【摘 要】
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激光扫描测量系统是一种新型光学大尺寸测量系统,凭借其可拓展的分布式网络测量模式、高精度多任务并行测量等优势,已经广泛应用于飞机、船舶等大型装备制造领域。测量系统以旋转激光平面作为媒介,结合时空转换原理实现角度交会定位,其中光电信号时域信息的精确性是影响测量精度的重要因素。测量系统中同步光信号标志着发射站的转台单周旋转至零位起点,提供扫描光旋转的基准时刻。信号处理电路根据同步光与扫描光信号的时间间隔
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激光扫描测量系统是一种新型光学大尺寸测量系统,凭借其可拓展的分布式网络测量模式、高精度多任务并行测量等优势,已经广泛应用于飞机、船舶等大型装备制造领域。测量系统以旋转激光平面作为媒介,结合时空转换原理实现角度交会定位,其中光电信号时域信息的精确性是影响测量精度的重要因素。测量系统中同步光信号标志着发射站的转台单周旋转至零位起点,提供扫描光旋转的基准时刻。信号处理电路根据同步光与扫描光信号的时间间隔,计算获得扫描光的旋转角度。但是同步光和扫描光工作时不可避免的延时特性会引入测角误差,进而会影响最终的坐标测量精度。论文从激光扫描测量系统的基本测量原理出发,分析了光电信号延时引入的系统测角误差。针对光电信号的延时问题建立了光电信号延时的数学模型,并在硬件电路和应用算法上对光电信号的延时进行了补偿方案研究。论文的主要内容如下:1.研究了激光扫描测量系统的基本测量模型,分析了扫描光、同步光激光器和光电探测器的工作原理与主要技术参数;研究了光电信号延时引入的测角误差以及修正延时后的坐标解算模型,并设计了一种基于转台正、反转测量目标的延时评价方法。2.通过定量分析激光发射与接收电路中主要器件的延时属性,建立了光电信号的电路延时模型;研究了信号延时的控制方案,利用可编程逻辑器件（CPLD）设计了延时电路;在此基础上研究了电路延时的补偿算法,并设计了同步光触发信号线路布局的优化方案。3.根据发射站和接收器之间探测距离的变化,仿真分析了光电信号飞行延时对坐标测量精度的影响,进而对测量过程中的坐标解算、发射站内外参数标定等环节给出了补偿方案。4.设计实验分析了光电信号延时对测角精度及坐标测量精度的影响,搭建实验平台对研究的电路延时补偿算法和飞行延时坐标补偿算法的补偿效果进行了实验验证。
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