数学模型设计在三维振镜激光扫描仪中的应用

发布时间：2021-03-01 05:55

　　针对原有三维振镜激光扫描仪数学模型动态模拟结果不精准的问题,设计新型三维振镜激光扫描仪数学模型。根据扫描仪结构特点设定数学模型设计原则并简化原始模型,将设计原则与简化后模型结合能量守恒定律,设定硬性约束条件并模拟扫描仪内部动态过程,以动态过程模拟结果为依据,将扫描仪内部分割为若干单元块,通过单元块动态过程计算结果与对应关系完成数学模型计算,至完成此三维振镜激光扫描仪数学模型设计。构建对比实验,将原有模型与此模型模拟结果同测量结果相比较,此模型结果为数值区间且包含测量结果,原有模型结果为固定数值,与测试结果误差较大,证明所提模型动态模拟结果更为精确。 

【文章来源】：现代电子技术. 2020,43(05)北大核心

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

扫描仪动态模拟过程示意图

根据扫描仪动态模拟结果结合能量守恒定律完成对三维振镜激光扫描仪的数学模型构建。在动态模拟过程中，将扫描仪数学模型分为激光发射与激光反射两个环节：激光发射环节中包括光束形成以及光束发出两部分；激光反射环节包括反射光束以及成像重建两部分[14]。依据上述的分割单元完成模型构建。为保证模型构建的科学性，设定模型构建流程如图2所示。在扫描仪中，激光通过扫描仪内部设备完成交互过程。将扫描仪内部分割成N个单元，根据构建流程设定扫描仪内部单元块之间的对应关系，对单元块与单元块之间建立激光传导动态数学模型[15]。设定相邻两单元块之间的光线质量分别为A1,A2，传播速度为Qm,Qn，初始光束半径为I1,i1，且I1>i1，激光传播系数为K，接触面积为E，在传播时间T后，两单元块接收到的激光分别为I,i。根据动态过程模拟中的守恒定律得出两单元块之间的激光关系：

根据扫描仪数学模型的计算特点，将三维振镜激光扫描仪模型结构简化，并将其在Simulink上完成搭建。通过使用本文设计模型与原有模型完成对其内部动态数据的求值。在求值过程中对实验设备的计算精准度要求较高，所采用的实验设备具有较高的计算精密度，具体结构如图3所示。使用上述实验设备完成数学模型模拟过程。在模拟过程中设定4组输入值，分别为10,50,100,200，将其作为模型原始值录入数学模型中，计算并对比两种模型的计算结果。设定初始条件为：扫描仪全长为30 cm，扫描仪内部激光传播速度为0.1 m/s。将扫描仪内部分割为10个小单元块，模拟其内部动态过程。同时，采用仪器对扫描仪内部激光实现机密测量，对比实验结果。

【参考文献】：
期刊论文
[1]大型工件激光喷丸三维扫描光路系统光斑畸变分析与校正方法研究[J]. 余雄超,胡永祥,姚振强.  电加工与模具. 2018(04)
[2]三维激光扫描数据精度分析模型研究及应用[J]. 冯上朝,吴满意,刘莎.  价值工程. 2018(21)
[3]计算机硬件设备的运维决策和评估数学模型分析[J]. 翟永,刘津,陈杰,刘磊,邢绪超,杜江.  计算机科学. 2018(S1)
[4]新型全数字频率传递方法数学模型及算法研究[J]. 孟彦春,张立新,孙云峰.  电子设计工程. 2018(04)
[5]三维激光扫描关键技术与实体建模现状[J]. 郑少开,郑书民,丁军,薛天纵,胡松.  北京测绘. 2017(S2)
[6]基于三维激光扫描的校园建筑物三维建模研究[J]. 付晨,徐爱功,徐辛超.  测绘与空间地理信息. 2017(11)
[7]三维激光扫描点云数据处理研究进展、挑战与趋势[J]. 杨必胜,梁福逊,黄荣刚.  测绘学报. 2017(10)
[8]激光三维扫描技术在电影美术设计中的研究[J]. 何彦瑞,吴维.  激光杂志. 2017(09)
[9]基于最小流量的智能配电网WSNs通信模型[J]. 方如举,王建平,孙伟.  电子测量与仪器学报. 2017(08)
[10]复合煤层露天矿采运排设备配置优化模型研究[J]. 白润才,韩阳,刘光伟,李鹏,赵浩.  应用泛函分析学报. 2017(02)



本文编号：3057049