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1、第29卷第3期光电工程Vol.29,No.32002年6月Opto-ElectronicEngineeringJune,2002文章编号：1003-501X(2002)03-0058-04三角法激光测量系统的误差分析及消除方法黄战华,蔡怀宇,李贺桥,张以谟（光电信息技术科学教育部重点实验室,天津300072;天津大学精密仪器与光电子工程学院，天津300072）摘要：从理论和应用两方面分析了三角法激光测量系统的误差,得出：定点标定和插值可以消除光学放大率随测量点位置变化的影响；双光路方案或标准点校准方法可以消除光线路径随环境温
2、度、湿度变化而引入的误差；提高激光束质量和采用峰值求光斑中心的方法，可以消除激光束强度分布、物体表面粗糙度、CCD传感器、信号处理电路等引入的误差。关键词：激光测量系统;三角法测量;数据处理;测量误差中图分类号：TH744.5文献标识码：AAnalysisforErrorinTriangularLaserMeasurementSystemandanEliminationMethodHUANGZhan-hua,CAIHuai-yu,LIHe-qiao,ZHANGYi-mo(KeyLaboratoryofOptoelectron
3、icInformationTechnologyScience,EMC,Tianjin300072,China;CollegeofPrecisionInstrumentandOptoelectronicEngineering,TianjinUniversity,Tianjin300072,China)Abstract:Theerroroftriangularlasermeasuringsystemisanalyzedintheoryandapplications,thussomeconclusionshavebeenobtai
4、ned.Theseconclusionsare:1.Fixed-pointscalingandinterpolationcaneliminatetheinfluenceofopticalmagnificationratiovaryingwithpositionvariationofmeasuringpointsisobtained,2.Doublelightpathschemeorcalibrationatstandardpointscaneliminatetheerrorsintroducedbylight-raypath
5、varyingwithambienttemperatureandhumidity.3.Eliminatingtheerrorsintroducedbyintensitydistributionoflaserbeam,roughnessonobjectsurface,CCDsensorandsignalprocessingcircuit,etcthroughimprovinglaserbeamqualityandlookingforspotcenterwithpeak.Keywords:Lasermeasuringsystem
6、;Triangulation;Dataprocessing;Measuringerror引言典型的激光三角法测量应用有两大类。一类是物体位置的测量，物体光斑区域基本为平面。这时平行激光束一般垂直照射到被测靶面，激光器不动，物体在光束的方向上移动，一般采用线阵CCD，如图1所示。另一类是物体表面形状的测量，一般采用平行线光源照明，以面阵CCD作为成像传感器。测量中，要么物体移动，要么光源及成像系统扫描移动，其移动方向如图2所示。当物体位置或形状发生变化，该光斑及其像点的位置都会发生变化，通过计算处理，就可以反推出该点物体位置或
7、形状的变化量。在图1中，像点高度H¢为H'=bH=bDsinq0(1)式中H为物体位移量的垂直高，b为光学系统放大率，q0为测量角，一般取45°。在图2中，每一个截面上获得的是一条曲线，曲线中每点的弯曲量就是每点的像高。依次改变截面，就可测出物体二维表面的高度分布。上面的计算公式是在理想情况下得到的，在实际系统中，存在许多影响因素。首先是成像系统误差，收稿日期：2001-08-22；收到修改稿日期：2002-02-06作者简介：黄战华（1965-），男（汉族），湖北孝感人，副教授，博士。主要从事计算机信息与工业控制、多媒体与
8、网络技术和光电子技术方面的教学和研究。E-mail:zhanhua@tju.edu.cn2002年6月黄战华等：三角法激光测量系统的误差分析及消除方法59二是温度、湿度等环境因素误差，三是CCD传感器、电路处理误差，四是数据处理误差，最后是被测表[1,2]面和方案引入的误差。要使三角法激光
