正交分光位姿傳感器設計.pdf

1、為了解決現(xiàn)有單目位姿測量和多線陣 CCD位姿測量傳感器中存在的測量速度、測量精度和測量范圍的矛盾，本課題根據(jù)正交分光原理，設計了一種基于標志點的單物鏡、雙線陣CCD的位姿傳感器。該位姿傳感器依據(jù)正交分光原理，使用兩路柱面鏡分別得到標志點的空間坐標值。該傳感器既可以發(fā)揮單目視覺大視場測量的優(yōu)勢，又能夠發(fā)揮線陣CCD高精度和高速的優(yōu)勢，從而實現(xiàn)大范圍、高速、高精度的測量。
　　論文的主要內(nèi)容和關鍵技術主要有：
　　1.正交分光位

2、姿傳感器光路設計。包括光學參數(shù)、初始結構、像差校正、公差配合等。首先根據(jù)被測物、測量范圍和測量精度的要求，確定了傳感器的參數(shù)及光路總體結構，再根據(jù)光路的總體結構分別確立了球面鏡系統(tǒng)和柱面鏡系統(tǒng)的初始結構，經(jīng)像差校正后得到正交分光位姿傳感器的光學結構；
　　2.建立正交分光位姿傳感器畸變模型。包括球面鏡、柱面鏡組畸變源分析以及傳感器系統(tǒng)畸變模型。首先根據(jù)傳感器的光學結構及光路特點，分析得到相應的鏡組畸變誤差源，據(jù)此分別確立球面鏡系統(tǒng)

3、與柱面鏡系統(tǒng)的畸變模型，并組合得到系統(tǒng)畸變模型；
　　3.正交分光位姿傳感器機械設計。包括公差分配，光學間距的保持，安裝和拆卸設計以及相互配合。首先根據(jù)系統(tǒng)光學結構分塊設計了相應的光學鏡筒，分配公差，然后根據(jù)鏡筒尺寸和精度要求設計了不同的連接形式和裝配拆卸結構；
　　4.正交分光位姿傳感器成像效果評價。包括傳感器成像質量評價，成像范圍評價和系統(tǒng)測量精度評價。實驗結果表面，傳感器滿足53°的大視場角和80lp/mm分辨率的大范