题目：激光位移传感器视觉模型及其动态测角方法研究

 

激光位移传感器是一种一维位移测量系统，由于其非接触性、测量精度高、测量速度快、稳定性好、结构小巧等特点，激光位移传感器被广泛应用于实时测量领域。目前，激光位移传感器广泛采用几何三角测量模型。然而，该测量模型并未全面描述传感器成像关系。另外，人们通常在较小的测量范围内对模型进行线性近似实现位移测量，由此限制了传感器的测量范围，且引入了非线性误差，从而影响测量精度。现有的激光位移传感器标定方法普遍存在着操作繁琐，依赖高精度且价格昂贵的标定设备，标定设备与传感器之间的相对位置有严格约束等问题。因此，研究一种更为全面准确的激光位移传感器测量模型及其简便有效的标定方法对提高激光位移传感器测量精度，扩展激光位移传感器应用范围具有重要意义。结合激光位移传感器在动态测量上的优点，将其测量模型与标定方法应用于动态角度测量系统中，对提升激光视觉动态角度测量技术有重要意义。论文完成的研究工作包括：

1. 深入分析激光位移传感器成像关系，建立了基于透视投影原理的激光位移传感器视觉测量模型。从视觉技术的角度，全面地阐述了激光位移传感器的工作原理。

2. 根据视觉测量模型，提出了基于二维移动台带动平面靶标的激光位移传感器标定方法。仿真分析表明了该标定方法的可行性与稳定性。实物实验验证了该标定方法可达到0.026mm的标定精度。

3. 为了进一步简化激光位移传感器标定过程，提出了基于自由移动立体靶标的激光位移传感器标定方法。仿真分析表明了该标定方法的可行性与稳定性。实物实验验证了该标定方法可达到0.044mm的标定精度。

4. 将激光位移传感器视觉测量模型与基于平面靶标的标定方法应用于三台激光位移传感器组成的动态角度测量系统中。实验表明了该动态角度测量系统在±35°的测量范围内对80°/s的转动平面进行实时测量时可以达到0.009°的测量精度。