢測及坐標轉(zhuǎn)換算法研究
    4.1 投影系統(tǒng)合作目標中心掃描定位算法研究
        4.1.1 基于最小二乘法的建模與求解
        4.1.2 利用MATLAB仿真
    4.2 投影系統(tǒng)標定算法研究
        4.2.1 坐標轉(zhuǎn)換矩陣求解
        4.2.2 利用MATLAB仿真
    4.3 本章小結(jié)
第5章 自聚焦激光掃描投影系統(tǒng)搭建及驗證實驗
    5.1 自聚焦激光掃描投影系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計
        5.1.1 激光器
        5.1.2 準直擴束系統(tǒng)
        5.1.3 動態(tài)自聚焦系統(tǒng)
        5.1.4 二維振鏡掃描系統(tǒng)
        5.1.5 光強信號檢測及自動控制系統(tǒng)
    5.2 投影實驗
        5.2.1 差分探測特性驗證
        5.2.2 動態(tài)自聚焦系統(tǒng)線寬特性驗證
        5.2.3 合作目標圓心檢測
        5.2.4 坐標參數(shù)解算及投影圖形驗證
        5.2.5 投影準確度驗證
    5.3 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)
參考文獻
攻讀學位期間取得的成果
致謝



本文編號：3678083