基于欧拉回路的激光扫描投影路径优化方法研究

发布时间：2020-06-25 01:52

【摘要】：激光扫描投影技术利用人眼的视觉暂留效应,通过高速偏转的扫描振镜使激光器出射的光线被快速折转,将数模文件中的待投影图形投射到待投影面上,技术人员通过投影面上的轮廓线框得到更加直观实用的信息,实现更精确高效的零部件安装定位装配。然而,对于形状复杂且包含大量元素特征的投影图形,完成整幅图形的扫描耗时较长,导致人眼观察到的图像产生闪烁,根本不适用于面向制造装配现场的辅助定位操作。为解决上述问题,本文提出并研究了基于改进Fleury算法的激光扫描投影路径优化方法,以得到最短扫描路径、减少扫描图像所需时间、改善自研激光扫描投影系统的闪烁问题。同时,研究了扫描惯性误差校正方法,消除了拖尾误差及转角误差等的不良影响。首先,对激光扫描投影系统的构成、工作原理和工作流程进行研究,结合图论理论,提出了一种基于图论欧拉回路的激光扫描投影路径优化策略,并对路径优化的具体流程进行设计。同时,针对DXF文件结构进行解析,设计并仿真了特征点信息提取(iLect)算法,实现了待投影图形数模文件中直线、矩形等实体特征点的坐标提取,为后续扫描路径的优化奠定基础。其次,基于图论理论的Fleury算法对欧拉投影图形进行扫描路径求解,并针对Fleury算法不能优化非欧拉图形扫描路径的局限性,提出了改进Fleury算法以适用于任何投影图形,并应用该算法分别对连通非欧拉图和非连通图进行扫描路径优化仿真,验证了该算法的可行性。然后,对激光扫描投影系统的拖尾误差、转角误差进行分析和研究,并基于搭建完成的激光扫描投影系统应用上述校正方法进行实验,探究得到两种误差的最佳补偿时间,并将该算法写入控制软件中。最后,通过实验对基于欧拉回路的路径优化算法进行验证,并对实验结果进行分析。实验结果表明:应用改进的Fleury算法对自研的激光扫描投影系统的扫描路径进行优化,图像的投影频率提升了约65%,频闪问题得到显著改善,该算法可以有效提升自主研发激光扫描投影系统对复杂图形的扫描频率,提升所研发系统的实际工程应用价值。
【学位授予单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN24;TH161
【图文】：

投影系统,激光,复合材料,投影技术

图 1.1 激光投影系统应用于复合材料的铺叠虽然激光投影技术在上世纪八十年代后日渐成熟，但激光扫描投影技术的应用相对比较缓慢，原因是当时能够准确生成数模文件的专业计算机软件较少，且能数字化生产制造的系统发展也较缓慢。但随着激光扫描显示技术的发展和一些专件的出现，激光扫描投影技术的应用也逐渐进入了快速发展的时代[12]。如今，国外公司已经成功研制了先进的激光投影系统，并在航空航天领域得到泛的应用[13]。有三家公司的激光投影系统应用较为广泛，如图 1.2 所示，分别是 LAP LASER 公司的 LAP PRO 激光投影系统、加拿大的 VIRTEK 激光投影系统及美国 LPT(Laser Projection Technologies)公司的 LPT 系列激光投影/测量系统

投影系统,激光扫描,激光

【参考文献】