基于arm的激光成像测量控制系统研制

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1、硕士学位论文基于ARM的激光成像测量控制系统研制DEVELOPMENTOFLASERIMAGINGMEASUREMENTANDCONTROLSYSTEMBASEDONTHEARM孙少华哈尔滨工业大学2016年6月国内图书分类号：TP274学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文基于ARM的激光成像测量控制系统研制硕士研究生孙少华：导师崔天祥：副教授申请学位工学：硕士学科仪器科学与技术：所在单位自动化：测试与控制系答辩日期20：16年6月授予学位单位哈尔滨工业大学：ClassifiedIndex:TP274U.

2、D.C:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringDEVELOPMENTOFLASERIMAGINGMEASUREMENTANDCONTROLSYSTEMBASEDONTHEARMCandidate：SunShaohuaSupervisor：AssociateProf.CuiTianxiangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：InstrumentScienceandTechnologyAffiliation：De

3、partmentofAutomaticTestandControlSystemDateofDefence：June,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要激光成像系统是目前获取被测对象三维信息最有效的手段之一，它具有方向性好、角度分辨率高、抗干扰能力强，测量范围大且一般不需要合作目标等特点，广泛应用于航空航天，军事侦察和地形测绘等众多领域。基于ARM的激光成像测量控制系统结合了嵌入式系统，脉冲激光测距和振镜扫描技术的优点，模

4、块化设计实现方便，能够满足实时高速信息提取和传输的要求，成为激光成像系统小型化设计的一个主要方向。本课题以搭载嵌入式Linux操作系统的ARM计算机模块为核心控制器，选择1.55µm的脉冲激光器作为激光发射源，采用脉冲测距方法，以TDC-GP22为时间间隔测量单元，并结合二维振镜扫描技术构建激光成像测量控制系统，以完成对被测对象的三维信息的获取。论文首先介绍了激光成像系统的基本理论体系，详细讨论了脉冲激光发射接收，激光扫描成像和高精度时间间隔测量原理，并结合实际需要和应用环境给出了系统的技术指标，确定了系统的整体方案。然后根据系统设计目标，

5、深入研究了窄脉冲激光发射，脉冲激光探测，二维振镜扫描和TDC时间间隔测量等关键技术，完成了相关电路的仿真和具体实现，并测试了窄脉冲信号发生等关键电路的性能指标。最后在裁剪和移植的嵌入式Linux操作系统上完成了激光重频触发，二维振镜扫描，程控增益控制，TDC时间间隔测量和网络通信的内核态驱动程序，在相应用户态应用程序控制下实现了底层硬件的驱动控制。在系统搭建完成并调试成功后，进行了测距实验和成像实验，实验结果表明系统的测距误差为6.5cm，对典型物体的成像结果清晰，达到了预期目标。关键词：激光成像；ARM；脉冲测距；振镜扫描；TDC-GP2

6、2；嵌入式Linux-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractLaserimagingsystemiscurrentlyoneofthemosteffectivemeanstoobtain3Dinformationofthemeasuredobject.Ithasmanypracticalcharacteristics,suchasgooddirectivity,highangularresolution,stronganti-interferenceability,widemeasurementrangeandnocoopera

7、tionobjectivesrequiredgenerally.Atpresent,thistechnologyhasbeenwidelyusedinaviationaerospace,militaryreconnaissanceandtopographicmappingaswellasmanyotherfields.LaserimagingmeasurementcontrolsystembasedonARMisacombinationoftheembeddedsystem,pulselaserrangingandgalvanometers

8、canningtechnology.Itpossesstheadvantagesofeasymodulardesignandreal-timeinformationextract