激光扫描系统的闭环控制技术研究
发布时间：2021-11-05 20:14
激光具有良好的相干性、方向性、单色性等优点,广泛应用于军事、工业、医疗、科教、航天等领域。尤其在军事领域,激光雷达、激光制导、激光对抗等高新技术日趋成熟,成为武器现代化的重要标志,受到各国的重视。激光快速扫描与定位是诸多激光武器系统的核心技术,实现光束扫描的方式主要包括转镜扫描、全息光栅扫描、振镜扫描、MEMS阵列扫描等,其中,振镜扫描由于具有抗电磁干扰能力强、扫描速度快、定位精度高、性能可靠稳定等诸多优点,成为使用最广泛的激光扫描方式。针对侦扰一体化激光对抗系统对激光快速扫描、跟踪和精确定位技术的迫切需求,本文对双振镜激光快速二维扫描系统的闭环控制技术进行了深入研究,由此获得了一些有价值的结果和结论。本文的主要工作内容和研究结果如下:1.设计了双振镜激光二维扫描控制系统的整体方案。由上位机发出系统控制指令,STM32单片机接收到指令后,根据振镜扫描函数产生两路数字序列,并经过TI DAC8563转换为-10V+10V的模拟电压信号,分别输入两块CTIMicroMax 671XX系列单轴伺服驱动板,控制两个CTI 6210H型扫描振镜发生偏转,使激光光束按照扫描函...
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
振镜激光扫描控制系统整体结构图
围绕两个分别沿着 X,Y 方向偏转的电机的相互转动，带动连在电机转轴上的振镜发生偏转，实现在两个反射镜相互作用下出射的激光束发生偏转，完成对空间目标的扫描，这种扫描方式大多用在小面积扫描中。扫描系统的结构及原理图如下图2.2所示：图 2. 2 双振镜激光扫描系统结构图常用的双振镜激光二维扫描系统主要由两个振镜和带动振镜偏转的电机组成。其中，这两个振镜分别固定在一个水平电机和一个垂直电机的转轴上，X 振镜沿着平行于 Z 轴的方向转动，Y 振镜沿着平行于 X 轴的方向转动，通过电机转子的转动带动水平反射镜和垂直反射镜在一定的角度范围内转动。具体的工作过程是：激光器发射出的激光首先照射至沿着水平方向放置的振镜 X，获得一定的偏移量，再照射至 Y振镜，又获得一个新的偏移量。对于不同角度偏转的振镜，激光束均按照这样的顺序依次出射，最后，光束照射在一个与 XOY 平面平行的扫描平面上，并落于其上的一点
图 2. 3 振镜的反射原理图由此可得光线的方程表达式为tan 2 sin 2cos 2 sin 2cos 2 cos 2x d cty ctz l ct （2-2）如果令z=0，那么激光束在扫描平面的扫描轨迹可表示为tan 2tan 2cos 2tan 2x d ly l （2-3）该式即表示了扫描平面上任意点的坐标值与两个振镜的偏转角度 和 之间的关系，对于一个确定的系统来说，上式中的l 和 d 是固定值，只有 和 是变化量，
【参考文献】：
期刊论文
[1]控制局域网络多路数字化振镜控制系统设计[J]. 高燚,卫建华,邓云兵. 西安工程大学学报. 2015(04)
[2]基于李萨如扫描的微型激光投影显示技术[J]. 李晓莹,梁晓伟,乔大勇,刘耀波,潘春辉,练彬. 光学学报. 2014(06)
[3]浅述新型激光表演系统现状及发展趋势[J]. 张瑄珺,潘涌,王健超,罗曼,沈一愚,王嘉齐,安博言,李浩. 应用激光. 2013(05)
[4]双振镜激光扫描的误差分析及校正方法[J]. 韩万鹏,蒙文,李云霞,李大为,周嘉. 光电技术应用. 2011(04)
[5]动态聚焦激光振镜扫描系统的误差分析及图形校正算法[J]. 文世峰,史玉升,谢军. 新技术新工艺. 2009(05)
[6]螺旋式扫描在激光雷达系统中的仿真优化分析[J]. 冯国柱,杨华军,邱琪,邱昆. 红外与激光工程. 2006(02)
[7]双振镜激光扫描加工误差原因分析[J]. 孙会来,林树忠. 激光与红外. 2005(03)
[8]中国激光加工产业现状和发展前景[J]. 陈苗海. 激光与红外. 2004(01)
[9]激光大屏幕显示系统中振镜扫描的工作原理及图像失真研究[J]. 刘才明. 中国激光. 2003(03)
[10]双振镜二维扫描系统的误差分析和校正技术[J]. 朱林泉. 应用激光. 2001(05)
博士论文
[1]高精度低成本激光振镜扫描3D视觉系统关键技术研究[D]. 曲杨.哈尔滨工业大学 2016
硕士论文
[1]二维振镜激光扫描演示系统的设计和研究[D]. 周康毅.武汉邮电科学研究院 2015
[2]运动目标探测激光扫描系统设计与原理实验[D]. 李慧剑.西安电子科技大学 2013
[3]数字式振镜控制系统的研究[D]. 井峰.中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所) 2012
[4]二维激光振镜扫描控制系统设计[D]. 徐亮亮.长春理工大学 2012
[5]振镜式激光扫描运动目标模拟系统设计[D]. 陈庆陆.中北大学 2011
[6]二维振镜式扫描系统在激光扫描成像中的应用[D]. 喻超.北京邮电大学 2011
[7]激光扫描成像系统硬件电路的设计与实现[D]. 李乐坚.北京邮电大学 2011
[8]高速振镜理论研究及实践[D]. 叶乔.华中科技大学 2004
[9]微弱激光脉冲信号的相关检测[D]. 肖洪梅.电子科技大学 2004
本文编号：3478440
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
振镜激光扫描控制系统整体结构图
围绕两个分别沿着 X,Y 方向偏转的电机的相互转动，带动连在电机转轴上的振镜发生偏转，实现在两个反射镜相互作用下出射的激光束发生偏转，完成对空间目标的扫描，这种扫描方式大多用在小面积扫描中。扫描系统的结构及原理图如下图2.2所示：图 2. 2 双振镜激光扫描系统结构图常用的双振镜激光二维扫描系统主要由两个振镜和带动振镜偏转的电机组成。其中，这两个振镜分别固定在一个水平电机和一个垂直电机的转轴上，X 振镜沿着平行于 Z 轴的方向转动，Y 振镜沿着平行于 X 轴的方向转动，通过电机转子的转动带动水平反射镜和垂直反射镜在一定的角度范围内转动。具体的工作过程是：激光器发射出的激光首先照射至沿着水平方向放置的振镜 X，获得一定的偏移量，再照射至 Y振镜，又获得一个新的偏移量。对于不同角度偏转的振镜，激光束均按照这样的顺序依次出射，最后，光束照射在一个与 XOY 平面平行的扫描平面上，并落于其上的一点
图 2. 3 振镜的反射原理图由此可得光线的方程表达式为tan 2 sin 2cos 2 sin 2cos 2 cos 2x d cty ctz l ct （2-2）如果令z=0，那么激光束在扫描平面的扫描轨迹可表示为tan 2tan 2cos 2tan 2x d ly l （2-3）该式即表示了扫描平面上任意点的坐标值与两个振镜的偏转角度 和 之间的关系，对于一个确定的系统来说，上式中的l 和 d 是固定值，只有 和 是变化量，
【参考文献】：
期刊论文
[1]控制局域网络多路数字化振镜控制系统设计[J]. 高燚,卫建华,邓云兵. 西安工程大学学报. 2015(04)
[2]基于李萨如扫描的微型激光投影显示技术[J]. 李晓莹,梁晓伟,乔大勇,刘耀波,潘春辉,练彬. 光学学报. 2014(06)
[3]浅述新型激光表演系统现状及发展趋势[J]. 张瑄珺,潘涌,王健超,罗曼,沈一愚,王嘉齐,安博言,李浩. 应用激光. 2013(05)
[4]双振镜激光扫描的误差分析及校正方法[J]. 韩万鹏,蒙文,李云霞,李大为,周嘉. 光电技术应用. 2011(04)
[5]动态聚焦激光振镜扫描系统的误差分析及图形校正算法[J]. 文世峰,史玉升,谢军. 新技术新工艺. 2009(05)
[6]螺旋式扫描在激光雷达系统中的仿真优化分析[J]. 冯国柱,杨华军,邱琪,邱昆. 红外与激光工程. 2006(02)
[7]双振镜激光扫描加工误差原因分析[J]. 孙会来,林树忠. 激光与红外. 2005(03)
[8]中国激光加工产业现状和发展前景[J]. 陈苗海. 激光与红外. 2004(01)
[9]激光大屏幕显示系统中振镜扫描的工作原理及图像失真研究[J]. 刘才明. 中国激光. 2003(03)
[10]双振镜二维扫描系统的误差分析和校正技术[J]. 朱林泉. 应用激光. 2001(05)
博士论文
[1]高精度低成本激光振镜扫描3D视觉系统关键技术研究[D]. 曲杨.哈尔滨工业大学 2016
硕士论文
[1]二维振镜激光扫描演示系统的设计和研究[D]. 周康毅.武汉邮电科学研究院 2015
[2]运动目标探测激光扫描系统设计与原理实验[D]. 李慧剑.西安电子科技大学 2013
[3]数字式振镜控制系统的研究[D]. 井峰.中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所) 2012
[4]二维激光振镜扫描控制系统设计[D]. 徐亮亮.长春理工大学 2012
[5]振镜式激光扫描运动目标模拟系统设计[D]. 陈庆陆.中北大学 2011
[6]二维振镜式扫描系统在激光扫描成像中的应用[D]. 喻超.北京邮电大学 2011
[7]激光扫描成像系统硬件电路的设计与实现[D]. 李乐坚.北京邮电大学 2011
[8]高速振镜理论研究及实践[D]. 叶乔.华中科技大学 2004
[9]微弱激光脉冲信号的相关检测[D]. 肖洪梅.电子科技大学 2004
本文编号：3478440
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