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基于游标原理的高效高精度脉冲激光测距技术

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简介:
本研究提出了一种基于游标原理的高效高精度脉冲激光测距技术,通过优化测量算法和硬件设计,显著提升了距离测量的准确度与效率。 本段落提出了一种适用于运动目标的快速高精度距离测量方法。该方法结合了正弦基准时间间隔测量技术和游标时钟控制脉冲发射技术,能够实现对移动物体的精确测距。 首先,利用正弦信号作为参考标准来测定激光脉冲从传感器到目标往返的时间,并以此估算初始的距离值;接着采用游标时钟控制脉冲发射的方式,在正弦波0点处选取线性段为定时特征点,从而获得高分辨率的数据。最后以该特定时刻对应的游标时间作为定点发送脉冲的基准,通过多次测量并取平均值得到最终结果。 实验数据显示:当激光器输出功率设定在1毫瓦时,在没有合作目标参与的情况下,于300米测程内实现了±(3毫米+2×10^-6×D)(其中D为实际距离)的精确度,并且整个测量过程耗时仅需5毫秒。该系统的设计简洁、成本低廉并且易于实现。

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    本研究提出了一种基于游标原理的高效高精度脉冲激光测距技术,通过优化测量算法和硬件设计,显著提升了距离测量的准确度与效率。 本段落提出了一种适用于运动目标的快速高精度距离测量方法。该方法结合了正弦基准时间间隔测量技术和游标时钟控制脉冲发射技术,能够实现对移动物体的精确测距。 首先,利用正弦信号作为参考标准来测定激光脉冲从传感器到目标往返的时间,并以此估算初始的距离值;接着采用游标时钟控制脉冲发射的方式,在正弦波0点处选取线性段为定时特征点,从而获得高分辨率的数据。最后以该特定时刻对应的游标时间作为定点发送脉冲的基准,通过多次测量并取平均值得到最终结果。 实验数据显示:当激光器输出功率设定在1毫瓦时,在没有合作目标参与的情况下,于300米测程内实现了±(3毫米+2×10^-6×D)(其中D为实际距离)的精确度,并且整个测量过程耗时仅需5毫秒。该系统的设计简洁、成本低廉并且易于实现。
  • 计时系统設計
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    本项目致力于设计一种高精度脉冲激光测距计时系统,采用先进的激光技术和精密计时器,实现远距离、高精度的距离测量。该系统在工业检测、地形测绘及空间探测等领域具有广泛的应用前景。 本段落提出了一种应用于脉冲激光测距的高精度计时系统设计方案,并详细介绍了系统的硬件组成及控制程序设计。该计时系统以16位微控制器芯片MSP430F149为基础,采用基于延迟线原理的专用计时芯片TDC-GP2进行精密时间测量,实现了对时间间隔的精确计时以及对数据的提取、显示和保存功能。实验结果表明,该系统的计时精度可达100皮秒(ps),能够实现厘米级精度且高重频的脉冲激光测距,并具有广泛的应用前景。
  • 双阈值前沿时刻鉴别系统
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    本研究开发了一种新型高频脉冲激光测距系统,采用独特的双阈值前沿时刻鉴别技术,显著提升了距离测量精度与响应速度。 百千赫兹量级测量重复频率和亚厘米量级测量精度的脉冲激光测距系统是当前激光测距研究的一个热点领域。本段落分析并探讨了基于皮秒脉冲激光器的激光测距系统的实现原理与方法,考虑到其极窄的脉宽特性,采用了双阈值前沿时刻鉴别法及电压比较器输出数字信号的脉宽控制技术,并结合TDC-GPX高精度时间数字转换芯片的应用,成功达到了设计目标。实验结果显示:该系统运行稳定可靠,测量重复频率可达500 kHz,单次测距精度范围在4毫米至10毫米之间。
  • 系统算法研究
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    本研究聚焦于开发高效能的脉冲激光测距系统中的关键算法,旨在提高测量精度、距离和速度性能,为自动化导航与遥感技术提供强有力的技术支持。 随着激光测量技术的广泛应用,提高激光测距精度成为研究热点。本段落首先介绍脉冲式激光测距原理,并采用门限法去除回波噪声以精确检测信号。为了有效提升测量精度,文章讨论了几种减少时间间隔误差的方法,并结合系统需求,在现场可编程门阵列(FPGA)中提出了一种将脉冲计数法与时间数字转换法相结合的方案来提高时间间隔测量精度。实验结果表明,所采用的测距算法显著提高了测量精度。
  • 虚拟像重复频率
    优质
    本研究聚焦于开发一种创新型高重复频率脉冲光纤激光器,通过引入虚拟像技术优化激光性能,以实现高效稳定的激光输出。 高重复率(HRR)的脉冲光纤激光器在多个领域引起了广泛关注。为了有效实现光纤激光器中的高重复率脉冲,耗散四波混频锁模是一种有前途的方法。在这项工作中,我们展示了一种基于虚拟影像相位阵列(VIPA)的高重复率脉冲光纤激光器,VIPA在此作为梳状滤波器使用。由于VIPA具有高光谱分辨率和低偏振敏感度的特点,可以获取高质量且稳定的30 GHz脉冲。
  • 超声波
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    本作品为一款超高精度超声波测距系统的原理图,详细展示了其工作流程和核心组件,适用于工业自动化、机器人导航等领域的精确距离测量。 经典超声波测距原理图适用于0.1米到1米的范围,并且精度较高。
  • ARM平台设计研究.pdf
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    本论文探讨了在ARM平台上设计和实现高精度激光测距仪的方法和技术,分析了硬件选型、软件算法及系统集成等关键问题。 基于ARM的高精度激光测距仪设计由韩智强和唐轶完成。该系统采用ARM处理器作为控制核心,并运用相位法进行激光测距。首先通过正弦信号调制半导体激光器的发射,实现精确测量。
  • 准图像拼接
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    本研究提出一种基于光栅技术的创新图像拼接方法,实现高效率与高精度结合,适用于大尺度、多视角场景重建。 ### 基于光栅的快速精确图像拼接关键技术解析 #### 一、引言 在现代工业自动化、军事侦察以及医疗影像等多个领域,对于大量序列图像进行拼接以合成被测物体全景图的需求日益增长。例如,在集成电路(IC)芯片制造过程中,需要通过视觉检测系统来检查芯片的质量。然而,受限于高倍率显微镜头的视场范围,往往无法一次性获取整个芯片的完整图像,这就需要将多次拍摄得到的部分图像通过拼接技术合成一张完整的图像。图像拼接不仅能够提供更全面的信息,还是后续进行尺寸检测、模式识别和缺陷检测等工作的基础。 #### 二、基于光栅的快速精确图像拼接技术概述 **1. 技术背景** 传统的图像拼接技术主要分为两类:一是基于软件算法的拼接技术,这类技术虽然能实现较高的拼接精度,但拼接时间较长,难以满足实际生产中的快速处理需求;二是基于硬件的拼接方法,虽然拼接速度快,但成本较高且对硬件设备要求严格。 为解决上述问题,研究人员提出了一种结合精密光栅运动系统的快速精确图像拼接技术。这种方法融合了软件算法和硬件的优点,在保证亚像素级精度的同时大幅缩短了处理时间。 **2. 关键技术** - **自标定技术**:传统标定方法受标准件加工尺寸精度及光源强度等因素影响,而本技术采用的自标定法不仅提高了准确性还降低了成本。 - **基于光栅的定位模型**:利用光栅精确测量特性建立高精度图像拼接模型,在短时间内实现精准拼接。 **3. 实验验证** 通过IC芯片视觉检测的应用测试显示,该方法可达到平均误差0.4μm、2σ为0.872μm的亚像素级精度,并且两幅图象在10ms内完成拼接,显著提升了处理速度。 #### 三、关键技术详解 **1. 自标定技术** 自标定是一种无需外部标准件的方法。通过分析图像间关系来实现标定过程: - **避免了标准件加工精度的影响** - **减少了对光源稳定性的依赖** - **提高了整体标定效率** **2. 基于光栅的定位模型** 在基于光栅技术中,使用高精度位置测量装置——光栅完成图像精确定位。具体步骤如下: - **初始化光栅**: 确保其处于初始状态。 - **采集图像数据**: 移动光栅以获取不同位置的数据。 - **精确位置测量** - **配准和拼接** #### 四、技术优势与应用场景 **1. 技术优势** 该方法结合了自标定技术和基于光栅的定位模型,实现了亚像素级精度及高速度(约10ms内完成两幅图象拼接)同时降低了成本。 **2. 应用场景** - **集成电路制造**: 用于IC芯片的质量检测和缺陷识别。 - **医疗影像**: 在病理切片高清扫描与拼接中应用广泛。 - **航空航天**: 卫星遥感、航空摄影等领域的大面积图像快速拼接。 综上所述,基于光栅的快速精确图像拼接技术在提高精度的同时显著加快了处理速度,并适用于多个工业应用场景。随着技术不断发展和完善,未来有望发挥更大作用。
  • 采用TDC7201芯片进行飞行时间量模块研究.pdf
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    本文探讨了利用TDC7201芯片设计和实现高精度激光脉冲飞行时间测量模块的方法和技术,旨在提高测量系统的准确性和可靠性。 本段落档深入探讨了基于TDC7201芯片的高精度激光脉冲飞行时间测量模块的研究工作。该研究详细分析了TDC7201芯片的功能特性,并通过实验验证其在不同应用场景中的性能表现,为相关领域的技术开发提供了重要的参考依据和技术支持。
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