基于CMOS激光三角法测距系统的研究

发布时间：2017-10-12 01:29

  本文关键词：基于CMOS激光三角法测距系统的研究

  更多相关文章： 三角法激光测距 OK6410 OV9650 最小二乘拟合圆算法 OpenCV

【摘要】：激光测距技术相对于传统的手工测距,有非常大的优势：激光测距的非接触测量方式,避免了因测量工具的挤压、摩擦而造成测量面的形变,也为高温、辐射等极端环境下的测量提供了切实可行的实现方法。本论文首先对比了常见激光测距系统的测量环境,针对工业制造中对尺寸、距离、厚度等的测量,选择从三角法激光测距系统入手,深入研究激光测距方法,因为三角法测距具有结构简单、计算快捷、精度高等优点,所以更容易被推广。三角法测距系统中根据入射角的不同有两个分支：直射法和斜射法,本论文针对每个分支进行了详细的光路分析,并推导出两个分支各自的距离求解方程。根据像素位移与物理位移的关系,本论文针对常用的中心定位算法分别作了详细的描述,并对每个算法的中心坐标定位方程给予了详细的推导。根据各算法的特点,本课题选用最小二乘拟合圆算法实现光斑中心的定位。本论文选择使用OK6410开发板作为测距系统的实现平台,选用半导体激光器作为测距系统的发射模块,选用基于CMOS的OV9650作为本课题的接收模块。针对测量程序的运行环境,对Linux系统进行了平台移植,并将程序运行时依赖的OpenCV库移植到该Linux系统中。搭建好本课题的整体框架后,本论文详细描述了通过V4L2驱动接口存储接收模块内数据的流程,然后使用Matlab仿真工具实现了最小二乘拟合圆算法的流程,为测量算法的编写提供了思路,并最终使用C++编写出该算法的实现程序。经过对本课题中软硬件模块的整合调试,以及光路的铺设,本论文对测距系统的测量结果进行了采集及详细的分析,评估了造成测量误差的一些因素,并对改善测量精度的方法提出了见解。最终对本课题的完成过程做了总结。
【关键词】：三角法激光测距 OK6410 OV9650 最小二乘拟合圆算法 OpenCV
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN249
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 课题的背景及意义9
• 1.2 激光测距的国内外发展概况9-10
• 1.3 激光测距的分类10-15
• 1.3.1 脉冲法测距原理10-11
• 1.3.2 相位法测距原理11-12
• 1.3.3 干涉法测距原理12-14
• 1.3.4 三角法测距原理14-15
• 1.4 论文内容安排和主要工作15-17
• 2 激光测距原理与激光中心定位算法17-25
• 2.1 激光测距基本原理17-20
• 2.1.1 直射式测距系统17-18
• 2.1.2 斜射式测距系统18-19
• 2.1.3 两种光路系统的区别19-20
• 2.2 激光中心定位算法20-24
• 2.2.1 重心法20
• 2.2.2 Hough变换法20-21
• 2.2.3 最小二乘拟合圆法21-23
• 2.2.4 三种方法的性能分析和比较23-24
• 2.3 本章小结24-25
• 3 系统硬件平台设计25-40
• 3.1 系统硬件开发平台25-29
• 3.1.1 硬件平台的选择25-26
• 3.1.2 激光发射器的选择26-27
• 3.1.3 激光接收器的选择27-29
• 3.2 嵌入式Linux系统移植29-31
• 3.3 OpenCV库移植31-35
• 3.4 激光发射器驱动设35-39
• 3.5 本章小结39-40
• 4 系统软件程序设计40-49
• 4.1 系统软件各功能模块设计40-41
• 4.2 激光图像接收存储程序设计41-42
• 4.3 激光图像中心定位程序设计42-48
• 4.4 本章小结48-49
• 5 系统调试与数据分析49-54
• 5.1 系统调试49-50
• 5.2 数据处理50-51
• 5.3 误差分析51-53
• 5.4 本章小结53-54
• 6 结论54-57
• 参考文献57-59
• 致谢59-61

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本文编号：1015902