針對(duì)原有三維振鏡激光掃描儀數(shù)學(xué)模型動(dòng)態(tài)模擬結(jié)果不精準(zhǔn)的問題,設(shè)計(jì)新型三維振鏡激光掃描儀數(shù)學(xué)模型。根據(jù)掃描儀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)定數(shù)學(xué)模型設(shè)計(jì)原則并簡(jiǎn)化原始模型,將設(shè)計(jì)原則與簡(jiǎn)化后模型結(jié)合能量守恒定律,設(shè)定硬性約束條件并模擬掃描儀內(nèi)部動(dòng)態(tài)過程,以動(dòng)態(tài)過程模擬結(jié)果為依據(jù),將掃描儀內(nèi)部分割為若干單元塊,通過單元塊動(dòng)態(tài)過程計(jì)算結(jié)果與對(duì)應(yīng)關(guān)系完成數(shù)學(xué)模型計(jì)算,至完成此三維振鏡激光掃描儀數(shù)學(xué)模型設(shè)計(jì)。構(gòu)建對(duì)比實(shí)驗(yàn),將原有模型與此模型模擬結(jié)果同測(cè)量結(jié)果相比較,此模型結(jié)果為數(shù)值區(qū)間且包含測(cè)量結(jié)果,原有模型結(jié)果為固定數(shù)值,與測(cè)試結(jié)果誤差較大,證明所提模型動(dòng)態(tài)模擬結(jié)果更為精確。 

【文章來源】：現(xiàn)代電子技術(shù). 2020,43(05)北大核心

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

掃描儀動(dòng)態(tài)模擬過程示意圖

根據(jù)掃描儀動(dòng)態(tài)模擬結(jié)果結(jié)合能量守恒定律完成對(duì)三維振鏡激光掃描儀的數(shù)學(xué)模型構(gòu)建。在動(dòng)態(tài)模擬過程中，將掃描儀數(shù)學(xué)模型分為激光發(fā)射與激光反射兩個(gè)環(huán)節(jié)：激光發(fā)射環(huán)節(jié)中包括光束形成以及光束發(fā)出兩部分；激光反射環(huán)節(jié)包括反射光束以及成像重建兩部分[14]。依據(jù)上述的分割單元完成模型構(gòu)建。為保證模型構(gòu)建的科學(xué)性，設(shè)定模型構(gòu)建流程如圖2所示。在掃描儀中，激光通過掃描儀內(nèi)部設(shè)備完成交互過程。將掃描儀內(nèi)部分割成N個(gè)單元，根據(jù)構(gòu)建流程設(shè)定掃描儀內(nèi)部單元塊之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，對(duì)單元塊與單元塊之間建立激光傳導(dǎo)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型[15]。設(shè)定相鄰兩單元塊之間的光線質(zhì)量分別為A1,A2，傳播速度為Qm,Qn，初始光束半徑為I1,i1，且I1>i1，激光傳播系數(shù)為K，接觸面積為E，在傳播時(shí)間T后，兩單元塊接收到的激光分別為I,i。根據(jù)動(dòng)態(tài)過程模擬中的守恒定律得出兩單元塊之間的激光關(guān)系：

根據(jù)掃描儀數(shù)學(xué)模型的計(jì)算特點(diǎn)，將三維振鏡激光掃描儀模型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，并將其在Simulink上完成搭建。通過使用本文設(shè)計(jì)模型與原有模型完成對(duì)其內(nèi)部動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的求值。在求值過程中對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的計(jì)算精準(zhǔn)度要求較高，所采用的實(shí)驗(yàn)設(shè)備具有較高的計(jì)算精密度，具體結(jié)構(gòu)如圖3所示。使用上述實(shí)驗(yàn)設(shè)備完成數(shù)學(xué)模型模擬過程。在模擬過程中設(shè)定4組輸入值，分別為10,50,100,200，將其作為模型原始值錄入數(shù)學(xué)模型中，計(jì)算并對(duì)比兩種模型的計(jì)算結(jié)果。設(shè)定初始條件為：掃描儀全長(zhǎng)為30 cm，掃描儀內(nèi)部激光傳播速度為0.1 m/s。將掃描儀內(nèi)部分割為10個(gè)小單元塊，模擬其內(nèi)部動(dòng)態(tài)過程。同時(shí)，采用儀器對(duì)掃描儀內(nèi)部激光實(shí)現(xiàn)機(jī)密測(cè)量，對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

【參考文獻(xiàn)】：
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