基于面陣CCD激光測角系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、為實現(xiàn)施工過程中盾構(gòu)自動導(dǎo)向，需要對盾構(gòu)機的三個姿態(tài)角（水平角、滾動角、俯仰角）進行實時的測量。俯仰角和滾動角采用傾角傳感器進行測量，而水平角姿態(tài)角的精確測量一直是個難題，本文對基于面陣CCD和激光的水平姿態(tài)角測量方法進行了研究。主要內(nèi)容如下： 1.深入研究了水平姿態(tài)角的測量原理：根據(jù)幾何光學(xué)的成像規(guī)律，當(dāng)入射激光束與光學(xué)系統(tǒng)軸線之間的角度發(fā)生改變時，激光束通過凸透鏡后聚焦在焦平面上的焦點坐標(biāo)位置會發(fā)生相應(yīng)的改變，因此可以根據(jù)焦

2、點坐標(biāo)位置值計算出入射光線與光學(xué)軸線的夾角，再根據(jù)此夾角計算出水平姿態(tài)角。 2.為了實現(xiàn)聚焦光斑的準(zhǔn)確定位，需要對激光光斑進行邊緣檢測。根據(jù)檢測精度的需要，對多種邊緣檢測方法作了比較研究，證明了基于Zernike 矩的亞像素邊緣檢測方法更加符合盾構(gòu)精確測量的需要。在對其原理進行分析的基礎(chǔ)上，對算法中兩個關(guān)鍵參數(shù)（像素中心到邊緣的垂直距離l和階躍高度k）的閾值對定位精度的影響進行了討論分析。 3.鑒于聚焦后光斑近似圓形，通