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《基于cmos单点激光三角法测距系统设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、第28卷第2期光学仪器Vol.28,No.22006年4月OPTICALINSTRUMENTSApril,2006文章编号:100525630(2006)0220027204X基于CMOS单点激光三角法测距系统设计林小倩,林斌,潘泰才(浙江大学国家光学仪器工程技术研究中心,浙江杭州310027)摘要:根据三角法测距原理,运用单片机技术对距离进行测量,设计了一套基于CMOS的单点激光三角法测距系统。详细地介绍了系统的硬件组成和软件结构,针对测量用的光敏传感器之标定曲线的非线性特征,提出了用逐段折线逼
2、近该标定曲线的方法,最后给出实验结果,并分析了各个参数对实验精度的影响。实验结果表明方案切实可行,该方法的测量误差小于3%。关键词:单点激光三角法;单片机;CMOS;逐段折线逼近中图分类号:TH76112文献标识码:ADistancemeasuringusingsingle-pointlasertriangulationsystemdesignbasedonCMOSLINXiao2qian,LINBin,PANTai2cai(CNERCforOpticalInstrument,ZhejiangUn
3、iversity,Hangzhou310027,China)Abstract:Inthispaper,accordingtotheprincipleofdistancemeasuringusingtriangulation,asuitofdistancemeasuringusingsingle2pointlasertriangulationsystembasedonCMOSisdesignedthroughthetechniqueofMCU.Thehardwareofthesystemandthe
4、structureofthesoftwarearedescribedindetail,duetothenon2linearcharacteristicoftheusedlight2sensitivetransducer′scalibrationcurve,themethodofusingpiecewiselinearlinetoapproximatecalibrationcurveisgiven,atlast,theresultsoftheexperimentareintroducedanditi
5、sanalyzedtherelationbetweeneveryparameterandexperimentalprecision.Theresultsoftheexperimentprovethefeasibilityoftheidea,themeasurementerrorofthismethodislessthan3%.Keywords:single2pointlasertriangulation;MCU;CMOS;piecewiselinearApproximation1引言激光测距技术是
6、集光、机、电一体化的高精度测距技术,在军事、测距、测绘等领域得到广泛的应用。常用的几种测距方法中,脉冲测距方式比较适合远距离的测量,特别是在天体测量方面,虽然在目前加以改进后,可测量几米的距离,但是对激光器要求更高,造价也更高;相位测距方式也比较适合于较大距离的测量;激光干涉测距法主要是用来测量微小距离或形状变化的。现设计了一种以单片机技术为核心的低成本数字显示CMOS单点激光三角法测距仪,利用三角法测距原理、采用激光遥感方式实现距离的非接触测量。对系统的基本原理、硬件电路、软件设计等进行了介绍,
7、最后给出了实验结果。该系统结构简单、成本X收稿日期:2005206214作者简介:林小倩(19802),女,湖北锦门人,硕士生,主要从事光、机、电一体化技术方面的研究。·28·光学仪器第28卷低,适合于中短距离非接触测量,如矿井下测量、露天边坡测量、隧道截面轮廓检测等。2测距原理与系统构成基本三角法原理如图1所示:激光器、成像系统和光敏传感器组成系统的基本结构。激光光源照射到物体表面形成一个亮光点,成像系统把该光点汇聚到传感器上形成像点,当所测距离Y不同时像点会在传感器上移动,反映在光敏器件上的光
8、点像位置X也随之不同,在基线长度已知、光源和传感器及透镜的相[1]对位置确定的前提下,通过测量传感器上像点的位置就能准确确定被测物体与仪器之间的距离。根据图1所示三角形的相似关系有:图1三角法测距原理图图2实验装置示意图1(Y-L)õ22XL+l=(1)f22LL+l+(Y-L)õ22L+l得Y和X两者之间的关系为:2Xõl+lõfõLY=(2)lõf-LõXlõf(Y-L)X=2(3)YõL+l式中Y为被测距离,f为成像系统焦距,l为发光点中心到透镜中心的水平距离,即基线长度,L
