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高速扫描多线结构光频闪投射技术

作　者: 宋佳
导　师: 孙长库
学　校: 天津大学
专　业: 仪器科学与技术
关键词: 激光扫描三维测量多线结构光频闪
分类号: TP274
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

光学影像测量技术具有非接触、速度快、自动化程度高、柔性好等突出优点，在工业生产和制造业的在线检测中得到了广泛应用。光源投射器是三维影像测量的关键部件，其性能的优劣决定检测的精度和稳定性。本文以PCB印刷电路板缺陷在线检测为研究对象，设计出一套三维形貌测量系统的光源，以满足工业在线检测的高速、高精度要求。本文主要研究内容有：本文提出了一种多线结构光投射方案。高速旋转的多面棱镜与频闪激光器配合产生稳定、清晰的多线结构光。该光源投射出的多线结构光对比度高、信息完整、空间频率可调。研究了基于FPGA的光条稳定性算法，改善因电机转速不稳定造成的光条漂移现象。设计光源系统的光电探测电路以及基于FPGA的电机测速与激光器控制单元的软硬件。搭建了光源投射系统。利用搭建的测量系统对电路性能、多光条投射效果和光条稳定性进行了测试实验。证明本文设计的光源性能良好，输出的光条漂移较小，适用于高速、高精度的工业在线检测系统。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-15
  1.1 课题研究的应用背景及意义  7-9
  1.2 光学三维检测系统光源研究现状  9-13
    1.2.1 光学三维检测技术  9
    1.2.2 结构光投射模式  9-13
  1.3 本课题研究意义及主要工作  13-15
第二章高速扫描多线结构光投射原理  15-22
  2.1 高速扫描多线结构光投射总体方案  15-16
  2.2 高速扫描的多线结构光投射系统参数设计  16-20
  2.3 高分辨率测量系统设计  20-21
  2.4 本章小结  21-22
第三章光源投射器的硬件及软件设计  22-38
  3.1 投射器的硬件组成  22-26
    3.1.1 激光器及线激光产生柱面棱镜  22-23
    3.1.2 多面旋转棱镜  23-26
  3.2 光电探测电路设计  26-33
    3.2.1 光电探测器选型  26-27
    3.2.2 前置放大电路设计  27-31
    3.2.3 整形电路设计  31-33
  3.3 基于FPGA的电机转速检测与激光器控制单元  33-36
    3.3.1 脉冲计数法测量电机转速  33-34
    3.3.2 基于FPGA的电机测速与激光器控制单元  34-36
  3.4 本章小结  36-38
第四章实验及结果分析  38-48
  4.1 实验装置  38
  4.2 电路性能测试  38-40
  4.3 多光条投射实验  40-43
  4.4 光条稳定性实验及结果分析  43-47
  4.5 本章小结  47-48
第五章总结与展望  48-50
  5.1 全文总结  48
  5.2 工作展望  48-50
参考文献  50-53
发表论文和参加科研情况说明  53-54
致谢  54

高速扫描多线结构光频闪投射技术

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