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垂直标定算法流程

垂直电机向下偏转后,激光扫描系统认为垂直步进电机已经到达物理垂直零点的位置。此时工控机再发送命令让激光扫描系统从捕获区开始区域到飞机停止线进行距离扫描和解算,看解算出的地面高度是否符合精度要求。若精度不符合,则根据地面高度大小再进行调整。

激光扫描系统在系统初上电时,双振镜系统不处于系统零点位置。因为物理零点的标定需要人工参与且标定环境要求严格,因此物理零点标定工作仅在系统安装时进行。因此激光扫描系统需要能够保证双振镜系统回归到零点位置,即通过系统校准,系统保证物理零点的精度和可靠性。根据图1描述的测量激光的形状和大小,系统选择在激光扫描系统的正前方安装校准边框的方式进行物理零点到边框距离的步数确定,并根据确定的步数进行双振镜系统的归零工作。边框校准的原理如图1所示。

图1:边框校准原理图

边框校准原理图

校准边框安装在激光扫描系统正前方位置,根据系统箱体大小可调整校准边框到激光扫描系统的垂直距离V。以激光扫描系统到校准边框的正视图方向为例,当双振镜系统处于物理零点位置时,激光扫描系统通过转动水平电机向右偏转,直到系统判定激光打在边框边缘上停止,并保存水平物理零点到右边框的电机步数为HrzStep。然后激光扫描系统控制垂直电机向下偏转,直到系统判定激光打在边框边缘上,并保存物理垂直零点到下边框的电机步数VertStep。当水平电机和垂直电机经过多次转动后定位到某一位置而偏离物理零点,系统通过步数HrzStep和步数VertStep,让水平电机偏转到右边框时向左偏转HrzStep到达物理水平零点,然后让垂直步进电机偏转到下边框后向上偏转VertStep到达物理垂直零点,这样双振镜系统经过校准回到了物理零点。

 

双振镜系统能否准确回到零点与激光到达边框边缘时系统能否准确判定。根据测量激光打在边框边缘时,测量激光有一部分打在边框内侧,另一部分打在系统外部,因此返回的距离值有很大区别。根据大量重复实验知,当在边框边缘进行1000次单点测量时,大约45%〜55%的距离值落在边框内侧。因此当东莞电机偏转到某一位置处进行1000次单次测量时,若通过距离值判定落在边框内的数据占总数据量的比例在45%〜55%以内时,激光扫描系统即认为激光打在了边框边缘上。这个比例定义为临界值因子为了节省系统校准所消耗的时间,在系统校准过程中振镜并不只是单步移动靠近边框位置,而是采用折半法逐步逼近法。以水平物理零点的校准为例,激光扫描系统每次都以当前水平电机的位置为起始位置,发送命令让水平电机向右移动HrzStepFirst步后进行1000次的激光单点测量,并判断该1000个数据中落在窗内的数据所占的比例。

 

水平电机位置已经在窗内位置,系统令水平电机向左转动HrzStepFirst步后再向右移动HrzStepFirst/2后再进行单点测量和比例判断。依次类推,系统逐步令向右移动的步数减半,直到步数为1逐步靠近为止。假设电机每次向右移动的步数为HrzStepJump,则有HrzStepJump至少为1。因为水平物理零点和垂直物理零点的校准原理相同,以水平物理零点的校准为例,临界值算法流程如图2所示。

图2:系统校准算法流程图

系统校准算法流程图