便携式三坐标测量系统中可调光笔的设计

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1、2010年6月第30卷第3期宇航计测技术JournalofAstronauticMetrologyandMeasurementJun．，2010V01．30．No．3文章编号：1000-7202(2010)03-0070—04中图分类号：TP273文献标识码：A便携式三坐标测量系统中可调光笔的设计张治国刘书桂邢科斌张瑞(天津大学精密仪器与光电子工程学院，天津300072)摘要为提高光笔式三坐标测量系统的精度，设计了一个无线控制系统，用于控制光笔上LED的亮度值，点亮个数以及点亮时间。硬件部分主要由无线通信模块，单片机以及LED驱动器组成，而软件主要包括无线通信，串行通信以及LED控制程序三

2、个模块。实验结果表明，相对于传统系统，该系统线性度好，灵敏度高，响应速度快，满足测量系统对实时性、稳定性、灵活性的要求。关键词便携式坐标测量机可调光笔无线通信LED驱动器TheDesignoftheAdjustableLightPeninthePortableCoordinateMeasuringSystemZHANGZhi·-guoLIUShu-·guiXINGKe-·binZHANGRui(Collegeofprecisioninstrumentandopto-electronicsengineering，Ti肌jinUniversity，Ti肌jin300072)AbstractIn

3、ordertoimprovethepreeisionofthelightpencoordinatemeasuringsystem，thewire-lesscontrolsystemisdesignedtomanipulatethebrightness，lightnumbers，andthelastingtimeoftheLEDs．Thehardwareconsistsofwirelessmodule，Single-ChipMicrocomputerandconstantcurrentLEDdriver，andthecontrolsoftwareconsistsofserialcommuni

4、cationprogram，wirelesscommunicationpro—gramandcontrolprogram．Theexperimentdatashowthatthissystemhasbetterlinearity，highersensitiv-ityandfasterresponsespeedthanthetraditionalsystem．Itsatisfiesthereal-timeperformance，stability，flexibilityrequirementsofthemeasuringsystem．KeywordsPortablecoordinatemea

5、suringmachineAdjustablelightpenWirelesscommunica-tionTEDdriver1引言作为一种新兴的视觉坐标测量技术，光笔式坐标测量系统具有低成本、大范围测量、便携、可现场测量等一系列优点¨j。该三维测量系统结构简单，由一支光笔(光靶标)、一台或两台高分辨力CCD摄像机以及一台装有处理测量数据程序的计算机组成旧。。测量过程中，由于光笔与被测工件直接接触，所以其性能优劣直接影响系统的整体精度。传统的光笔旧1仅由电源开关简单控制光笔上的LED亮灭，这将导致在测量过程中，光笔上LED的亮度值不能任意变化。如图1所示，光笔上各LED与相机之间的距离各不相

6、同。在相等恒流供电情况下，相机采集图像中的各点亮度值不可能完全一样。在计算光笔上LED成像的圆心时将会发生圆心偏移，使得最终计算结果出现误差。因此，在在线测量环境中，光笔式三坐标测量系统就需要其光笔上各LED的亮度及第3期便携式三坐标测量系统中可调光笔的设计·7I·亮灭可调。么‘≮＼光笔图1光笔相机位置示意图LEDs本文将介绍一款新的可调光笔式三坐标测量系统。它能够为光笔上各LED提供不同的电流值。在传统的光笔上加入无线模块，单片机以及LED恒流驱动器，实现了新的可调光笔。实验结果表明：LED点亮数目以及亮度值均可按照测量需求进行控制。可调光笔的实现将会大大提高整个测量系统的精度。2系统设

7、计可调光笔系统的设计主要分为硬件电路设计和及软件设计两大部分。相机采集光笔图像并发送到计算机，计算机通过分析图像将图像中亮度值不符合要求的圆点筛选出来，并对相应的LED的亮度值进行调整，通过无线传输将调整值发送给可调光笔，光笔按照要求对LED的亮度进行调整。由于光笔上LED的亮度值可调，这将使得新的町调光笔式三坐标测量系统能够应用于各种测量环境。2．1系统实现2．1．1硬件电路设计可调光笔系统的硬件部分主要由单片机AT-