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： **********

指导教师： ***

2014 年 1月 5 日

激光三角法测量物体位移

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

激光三角法测量物体位移

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