一种激光三角测厚中非线性的校正方法
工程量偏差引起价格调整方式
工程量偏差引起价格调整方式 一、求S——调整后的某一分部分项工程费结算价（即：实际施工量*综合单价，15%以内的为原综合单价，以外的为重新调整后的综合单价） 合同履行期间，若实际工程量与招标工程量清单出现偏差，且超过15%时，调整原则为：a、工程量增加15%以上时，其增加部分的工程量的综合单价应予调低；b、当工程量减少15%以上时，减少后剩余部分的工程量的综合单价应予调高，并给出了详细的调整公式： 1、当Q1＞1.15Q0时，S=1.15Q0×P0+（Q1-1.15Q0）×P1 2、当Q1＜0.85Q0时，S=Q1×P1 式中： Q1——最终完成的工程量（应予计量的实际施工工程量）； Q0——招标工程量清单中列出的工程量； S——调整后的某一分部分项工程费结算价； P0——承包人在工程量清单中填报的综合单价； P1——按照最终完成工程量重新调整后的综合单价。 二、求P1——按照最终完成工程量重新调整后的综合单价 采用上述两式的关键是确定新的综合单价，即P1 。 确定的方法： （一）是：发承包双方协商确定； （二）是：与招标控制价相联系，当工程量偏差项目出现承包人在工程量清单中填报的综合单价与发包人招标控制价相应清单项目的综合单价偏差超过15%时，工程量偏差项目综合单价的调整可参考以下公式： 1．当P0＜P2×（1-L）×（1-15%）时，该类项目的综合单价；P1按照P2×（1-L）×（1-15%）调整。 当承包人在工程量清单中填报的综合单价＜发包人招标控制价相应项目的综合单价×[1-报 价浮动率（即让利点位）]（即打几折）×（1-15%）时， 该类项目的综合单价调整如下： 发包人招标控制价相应项目的综合单价×[1-报价浮动率（即让利点位）]（即打几折）×（1-15%）2．当P0＞P2×（1+15%）时，该类项目的综合单价：
激光测距的方法及原理
激光测距的方法及原理 激光测距技术与一般光学测距技术相比具有操作方便、系统简单及白天和夜晚都可以工作的优点。与雷达测距相比，激光测距具有良好的抗干扰性和很高的精度，而且激光具有良好的抵抗电磁波干扰的能力。其在探测距离较长时，激光测距的优越性更为明显。光测距技术是指利用射向目标的激光脉冲或连续波激光束测量目标距离的距离测量技术。较常用的激光测距方法有三角法、脉冲法和相位法激光测距。 1．三角法激光测距 激光位移传感器的测量方法称为激光三角反射法，激光测距仪的精度是一定的，同样的测距仪测10米与100米的精度是一样的。而激光三角反射法测量精度是跟量程相关的，量程越大，精度越低。 采用激光三角原理和回波分析原理进行非接触位置、位移测量的精密传感器。广泛应用于位置、位移、厚度、半径、形状、振动、距离等几何量的工业测量。半导体激光器1被镜片2聚焦到被测物体6。反射光被镜片3收集，投射到CCD阵列4上；信号处理器5通过三角函数计算阵列4上的光点位置得到距物体的距离。 图1. 激光三角测量原理图 激光发射器通过镜头将可见红色激光射向物体表面，经物体反射的激光通过接受器镜头，被内部的CCD线性相机接受，根据不同的距离，CCD线性相机可以在不同的角度下“看见”这个光点。根据这个角度即知的激光和相机之间的距离，数字信号处理器就能计算出传感器和被测物之间的距离。 同时，光束在接收元件的位置通过模拟和数字电路处理，并通过微处理器分析，计算出相应的输出值，并在用户设定的模拟量窗口内，按比例输出标准数据信号。如果使用开关量输出，则在设定的窗口内导通，窗口之外截止。另外，模拟量与开关量输出可设置独立检测窗口。常用在铁轨、产品厚度、平整度、尺寸等方面。
误差校正步骤
MapGis误差校正 误差校正的意义 在图件数字化输入的过程中，通常由于操作误差，数字化设备精度、图纸变形等因素，使输入后的图形与实际图形所在的位置往往有偏差，即存在误差。 因图纸变形和数字化过程的随机误差所产生的影响，必须经过几何校正，才能消除。 因此，误差校正操作系统的操作对象是由图形矢量化后形成的Mapgis可识别的点、线、面等Mapgis文件。误差校正就是利用已知的理论标准文件，对矢量化后得到的Mapgis文件进行校正，使Mapgis文件获得与理论标准文件同样的坐标参数和精度。 误差校正与镶嵌配准的不同之处：误差校正的操作对象是由对图片矢量化后形成的Mapgis可识别的点、线、面等Mapgis文件；而镶嵌配准的操作对象是图片文件msi文件。 误差校正与镶嵌配准的相同之处：无论是误差校正还是镶嵌配准操作，都需要有作为参照的标准文件；操作过程中，都需要找对找准控制点。 总之，可以这样说，误差校正的处理能力比不上镶嵌配准处理能力，因为图片文件中包含多种要素，若是存在图片文件的标准文件，对图片文件进行镶嵌配准之后，得到校正后的图片文件msi文件，这个文件是含有坐标参数和精度的msi文件，对其矢量化后形成的点、线、面等Mapgis文件，也就含有相应的坐标参数和精度，就不用再进行误差校正了。若是没有图片文件的标准文件，就只能先对图片文件中的要素进行矢量化，之后再对矢量化后的文件，找到其标准文件，并进行误差校正。每张图片包含多种要素，若是不对图片进行镶嵌配准，可能需要多次误差校正，每次矢量化都需要进行误差校正：有时只需要图片某个要素时，只对其进行矢量化，然后进行误差校正，而用到别的要素时，还得再对这个要素矢量化，然后还得再进行误差校正。但是，若是对图片文件msi文件进行镶嵌配准了，就不必每次矢量化后，再进行误差校正了。 误差校正举例如下：蔚县1：10万底图中缺少高程点，需要对图片蔚县底图.msi中的高程点进行矢量化，之后对矢量化后得到的文件进行误差校正。 做图思路如下：由于需要进行误差校正操作，所以得考虑选好控制点、需要有作为参照的理论标准图框。控制点选择公里网的交叉点，并使其在蔚县周边均匀分布，为此，不但对高程点矢量化，而且还要对蔚县周边公里网交叉点进行矢量化；作为参照的理论标准图框是1：10万的蔚县底图的边框，这个不用重新生成标准图框了。 1、建立高程点文件，对高程点进行矢量化，得到高程点.wt文件。
非线性误差校正方法
非线性误差校正方法 1、网格尺寸为26” X 20”，x方向为26”，y方向为20”。以下示图与Campost中网格方向 一致。 y A(0,20) x方向D(26,20) 2、非线性误差校正是通过改变固定位置的偏移量来达到校正的效果。具体描述如下： 偏移量offset(x, y)的单位换算：1 = 0.5mil； 偏移量的正负：正值代表缩短；负值代表拉长； B点为圆点，不存在偏移量offset。 方向拉长万分之一 y方向拉长万分之一 如上图要求校正： y方向拉长万分之一，即20000 X 0.0001 = 2mil 对应偏移量的值为4； x方向拉长万分之一，即26000 X 0.0001 = 2.6mil 对应偏移量的值为5.2.。 给出A, C, D 三点座标如下： A(0,20) --- A.offset(e, -4) C(26,0) --- C.offset(-5, e) D(26,20) --- D.offset(-5, e) 偏移量的值只能取整数，偏移量为e表示程序自动计算。 同理可得缩短的校正方法。 3、矩形的校正 点向下移动1mil
如上图要求校正，给出A, C, D 三点座标如下：A(0,20) --- A.offset(e, e) C(26,0) --- C.offset(e, 2) D(26,20) --- D.offset(e, 2) 第一步确保B点即原点对齐，然后对准A点；C,D两点相对A,B两点向上，偏移量给正值；C,D两点相对A,B两点向下，偏移量给负值； 4、综合2、3两部的校正 给出A, C, D 三点座标如下： A(0,20) --- A.offset(e, -4) C(26,0) --- C.offset(-5, 2) D(26,20) --- D.offset(-5, -2) D点的y值= A点的y值+ C点的y值
11非线性校正
第11讲 并不多余的技术——非线性校正 由于线性系统灵敏度恒定，便于计算和显示，还适用于动态分析，因此希望检测系统为线性系统，对于非线性系统可以加入校正环节使之成为线性系统。 11．1 非线性校正的数字方法P288 下图为利用只读存诸器ROM 进行非线性校正的方法：被测量x 与传感器的输出)(1x f u =是非线性函数关系，在ROM 中存放f 的反函数)(1a f y ?=的函数表，即以顺序排列的A/D 转换器的输出a 作为地址，在ROM 中相应地址的存诸单元中存放)(1i i a f y ?=的数值。这样，可使数据y 与输入x 成线性关系。这种方法设计方便，结构简单，性能稳定。这一方法也可由软件实现，即将ROM 的数据作为软件查询的表格，实现非线性校正。 图 用ROM 进行非线性校正原理框图 数字方法非线性校正精度高，稳定性好，但也存在致命的弱点：A/D 转换器分辨率的损失。例：某位移传感器输入x 量程100μm ，分辨力1μm ，分辨率10-2。若为线性系统，灵敏度为常数，设为1mV/μm ，输出)(1mV x u =，则输出信号范围为0~100mV ，采用8位的A/D ，分辨率可达到1/256≈0.4×10-2，明显高于要求的10-2，满足要求。若为平方律系统：)(2 1mV x u =，其输出为0~104mV ，为能实现要求的分辨力（1μm ），需使输出达到1mV 的分辨力，即10-4的分辨率。若采用12位的A/D 转换器，只能实现1/4096=2.44×10-4的分辨率，远低于所需的10-4的分辨率，不能满足要求。实际上，这里需用到14位以上的A/D 转换器，这样高分辨率的A/D 转换器不仅成本高，而且对整个电路的抗干扰性能的要求也高，使设计调试困难。因此，对于全量程范围内，斜率（灵敏度）变化较大的严重非线性系统，不宜采用数字方法进行非线性校正。 11．2 非线性校正的模拟方法P289 一．开环校正法 开环校正法见下图。在放大器后面串入一个非线性校正环节，使整个系统的输入输出呈线性，即sx u Y =，其中s 为灵敏度。图中由)(1x f u =及12ku u =得)(2x kf u =，从而)/(21k u f x ?=。我们希望)/(21k u sf sx u Y ?==，通过比较)(2u g u Y =可知：g 是f 的反函数，只是坐标按比例作了变换。 图 开环校正检测系统框图
光电子课程设计_基于三角测量法的激光测距
光电子课程设计： 基于三角测量法的激光测距 摘要：本文先对激光测距的种类及原理进行介绍，其次分析不同种类的优缺点。确定制作测距仪器的制作方向。分析测量当中不同元器件存在的问题，寻找有效的解决方案，重点研究摄像头成像时存在误差的形成原因。根据研究得到的数据，对PC客户端的程序设计进行调整。利用程序尽可能减少由于硬件产生的误差。重点是设计出能确定光点的定位算法，通过对摄像头的定标、激光定位，达到实验数据与实际测量误差在10%以内。最后，提出对作品进行优化和系统功能提升计划 关键词：短距离、低成本、三角测量法 ABSTRACT: In this paper, the principle of laser ranging species and introduced first, followed by analysis of the advantages and disadvantages of different types. Production rangefinder to determine the direction of the production. Analytical measurements among different components of the problems, to find effective solutions to the causes errors in the presence of the camera focused on imaging. According to data obtained from studies on the client PC programming adjustments. The use of procedures to minimize errors due to hardware-generated. Focuses the light spot can be determined to design the location algorithm, through the camera calibration, laser positioning, to the experimental data and the actual measurement error is within 10%. Finally, the work in optimizing system functionality and Enhancement Programme KEY WORDS: Short distance、Low cost 、Triangle measurement
误差校正
误差校正 在制图的各个阶段中，图形数据在一个已知的坐标系里，其空间实体应始终保持唯一的空间位置。但在图件数字化输入的过程中，通常由于操作误差，数字化设备精度、图纸变形等因素，使输入后的图形与实际图形所在的位置往往有偏差，即存在误差。个别图元经编辑、修改后，虽可满足精度，但有些图元，由于位置发生偏移，虽经编辑，很难达到实际要求的精度，此时，说明图形经扫描输入或数字化输入后，存在着变形或畸变。出现变形的图形，必须经过误差校正，清除输入图形的变形，才能使之满足实际要求。 图形数据误差可分为源误差、处理误差和应用误差3种类型。源误差是指数据采集和录入过程中产生的误差，如制图过程中展绘控制点、编绘或清绘地图、制图综合、制印和套色等引起的误差，数字化过程中因纸张变形、变换比例尺、数字化仪的精度（定点误差、重复误差和分辨率）、操作员的技能和采样点的密度等引起的误差。处理误差是指数据录入后进行数据处理过程中产生的误差，包括几何变换、数据编辑、图形化简、数据格式转换、计算机截断误差等。应用误差是指空间数据被使用过程中出现的误差。其中数据处理误差远远小于数据源的误差，应用误差不属于数据本身的误差，因此误差校正主要是校正数据源误差。这些误差的性质有系统误差、偶然误差和粗差。由于各种误差的存在，使地图各要素的数字化数据转换成图形时不能套合，使不同时间数字化的成果不能精确联结，使相邻图幅不能拼接。所以数字化的地图数据必须经过编辑处理和数据校正，消除输入图形的变形，才能使之满足实际要求，进行应用或入库。 一般情况下，数据编辑处理只能消除或减少在数字化过程中因操作产生的局部误差或明显误差，但因图纸变形和数字化过程的随机误差所产生的影响，必须经过几何校正，才能消除。由于造成数据变形的原因很多，对于不同的因素引起的误差，其校正方法也不同，具体采用何种方法应根据实际情况而定。 从理论上讲，误差校正是根据图形的变形情况，计算出其校正系数，然后根据校正系数，校正变形图形。但在实际校正过程中，由于造成变形的因素很多，有机械的、也有人工的，因此校正系数很难估算。比如说，数字化后的图是放大了，还是缩小了，放大或缩小了多少倍，是局部变形还是整体变形，是某些图元与实际不符还是整个图形都发生了畸变等等。 对那些由于机械精度、人工误差、图纸变形等造成的整幅图形或图形中的一块或局部图元发生位置偏差，与实际精度不相符的图形，都称为变形的图形，象整图发生平移、旋变、交错、缩放等等。发生变形的图形都属校正范围之列。但对于那些由于个别因素，造成的少点、多边、接合不好等局部误差或明显差错，只能进行编辑修改，不属校正范围之列。校正是对整幅图的全体图元或局部图元块，而非对个别图元而言。 误差校正的使用步骤 1．为了对输入的图元文件进行校正，首先得确定图形的控制点。这里所说的图形控制点，是指能代表图形某块位置坐标的变形情况，其实际值和理论值都已知或可求得的点。如图形中经纬网交点，从位置上它可指示一幅图的位置情况，其周围点的位置坐标往往是以其为依据。在一幅图中，具体经纬网点的理论坐标可以经计算或根据标准经纬网求得，为此，经纬网点往往作为校正用的控制点。控制点的选取应尽量能覆盖全图，而且均匀，至于控制点的多少根据实际
激光三角测距实验第八组报告
激光三角测距实验 ——第八组 一、实验目的 学习激光三角测距基本原理；了解激光三角测距的应用；搭建激光三角测距系统，实现测量距离的显示，掌握激光三角测距技术。 二、实验原理 三角位移测量系统是从光源发射一束光到被测物体表面，在另一方向通过成像观察反射光点的位置，从而计算出物点的位移。由于入射光和反射光构成一个三角形，所以这种方法被称为三角测量法，又可按入射光线与被测工件表面法线的关系分为直射式和斜射式。 三、摆放方式 直射式直射式三角法测量等效光路如图 1 所示。激光器发出的光线,经会聚透镜聚焦后垂直入射到被测物体表面上,物体移动或表面变化导致入射光点沿入射光轴移动。接收透镜接收来自入射光点处的散射光，并将其成像在光点位置探测器(如PSD、CCD)敏感面上。 若光点在成像面上的位移为x′,利用相似三角形各边之间的比例关系，有 化简后可求出被测面的位移
式中，a 为激光束光轴和接收光轴的交点到接收透镜前主面的距离；b 为接收透镜后主面到成像面中心点的距离；α 为激光束光轴与接收透镜光轴之间的夹角；β 为探测器与接收透镜光轴之间的夹角。 斜射式 图3.2 为斜射式三角测量原理图，激光器发出的光与被测面的法线方向成一定角度入射到被测面上，同样用接收透镜接收光点在被测面的散射光或反射光。 若光点的像在探测器敏感面上移动x′，则物体表面沿法线方向的移动距离为x，利用相似三角形的比例关系，参照前一个公式，用x/cosγ 替换x，α+γ 替换α，有 式中，α 为激光束光轴与被测面法线之间的夹角；γ 为成像透镜光轴与被测面法线之间的夹角；β 为探测器光轴与成像透镜光轴之间的夹角。当γ 为零时，属于斜入射直接收式。 直射式和斜射式特点比较 斜射式可接收来自被测物体的正反射光，比较适合测量表面接近镜面的物体。λ直射式接收散射光，适合于测量散射性能好的表面，如果表面较为平滑，则可能由于耦λ合到光电探测器的散射光强过弱，使测量无法进行，也就是说可能存在测量盲区。斜射式入射光光点照射在物体不同的点上，因此无法直接知道被测物体某点的位移情况,λ而直射式可以。当然，斜射式也可以通过标定的方法得出位移。直射式光斑较小，光强集中，不会因被测面不垂直而扩大光斑，而且一般体积较小。斜λ射式传感器分辨率高于直射式，但它的测量范围较小，体积较大。斜入射直接收式传感器的体积和直入射式相当，并且分辨率高于直射式，因此较为常用。
基于激光三角测距法的激光雷达原理综述
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/ba8005756.html, 基于激光三角测距法的激光雷达原理综述 作者：周俞辰 来源：《电子技术与软件工程》2016年第19期 摘要 本文主要介绍了激光雷达系统的特点和基本结构，着重讨论了基于激光三角测距法的激光雷达的工作原理，详细论述了二维激光扫描的测量方法，并延伸讨论了三维激光扫描的测量方法及光路结构。 【关键词】激光雷达激光三角测距法 2D/3D激光扫描 1 引言 激光雷达LiDAR（Light Detection and Ranging），是激光探测及测距系统的统称，是一种通过位置、距离、角度等测量数据直接获取对象表面点三维坐标，实现地表信息提取和三维场景重建的对地观测技术。激光雷达最基本的工作原理与普通雷达相似，均是通过发射系统发送一个信号，由接收系统收集并处理与目标作用产生的返回信号，来获得对象表面的三维信息。目前激光雷达的测量原理主要分为脉冲法，相干光法和三角法三种，本文主要讨论基于激光三角测距法的激光雷达系统的工作原理。 2 激光雷达基本理论 2.1 激光雷达系统的特点及应用前景 激光雷达相比于传统接触式测量具有快速、不接触、精度高等优点，同时该技术受成像条件影响小，反应时间短，自动化程度高，对测量对象表面的纹理信息要求低。 在激光雷达应用的主要测量原理中，脉冲法和相干光法对激光雷达的硬件要求高，但测量精度比激光三角法要高得多，故多用于军事领域。相比于此，激光三角测距法因其成本低，精度满足大部分工业及民用要求，得以受到关注。 目前移动机器人的导航方式主要包括：磁导航、惯性导航和视觉导航，其中视觉导航由于具有信号探测范围广，获取信息完整等优点，是移动机器人导航的一个主要发展方向。目前机器人的SLAM（Simultaneous localization and mapping，同步定位与地图构建）算法中最理想的设备仍旧是激光雷达，机器人通过激光扫描得到所处环境的2D或3D点云，从而可以进行诸如SLAM等定位算法，确定自身在环境当中的位置并创建出所处环境的地图。激光雷达的非 接触式测量特点，具有快速、精度高、识别准确等优点，广泛应用于移动机器人视觉系统的距离、角度、位置的测量方面，成为测量研究领域的热点。
分析调整生产偏差的方法
分析调整生产偏差的方法 （一）产生偏差的原因。在生产作业（进度）计划和实际生产作业（进度）之间产生偏 差的主要原因如下表1列示： 计划与执行结果产生偏差的原因 执行燻因 X 设备、工具临时发生故陣 入动力供应和厂外运输突然中断（或减少） 3、 操作人员缺勒 4、 产生计划之外的犬量废汶品 5、 材料、在制品散失和损坏变质 乩对已发生的偏差处理迟缓、造成生产中断 化生产环节之间衔接发生混乱 &生产作业进度控制不得法 9、随便更改作业命令造成失误 16过重消耗中间库库存 （二）对偏差的处理方法 由于（一）中列示的原因，在计划和执行的结果之间产生了偏差。调度机构应视其原因和 偏差的程度，积极采取措施，迅速纠正。一般来说，作业控制所面临的偏差主要表现为进 度落后和产量不足。因此，调整和消除偏差的关键在对迟延采取的措施上。对进度落后可 供选择的措施如下表2列示： 方法 1.在计划中预先留有余地 入运用控带荐段，设法使延迟 恢复正常 玉消灭和减歩产主延迟的原因 措 施 （1） 保持一定数量的在制品 庠存r 原$1科和严成品庠存； （2） 备有可替代的机器设 备； （3） 配备后备人员； （4） 留出机动工隹日（咸工 时）； （5） 关键工序留岀一定余 力： （6） S 设备利用率或生产运 霰上留有余地： （7） 安排短周期的生产进 （1） 调整作业分配，抽调其它 环节的能力支援先进环节 （2） 改变作业先后顺序「把交 货期余地较大的作业堵肓： （3） 安排加班： （4） 安排外协； （5） 向苴它车间1包括捕助生 产车间）求援； ? 返條加工不合格工件. C 1）改进操作方法或改进工夹 M|提高生产效率； C 2 ）加强质量控制，減少股次 品： 加强设备维护保养，提高 计划维修水平； C 4 ）加强原柄料、霑部件的验 收； 15）加强对上道工序出产制品 的晤帛检杳： C 5）加强工位黠旦管理 ＞ 普遲 采用标准化和数量固定优的先 进工位器具" 进度检查是生产作业控制的一个重要环节， 为控制系统提供经过检测、 比较的生产信息＜ 理想的状态是能及时提供生产过程中所有物料存放数量、 地点、加工状态和实际进度等 信息。也就是达到信息与生产的同步化，从而实现生产过程的适时动态控制。事实上信 息与生产的完全同步化是不可能的， 但要尽力接近这一理想状态， 控制系统的进度检查、 核算环节所面临的基本问题是：信息的反馈、信息量和信息准确性问题。 信息的反馈。要达到信息与生产的基本同步化，必须使整个生产控制系统的信息反馈回 计划原因 L 需求突然变化或预测不准 设计、工 艺频鑿修改 3＞生产能力平衡资料不准 4、生产技术准备工作安挂失误 5s 劳动走额不淮 乩期量标准不谁 7＞外购外协计划不落实 3＞库存控带帯詬不合理 9、生产作业（进度）计划衔接失误 1叽设备、工具维护检修计划失误
线性系统的校正方法
第6章线性系统的校正方法（12学时）【主要讲授内容】 6.1 系统的设计与校正问题 6.2常用校正装置及其特性 6.3 串联校正 6.4 反馈校正 6.5 复合校正 6.6 控制系统的校正设计 【重点与难点】 1、重点： 串联滞后－超前校正网络的设计及复合校正方法。 2、难点： 反馈校正方法及应用。 【教学要求】 1、了解基本控制规律； 2、掌握超前校正装置、滞后校正装置、超前-滞后校正装置及其特性； 3、掌握运用频率法进行串联校正的过程； 4、了解运用根轨迹法进行串联校正的过程； 5、掌握反馈校正方法及应用； 6、掌握运用MATLAB进行控制系统的校正的方法。 【实施方法】 课堂讲授，PPT及上机实验配合 6.1系统的设计与校正问题 控制系统是由为完成给定任务而设置的一系列元件组成，其中可分成被控对象与控制器两大部分。设计控制系统的目的，在于将构成控制器的各元件和被控对象适当地组合起来，使之能完成对控制系统提出的给定任务。通常，这种给定任务通过性能指标来表达。当将上面选定的控制器与被控对象组成控制系统后，如果不能全面满足设计要求的性能指标时，在已选定的系统不可变部分基础上，还需要再增加些必要的元件，使重新组合起来的控制系统能够全面满足设计要求的性能指标。这就是控制系统设计中的综合与校正问题。 在校正与设计控制系统过程中，对控制精度及稳定性能都要求较高的控制系统来说，为使系统能全面满足性能指标，只能在原已选定的不可变部分基础上，引入其它元件来校正控制系统的特性。这些能使系统的控制性能满足设计要求的
性能指标而有目的地增添的元件，称为控制系统的校正元件。校正元件的形式及其在系统中的位置，以及它和系统不可变部分的联接方式，称为系统的校正方案。在控制系统中，经常应用的基本上有两种校正方案，即串联校正与反馈校正。 如果校正元件与系统不可变部分串接起来，如图6-1所示，则称这种形式的校正为串联校正。 图6-1 串联校正系统方框图 如果从系统的某个元件输出取得反馈信号，构成反馈回路，并在反馈回路内 G s的校正元件，见图6-2，则称这种校正形式为反馈校正。设置传递函数为() c 图6-2 反馈校正系统方框图 G s，可 应用串联校正或（和）反馈校正，合理选择校正元件的传递函数() c 以改变控制系统的开环传递函数以及其性能指标。一般来说，系统的校正与设计问题，通常简化为合理选择串联或（和）反馈校正元件的问题。究竟是选择串联校正还是反馈校正，主要取决于信号性质、系统各点功率的大小，可供采用的元件、设计者的经验以及经济条件等。在控制工程实践中，解决系统的校正与设计问题时，采用的设计方法一般依据性能指标而定。在利用试探法综合与校正控制系统时，对一个设计者来说，灵活的设计技巧和丰富的设计经验都将起着很重要的作用。 串联校正和反馈校正，是控制系统工程中两种常用的校正方法，在一定程度上可以使已校正系统满足给定的性能指标要求。把前馈控制和反馈控制有机结合起来的校正方法就是复合控制校正。在系统的反馈控制回路中加入前馈通路，组成一个前馈控制和反馈控制相组合的系统，选择得当的系统参数，这样的系统称之为复合控制系统，相应的控制方式称为复合控制。把复合控制的思想用于系统
基于CMOS单点激光三角法测距系统设计
文章编号:100525630(2006)022******* 基于CM O S 单点激光三角法测距系统设计 Ξ 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C M O S 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;C M O S ;逐段折线逼近 中图分类号:TH 76112 文献标识码:A D istance m ea sur i ng usi ng si ngle -po i n t la ser tr i angula tion syste m design ba sed on C MOS L IN X iao 2qian ,L IN B in ,PA N T a i 2ca i (CN ERC fo r Op tical Instrum ent ,Zhejiang U niversity ,H angzhou 310027,Ch ina ) Abstract :In th is paper ,acco rding to the p rinci p le of distance m easu ring u sing triangu lati on ,a su it of distance m easu ring u sing single 2po in t laser triangu lati on system based on C M O S is designed th rough the techn ique of M CU .T he hardw are of the system and the structu re of the softw are are described in detail ,due to the non 2linear characteristic of the u sed ligh t 2sen sitive tran sducer ′s calib rati on cu rve ,the m ethod of u sing p iecew ise linear line to app rox i m ate calib rati on cu rve is given ,at last ,the resu lts of the exp eri m en t are in troduced and it is analyzed the relati on betw een every param eter and experi m en tal p recisi on .T he resu lts of the exp eri m en t p rove the feasib ility of the idea ,the m easu rem en t erro r of th is m ethod is less than 3%. Key words :single 2po in t laser triangu lati on ;M CU ;C M O S ;p iecew ise linear A pp rox i m ati on 1 引 言 激光测距技术是集光、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C M O S 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,最后给出了实验结果。该系统结构简单、成本 第28卷 第2期 2006年4月 光 学 仪 器O PT I CAL I N STRUM EN T S V o l .28,N o.2 A p ril,2006 Ξ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。
非线性自校正
非线性自校正 一 传感器非线性校正原因 智能仪表的模拟输入通道一般由传感器、前置放大电路、有源滤波器、采样保持电路(S/H)、A/D 转换器和微机系统等电路组成。传感器非线性的产生是生产过程中敏感芯片在工艺上处理不当造成的,为提高精度对其进行非线性的线性化校正在许多测试计量场合中是十分必要的。由于电子元器件性能参数的离散性、稳定性和温度敏感性等问题，目前还得不到根本的解决。因此，从传感器到A/D 转换之间的任何一个环节都存在非线性的问题，使得A/D 转换值n 与被测量x 不成线性关系，即n ≠ax+b(a 、b 为常数)。如果不解决这种非线性问题，将会严重影响智能仪表的测量精度。这里我们只讨论传感器的非线性校正方法。传感器就是一种以一定的精确度将被测物理量(如位移、力、加速度等)转换为与之有确定对应关系的、易于精确处理和测量的某种物理量的测量部件或装置。狭义地定义为:能把外界非电信号转换成电信号输出的机器或装置。传感器的作用就是把光、声音、温度等各种物理量转换为电子电路能处理的电压或电流信号。理想传感器的输入物理量与转换信号量呈线性关系,线性度越高,则传感器的精度越高,反之,传感器的精度越低。在自动检测系统中,我们总是期望系统的输出与输入之间为线性关系,但在工程实践中,大多数传感器的特性曲线都存在一定的非线性度(有时又称为线性度与积分线性度)误差,另外,非电量转化电路也会出现一定的非线性。传感器非线性特性产生的原因从传感器的变换原理可以看出,利用各类传感器把物理量转换成电量时,大多数传感器的输出电量与被测物理量之间的关系都存在一定的非线性,这是数据采集系统产生非线性特性的主要原因,其次是变换电路的非线性,现分别叙述如下: 1.1传感器变换原理的非线性。 如用热敏电阻测量,热敏电阻Rt 与t 的关系是： Rt=A ?exp(B/T) （1） 式中,T=273+t,t 为摄氏温度;A,B 均为与材料有关的常数,显然Rt 与t 呈非线性。 1.2转换电路的非线性。 如电桥,电桥是将电路参数(L,R,C)的变化转换成电压或电流输出的一种测量电路。电桥在单臂工作时(Z1=Z2=Z3=Z4,Zi=∞),输出电压U0为 U Z U )2(2Z Z 0?+?= （2） 该式表明△Z 与U0关系是非线性的。很多近似线性关系的转换电路,都是相对于一定精度与范围而言的,因此为了提高系统的测量精度,保证系统的线性输出,必须对系统进行线性化处理,也就是非线性的线性化校正。 二 线性校正方法 非线性校正方法分别从硬件和软件两方面给出了校正的方法,并对硬件、软件校正的优缺点做出了总结，即非线性的线性化校正采用何种方法,要根据实际应用的要求来确定。 2.1 用硬件电路实现非线性特性线性化。主要有以下几种： 2.1.1敏感元件特性的线性化。 敏感元件是非电量检测的感受元件,它的非线性对后级影响很大,我们应尽量使它线性化,如式(1)中,热敏电阻Rt 与t 呈非线性关系,我们可以采用一个附加线性电阻与热敏电阻并联,所形成的并联等效电阻Rp 与t 有近似线性关系,如图1,Rp 的整段曲线呈S 形。电路并联的电阻R 可由(4)式确定。 t t P R R R R R += * （3）
线性系统的校正方法实验报告..
实验、线性系统的校正方法 一，实验目的 1．掌握系统校正的方法，重点了解串联校正。 2．根据期望的时域性能指标推导出系统的串联校正环节的传递函数。3，比较校正前后系统的性能改变，分析校正后的效果。 4, 了解和掌握串联超前校正、滞后校正的原理，及超前校正、滞后校正网络的参数的计算。 二，实验原理 1,所谓校正就是指在系统中加入一些机构或装臵 (其参数可以根据需要而调整)，使系统特性发生变化，从而满足系统的各项性能指标。按校正装臵在系统中的连接方式，可分为：串联校正、反馈校正和复合控制校正三种。串联校正是在主反馈回路之内采用的校正方式2.超前校正的目的是改善系统的动态性能，实现在系统静态性能不受损的前提下，提高系统的动态性能。通过加入超前校正环节，利用其相位超前特性来增大系统的相位裕度，改变系统的开环频率特性。一般使校正环节的最大相位超前角出现在系统新的穿越频率点。 3.滞后校正通过加入滞后校正环节，使系统的开环增益有较大幅度增加，同时又使校正后的系统动态指标保持原系统的良好状态。它利用滞后校正环节的低通滤波特性，在不影响校正后系统低频特性的情况下，使校正后系统中高频段增益降低，从而使其穿越频率前移，达到增加系统相位裕度的目的。 三，实验内容
A、已知单位负反馈系统被控对象的传递函数如下G(S)=K/S/(S+1) 设计一个超前校正网络Gc（S），是系统满足如下要求：单位斜坡输入作用下，系统稳态误差小于 0.1；校正后系统的相位裕量大于45度。 分析：（1）根据控制理论可知，对于I 型系统在单位斜坡信号作用下系统的稳态误差为： Ess=1/K <0.1 可得K≥10，取K=10 （2）用下列命令绘制Bode 图并求取其频域指标。 s=tf('s'); G=10/(s*(s+1)); margin(G); grid on 得到如图的波特图：
激光三角法测量物体位移
课程设计Ⅱ（论文）说明书 题目：激光三角法测量物体位移 学院：电子工程与自动化学院 专业：光信息科学与技术 学生姓名：覃荣梅 学号： 1000830303 指导教师：王新强 2014 年 1月 5 日
摘要 本课程设计基于激光三角法原理对物体较小范围内的移动进行测量。在长度、距离及三位形貌等的测试中有广泛应用。通过激光三角法两个方案直射式和斜射式的特点，结合实验条件，选择最合适的方案进行测量。本次测量最大的特点就是非接触式测距，实际中对非接触式测距一般很难知道物体到成像透镜的距离，可由成像透镜焦距以及激光光线和物体散射光线组成的三角形的边长计算出该距离。通过定标，得出透镜上成像距离与物体像移动距离间的对应关系，用此标尺作为计算移动位移的标准。移动物体采集光斑图像，用matlab软件对图像处理进行处理，计算像的移动距离，再根据几何关系推导出物体的实际移动距离。在最后计算出该方案的标准不确定度，并对方案产生的误差进行分析，提出改进意见。设计方案光路简单，方便快捷，受环境影响小而且测量精确度较高。 关键词：激光三角法；测距；定标；CCD；误差分析
目录 引言 (1) 1. 设计任务 (1) 2. 激光三角法测距基本原理 (1) 3.方案论证和选择 (2) 3.1 激光三角法测距现状 (2) 3.2 测量方案 (2) 3.3 方案比较与选择 (4) 3.4 器件选择 (6) 4. 方案验证步骤及数据记录 (6) 4.1 方案验证步骤 (6) 4.2 测量数据记录 (6) 4.2.1 测量获得成像透镜焦距 (6) 4.2.2 定标 (7) 4.2.3 移动物体测量位移 (7) 5. 测量数据处理 (8) 5.1 各个距离测量值计算 (8) 5.2 定标计算 (9) 5.3 光斑位移量计算 (10) 5.4夹角和物体实际移动位移计算 (10) 6. 误差分析及方案评价 (11) 6.1 相对误差和绝对误差计算 (11) 6.2 误差分析 (12) 6.3 设计方案评价 (12) 7. 课题分析评价 (13) 8. 课设总结 (13) 参考文献 (14) 附录1 实验器件清单 (15) 附录2 实验光路图 (16) 附录3 图像处理程序 (17) 附录4 光斑图像处理后灰度图 (18) 附录5 物体移动光斑图 (19)
激光三角法测距的基本原理
激光三角法测距传感器的设计与实现 朱尚明合肥经济技术学院机电系合肥:230052葛运建中科院合肥智能机械研究所摘要本文介绍了激光三角法测距的基本原理,利用新型位敏元件PSD设计并实现了一种高分辨率、大量程的测距传感器,并对不同条件下的测试结果进行了分析。 关键词激光三角法散射光斑位敏元件PSD 算术运算电路 近年来,电子学和光学技术的飞速发展使得光电检测已成为自动化技术领域的一个热点,在机器人传感器及工业自动检测领域中应用十分活跃[1][2]。激光三角法测距传感器就是利用光电技术对距离进行非接触测量的一种新型传感器[3][4]。该传感器具有测量速度快、抗干扰能力强、测量点小、适用范围广等优点,目前在国内外受到了越来越多的重视。 1 激光三角法测距的基本原理激光三角法测距的基本原理是基于平面三角几何,如图1—1所示。其方法是让一束激光经发射透镜准直后照射到被测物体表面上,由物体表面散射的光线通过接收透镜会聚到高分辨率的光电检测器件上,形成一个散射光斑,该散射光斑的中心位置由传感器与被测物体表面之间的距离决定。而光电检测器件输出的电信号与光斑的中心位置有关。因此,通过对光电检测器件输出的电信号进行运算处理就可获得传感器与被测物体表面之间的距离信息。为了达到精确的聚焦,发射光束和光电检测器件受光面以及接收透镜平面必须相交于一点[5]。在图1—1中,假设发射光束和接收透镜光轴之间的夹角为Η,光电检测器件的受光面和接收透镜光
轴之间的夹角为Υ,接收透镜在基准距离处的物距和像距分别为E和E′,不难推出被测物体的距离变化?和光电检测器件图1—1 ?之间的关系为 ?=E3sinΥ3?[E′3sinΗ-?3sin(Η+Υ)] =(D13?)(D2-?)式中D1=E3sinΥsin(Η+Υ) D2=E′3sinΗsin(Η+Υ) 由于式(1—1)的推导不带任何先行假设或近似,因此这一关系是严格精确的,它对任何距离的变化都成立。基于这一关系进行运算处理,便可实现激光三角法测距传感器的高分辨率和大量程
激光位移传感器的激光三角测量法原理与激光回波分析原理解析
激光位移传感器的激光三角测量法原理与激光回波分析原理解析激光位移传感器可以测量位移、厚度、振动、距离、直径等精密的几何测量。激光有直线度好的优良特性，同样激光位移传感器相对于我们已知的超声波传感器有更高的精度。但是，激光的产生装置相对比较复杂且体积较大，因此会对激光位移传感器的应用范围要求较苛刻。 激光位移传感器原理 先给大家分享一个激光位移传感器原理图，一般激光位移传感器采用的基本原理是光学三角法： 半导体激光器①被镜片②聚焦到被测物体⑥。反射光被镜片③收集，投射到CMOS阵列④上；信号处理器⑤通过三角函数计算阵列④上的光点位置得到距物体的距离。 按照测量原理，激光位移传感器分为激光三角测量法和激光回波分析法，激光三角测量法一般适用于高精度、短距离的测量，而激光回波分析法则用于远距离测量，下面分别介绍激光三角测量原理和激光回波分析原理。 1．激光位移传感器原理之激光三角测量法原理 激光发射器通过镜头将可见红色激光射向被测物体表面，经物体反射的激光通过接收器镜头，被内部的CCD线性相机接收，根据不同的距离，CCD线性相机可以在不同的角度下“看见”这个光点。根据这个角度及已知的激光和相机之间的距离，数字信号处理器就能计算出传感器和被测物体之间的距离。 同时，光束在接收元件的位置通过模拟和数字电路处理，并通过微处理器分析，计算出相应的输出值，并在用户设定的模拟量窗口内，按比例输出标准数据信号。如果使用开关量输出，则在设定的窗口内导通，窗口之外截止。另外，模拟量与开关量输出可独立设置检测窗口。 采取三角测量法的激光位移传感器最高线性度可达1um，分辨率更是可达到0．1um的水
激光三角法测量物体位移
课程设计Ⅱ（论文）说明书题目：激光三角法测量物体位移 学院：电子工程与自动化学院 专业：光信息科学与技术 学生姓名：覃荣梅 学号：1000830303 指导教师：新强 2014 年1月5 日
摘要 本课程设计基于激光三角法原理对物体较小围的移动进行测量。在长度、距离及三位形貌等的测试中有广泛应用。通过激光三角法两个案直射式和斜射式的特点，结合实验条件，选择最合适的案进行测量。本次测量最大的特点就是非接触式测距，实际中对非接触式测距一般很难知道物体到成像透镜的距离，可由成像透镜焦距以及激光光线和物体散射光线组成的三角形的边长计算出该距离。通过定标，得出透镜上成像距离与物体像移动距离间的对应关系，用此标尺作为计算移动位移的标准。移动物体采集光斑图像，用matlab软件对图像处理进行处理，计算像的移动距离，再根据几关系推导出物体的实际移动距离。在最后计算出该案的标准不确定度，并对案产生的误差进行分析，提出改进意见。设计案光路简单，便快捷，受环境影响小而且测量精确度较高。 关键词：激光三角法；测距；定标；CCD；误差分析
目录 引言 (1) 1. 设计任务 (1) 2. 激光三角法测距基本原理 (1) 3.案论证和选择 (2) 3.1 激光三角法测距现状 (2) 3.2 测量案 (2) 3.3 案比较与选择 (4) 3.4 器件选择 (6) 4. 案验证步骤及数据记录 (6) 4.1 案验证步骤 (6) 4.2 测量数据记录 (6) 4.2.1 测量获得成像透镜焦距 (6) 4.2.2 定标 (7) 4.2.3 移动物体测量位移 (8) 5. 测量数据处理 (8) 5.1 各个距离测量值计算 (8) 5.2 定标计算 (9) 5.3 光斑位移量计算 (10) 5.4夹角和物体实际移动位移计算 (11) 6. 误差分析及案评价 (12) 6.1 相对误差和绝对误差计算 (12) 6.2 误差分析 (12) 6.3 设计案评价 (13) 7. 课题分析评价 (13) 8. 课设总结 (14) 参考文献 (14) 附录1 实验器件清单 (15) 附录2 实验光路图 (16) 附录3 图像处理程序 (18) 附录4 光斑图像处理后灰度图 (19) 附录5 物体移动光斑图 (20)