CN111556307B - 一种可调激光功率的高速实时结构光成像系统 - Google Patents

一种可调激光功率的高速实时结构光成像系统 Download PDF

Info

Publication number
CN111556307B
CN111556307B CN202010406307.7A CN202010406307A CN111556307B CN 111556307 B CN111556307 B CN 111556307B CN 202010406307 A CN202010406307 A CN 202010406307A CN 111556307 B CN111556307 B CN 111556307B
Authority
CN
China
Prior art keywords
laser
development board
fpga development
operational amplifier
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010406307.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111556307A (zh
Inventor
徐孝彬
费仲文
张磊
宿广煜
潘志杰
谭治英
骆敏舟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changzhou Campus of Hohai University
Original Assignee
Changzhou Campus of Hohai University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changzhou Campus of Hohai University filed Critical Changzhou Campus of Hohai University
Priority to CN202010406307.7A priority Critical patent/CN111556307B/zh
Publication of CN111556307A publication Critical patent/CN111556307A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111556307B publication Critical patent/CN111556307B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/20—Image signal generators
    • H04N13/204—Image signal generators using stereoscopic image cameras
    • H04N13/207—Image signal generators using stereoscopic image cameras using a single 2D image sensor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/13—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/20—Image signal generators
    • H04N13/275—Image signal generators from 3D object models, e.g. computer-generated stereoscopic image signals

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Studio Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种可调激光功率的高速实时结构光成像系统，滚珠丝杠安装在工作导轨上，工作台安装在滚珠丝杠上，微控制器与所述步进电机控制连接，步进电机的输出端与滚珠丝杠一端连接，线激光器和相机以一个固定的位姿相对设置在工作台上，FPGA开发板和可调激光电路均安装在工作台上，所述可调激光电路分别与线激光器和微控制器连接，相机与FPGA开发板通过SCCB协议进行通信，FPGA开发板利用其自身并行计算的特性实时计算成像物体的三维数据。本发明可以实现对三维物体表面进行实时三维成像。此外，对于不同反射材质的物体，通过调节激光功率的大小可以实现最佳的成像效果。克服了在昏暗或者反光条件下成像效果不好的缺点。

Description

一种可调激光功率的高速实时结构光成像系统
技术领域
本发明涉及一种可调激光功率的高速实时结构光成像系统，属于结构光成像领域。
背景技术
近些年来，随着科技日益发展，传统的接触式测量暴露出了诸如损害工件，价格昂贵，不利于维护等缺点。以线结构光为代表的非接触式测量日益崭露头角，由于传统的线结构光成像通过电脑来顺序执行，导致了处理速度较慢，实时性不高，并且，大部分结构光系统中的激光亮度无法调节，在不同的环境下并不能均获得满意的效果。
发明内容
针对上述问题，本发明公开了一种可调激光功率的高速实时结构光成像系统，利用FPGA开发板将线结构光算法进行硬件移植，并且设计了一种压控恒流源电路，通过改变输入电压便可以获得不同的输出电流从而改变激光的亮度。
本发明中主要采用的技术方案为：
一种可调激光功率的高速实时结构光成像系统，包括工作导轨、工作台、相机、线激光器、FPGA开发板、可调激光电路、滚珠丝杠、步进电机和微控制器，所述滚珠丝杠安装在工作导轨上，所述工作台安装在滚珠丝杠上，且沿工作导轨移动，所述工作导轨的一端安装有步进电机和微控制器，所述微控制器与所述步进电机控制连接，所述步进电机的输出端与所述滚珠丝杠一端连接，所述线激光器和相机以一个固定的位姿相对设置在工作台上，所述FPGA开发板和可调激光电路均安装在工作台上，所述可调激光电路分别与线激光器和微控制器连接，所述可调激光电路通过微控制器内置的DA转换芯片实现DA转换得到不同的输出电压传递给线激光器的电源输入端，从而使得线激光器得到不同的工作电流实现激光功率的可调，所述相机与FPGA开发板通过SCCB协议进行通信，由FPGA开发板实现相机的读取和存储功能，同时FPGA开发板利用其自身并行计算的特性实时计算成像物体的三维数据。
优选地，所述微控制器为STM-32单片机。
优选地，所述可调激光功率电路包括恒流源电路以及DA转换电路，所述DA转换电路输出的电压连接恒流源电路运算放大器F1的正向输入端3脚，所述恒流源电路通过运算放大器F1构建深度负反馈实现输出电流的稳定，所述DA转换电路通过微控制器上的按键将数字信号转换成电压模拟量进行输出，从而实现功率的可调。
优选地，所述恒流源电路包括运算放大器F1、MOS管、精密电阻R1、精密电阻R2、精密电阻R3、精密电阻R4和旁路电容C1，输入电压VCC通过精密电阻R2与运算放大器F1的同向输入端3脚相连，运算放大器F1的输出端6脚通过精密电阻R3与MOS管的栅极相连，运算放大器F1的电源正向端7脚连接供电电压VCC5，所述旁路电容C1与运算放大器F1并联，线激光器的供电电压VCC12通过电阻R1连接到线激光器的正极1脚，所述线激光器的3脚为负极输出，其连接到MOS管的漏极4脚，MOS管的源极3脚连接到运算放大器F1的反向输入端2脚，同时MOS管的源极3脚通过精密电阻R4连接到接地点，其中，输入电压VCC为DA转换电路输出的电压，VCC5和VCC12为单独提供的供电电压，流过线激光器的电流Ilaser等于电阻R4上的电流，如式(1)所示：
Figure GDA0003421058360000031
优选地，所述DA转换电路的输入电压VREF通过电阻分别连接到了选择开关D0,D1,D2,D3上，通过调节选择开关的偏置使得电路分别接在运算放大器A的同向输入端或反向输入端,运算放大器A的输出端接电阻RF至其反向输出端构建负反馈,其中，设选择开关D0,D1,D2,D3接运算放大器的反相输入端时D0,D1,D2,D3的值为1，接同向输入端时D0,D1,D2,D3的值为0；
根据戴维宁等效以及运算放大器的虚短虚断原理可知：
Figure GDA0003421058360000032
其中，VREF为DA转换电路的输入电压，R为等效的输入电阻值；
由式(2)得知输出电压u0为：
Figure GDA0003421058360000033
其中，RF为等效的输出电阻值，其阻值为R。
根据公式(3)可知，使用微控制器自带的DA模块，通过按键改变选择开关D0,D1,D2,D3的数字量即可实现输出电压的改变，DA转换电路的输出电压即为恒流源电路的输入电压。
优选地，所述FPGA开发板成像的具体步骤如下：
S1：FPGA开发板通过SCCB协议与相机进行通信，由FPGA开发板读取相机拍摄的激光条纹的投影图像。
S2：FPGA开发板采用灰度重心法进行激光条纹的中心线的提取，公式如下：
Figure GDA0003421058360000041
其中，W(i,j)代表第i行第j列的像素值，[x0,y0]为激光条纹的中心线；
S3：利用FPGA开发板实现定点小数计算：
对于某个小数m，并且规定小数的精度是精确到小数点后k位，那么该小数的定点小数N表示为：
N＝|m·2k| (5)；
则最后的结果Nr表达式如下：
Figure GDA0003421058360000042
S4：FPGA开发板得到的激光中心线数据通过其自带USB口进行输出：在起始状态下判断FPGA开发板内部的FIFO存储器中的数据量是否到达一定的阈值，如果达到阈值，判断ft_rxf_n信号是否是0，如果是0，表示FT232H内部的FIFO存储器有数据可以读，则进入READ状态，开始读取FPGA内部FIFO存储器的数据；如果FIFO存储器中的数据没有达到一定的阈值，则关闭读功能。
有益效果：本发明提供一种可调激光功率的高速实时结构光成像系统，可以实现对三维物体表面进行实时三维成像，此外，对于不同反射材质的物体，通过调节激光功率的大小可以实现最佳的成像效果，克服了在昏暗或者反光条件下成像效果不好的缺点。
附图说明
图1是本发明的装置结构图。
图2是本发明的恒流源电路结构图。
图3是本发明的DA转换原理图。
图4是本发明的SCCB通信协议时序图。
图5是本发明的SCCB协议起始信号。
图6是本发明的SCCB协议结束信号。
图7是本发明的流水线式行缓冲存储示意图。
图8是本发明的USB时序图。
图9是本发明的USB传输数据状态机示意图。
图10是实施例中坦克成像模型。
图11是实施例中坦克成像结果。
图中：工作导轨1、工作台2、相机3、线激光器4、FPGA开发板5、可调激光电路6、滚珠丝杠7、步进电机8、微控制器9。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
如图1所示，一种可调激光功率的高速实时结构光成像系统，包括工作导轨1、工作台2、相机3、线激光器4、FPGA开发板5、可调激光电路6、滚珠丝杠7、步进电机8、微控制器9，所述滚珠丝杠7安装在工作导轨1上，所述工作台2安装在滚珠丝杠7上，且沿工作导轨1移动，所述工作导轨1的一端安装有步进电机8和微控制器9，所述微控制器9与所述步进电机8控制连接，所述步进电机8的输出端与所述滚珠丝杠7一端连接，所述线激光器4和相机3以一个固定的位姿相对设置在工作台2上，所述FPGA开发板5和可调激光电路6均安装在工作台2上，所述线激光器4与所述可调激光电路4相连，通过微控制器9实现DA转换得到不同的输出电压从而使得线激光器4得到不同的工作电流实现激光功率的可调，所述相机3与FPGA开发板5通过SCCB协议进行通信，由FPGA开发板5实现相机的读取和存储功能，同时FPGA开发板5通过其并行性实时计算成像物体的三维数据。
优选地，所述微控制器9为STM-32开发板。
优选地，所述可调激光功率电路6包括恒流源电路以及DA转换电路，DA电路输出的电压连接恒流源电路运算放大器F1的正向输入端3脚，所述恒流源电路通过运算放大器F1构建深度负反馈实现输出电流的稳定，所述DA转换电路通过微控制器上的按键将数字信号转换成电压模拟量进行输出，从而实现功率的可调。
优选地，所述恒流源电路包括运算放大器F1、MOS管、精密电阻R1、精密电阻R2、精密电阻R3、精密电阻R4和旁路电容C1，输入电压VCC通过精密电阻R2与运算放大器F1的同向输入端3脚相连，运算放大器F1的输出端6脚通过精密电阻R3与MOS管的栅极相连，运算放大器F1的电源正向端7脚连接供电电压VCC5，所述旁路电容C1与运算放大器F1并联，线激光器的供电电压VCC12通过电阻R1连接到线激光器的正极1脚，所述线激光器的3脚为负极输出，其连接到MOS管的漏极4脚，MOS管的源极3脚连接到运算放大器F1的反向输入端2脚，同时MOS管的源极3脚通过精密电阻R4连接到接地点，其中，输入电压VCC为DA转换电路输出的电压，VCC5和VCC12为单独提供的供电电压，流过线激光器的电流Ilaser等于电阻R4上的电流，如式(1)所示：
Figure GDA0003421058360000071
优选地，所述DA转换电路的输入电压VREF通过电阻分别连接到了选择开关D0,D1,D2,D3上，通过调节选择开关的偏置使得电路分别接在运算放大器A的同向输入端或反向输入端,运算放大器A的输出端接电阻RF至其反向输出端构建负反馈,其中，设选择开关D0,D1,D2,D3接运算放大器的反相输入端时D0,D1,D2,D3的值为1，接同向输入端时D0,D1,D2,D3的值为0；
根据戴维宁等效以及运算放大器的虚短虚断原理可知：
Figure GDA0003421058360000072
其中，VREF为DA转换电路的输入电压，R为等效的输入电阻值；
由式(2)得知输出电压u0为：
Figure GDA0003421058360000081
其中，RF为等效的输出电阻值，其阻值为R。
根据公式(3)可知，使用微控制器自带的DA模块，通过按键改变D0,D1,D2,D3的数字量即可实现输出电压的改变，DA转换电路的输出电压即为恒流源电路的输入电压。
优选地，所述FPGA开发板成像的具体步骤如下：
S1：FPGA开发板通过SCCB协议与相机进行通信，由FPGA开发板读取相机数据；
S2：FPGA开发板采用灰度重心法进行中心线的提取，公式如下：
Figure GDA0003421058360000082
其中，W(i,j)代表第i行第j列的像素值，[x0,y0]为条纹的中心线；
S3：利用FPGA开发板实现小数计算：
对于某个小数m，并且规定小数的精度是精确到小数点后k位，那么该小数的定点小数N表示为：
N＝|m·2k| (5)；
则最后的结果Nr表达式如下：
Figure GDA0003421058360000091
S4：FPGA开发板得到的激光中心线数据通过其自带的USB口进行输出：在起始状态下判断FPGA开发板内部的FIFO存储器中的数据量是否到达一定的阈值，如果达到阈值，判断ft_rxf_n信号是否是0，如果是0，表示FT232H内部的FIFO存储器有数据可以读，则进入READ状态，开始读取FPGA内部FIFO存储器的数据；如果FIFO存储器中的数据没有达到一定的阈值，则关闭读功能。
1、本发明中，FPGA开发板实现线结构光成像的具体方法如下：
1.1FPGA开发板读取相机数据
利用FPGA开发板实现线结构光成像，当线激光在成像表面上产生条纹投影，读取相机的数据，因此，本发明选用豪威公司的ov5640摄像头作为FPGA开发板成像，该摄像头和FPGA开发板通过SCCB协议进行通信，其通信原理如图4所示。数据传输的起始条件如图5所示，在开始数据传输时，SIO_C要先处于高电平，由SIO_D先保持一段时间高电平并产生下降沿来标志传输开始。数据传输的结束条件如图6所示，通过SCCB协议可以完成对相机的配置，然后FPGA开发板便可从相机读取数据。
1.2利用FPGA开发板实现中心线提取
FPGA开发板无法实现比较复杂的算法，于是采用灰度重心法进行中心线的提取，公式如(4)所示：
Figure GDA0003421058360000101
其中，W(i,j)代表第i行第j列的像素值，[x0,y0]为激光条纹的中心线。由于首先需确定每一行的极值，然后在极值附近进行重心计算，但是由于相机视频流的问题，无法像传统的上位机一样进行顺序执行，FPGA开发板所有程序都必须同步执行，于是采用了行缓冲进行数据的采集和处理，如图7所示。由于相机的分辨率是1024*720，所以利用FPGA开发板例化一片具有1024个8位的双口RAM来进行数据的行缓冲。这样我们就可以利用这个RAM提供的1024个时钟单位的延时来搜索每一行灰度值最大的，然后在下一个1024个时钟单位可以进行下一行的极值提取以及当前行的灰度重心的求解。
1.3利用FPGA开发板实现小数计算
对于某个小数m，并且规定小数的精度是精确到小数点后k位，那么该小数的定点小数N表示为：
N＝|m·2k| (5)；
这样便可以通过FPGA开发板来实现小数的整数表达，最后只需要在最后得到的结果利用C++等工具进行还原便可以得到最后的结果。假设最后的结果为Nr，则表达式如下：
Figure GDA0003421058360000102
1.4数据的USB口输出
对于FPGA开发板得到激光条纹中心线的空间坐标，通过USB口进行输出，其时序如图8所示。读时序中，首先FT232H将RXF#拉低，此时可以读取FIFO里的数据，FPGA开发板可将OE#先拉低，过至少一个时钟周期，再将RD#拉低，在CLKOUT上升沿采集数据；写时序中，FT232H将TXE#拉低，表示现在可写，FPGA开发板可将WR#拉低，在CLKOUT上升沿写入数据。
由于USB口的吞吐量巨大，如果直接将数据输出的话会由于速率不匹配出现数据错误，利用FPGA开发板生成一个一定容量的FIFO缓存便可以解决这一问题，其Verilog状态如图9所示。首先在IDLE状态下判断FPGA开发板内部的FIFO存储器中的数据量是否到达一定的阈值，如果达到阈值，判断ft_rxf_n信号是否是0，如果是0，标示FT232内部的FIFO存储器有数据可以读，则进入READ状态，开始读取FT232H的数据。如果FIFO存储器中的数据没有达到一定的阈值，则关闭读功能。
2、本发明中，可调激光功率电路设计如下：
可调激光功率电路分为两个部分：恒流源电路以及DA转换电路。恒流源电路通过运算放大器构建深度负反馈实现输出电流的稳定。DA转换电路则是通过STM-32单片机上的按键控制将数字信号转换成电压模拟量进行输出，从而实现功率的可调。
2.1恒流源电路设计
压控恒流源实现信号的电压/电流转换，通过改变输入电压的大小便可以改变输出电流，从而实现恒流驱动。整个系统包括运算放大器F1、MOS管、精密电阻R1、精密电阻R2、精密电阻R3、精密电阻R4和旁路电容C1，整个电路如图2所示。电路原理如下，运算放大器F1与MOS管构成了负反馈电路，使得运算放大器工作在了线性工作区。根据虚短虚断原理，如式(7)所示：
V+in＝V-in (7)；
其中，V+in为运算放大器输入电压，V-in为运算放大器的反向输入端；
因此，电阻R4上的电流表达如式(8)所示：
Figure GDA0003421058360000121
根据电路原理图可知，流过激光器的电流Ilaser等于电阻R4上的电流，因此：
Figure GDA0003421058360000122
从式(9)可以看出，激光器的电流Ilaser是输出电压与电阻R4的比值。
2.2DA转换电路设计
DA转换的基本原来如图3所示，其中规定D0,D1,D2,D3接运算放大器的反相输入端时D0,D1,D2,D3的值为1，接同向输入端时值为0。
根据戴维宁等效以及运算放大器的虚短虚断可知：
Figure GDA0003421058360000123
得知输出电压u0为：
Figure GDA0003421058360000131
通过改变D0,D1,D2,D3的数字量即可实现输出电压的改变。
本发明中，使用STM-32单片机自带的DA模块，编程实现通过按键的控制来实现输出电压的控制。输出电压最为恒流源电路的输入电压从而获得不同电流大小的输出电流使得激光器的功率实现可调变化。
本发明主要分为激光功率可调和FPGA开发板成像两部分，可调激光功率电路通过STM-32开发板实现DA转换得到不同的输出电压，输出电压作为恒流源电路的输入电压实现激光器电流的可调从而实现可调激光功率。FPGA开发板成像则是通过FPGA开发板并行的优势，通过行缓冲实现激光中心线的提取，从而计算被测物体表面的三位点云的计算，其实际运用中，坦克成像模型和坦克成像结果如图10和11所示。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种可调激光功率的高速实时结构光成像系统，其特征在于，包括工作导轨、工作台、相机、线激光器、FPGA开发板、可调激光电路、滚珠丝杠、步进电机和微控制器，所述滚珠丝杠安装在工作导轨上，所述工作台安装在滚珠丝杠上，且沿工作导轨移动，所述工作导轨的一端安装有步进电机和微控制器，所述微控制器与所述步进电机控制连接，所述步进电机的输出端与所述滚珠丝杠一端连接，所述线激光器和相机以一个固定的位姿相对设置在工作台上，所述FPGA开发板和可调激光电路均安装在工作台上，所述可调激光电路分别与线激光器和微控制器连接，所述可调激光电路通过微控制器内置的DA转换芯片实现DA转换得到不同的输出电压传递给线激光器的电源输入端，从而使得线激光器得到不同的工作电流实现激光功率的可调，所述相机与FPGA开发板通过SCCB协议进行通信，由FPGA开发板实现相机的读取和存储功能，同时FPGA开发板利用其自身并行计算的特性实时计算成像物体的三维数据，其中，所述FPGA开发板成像的具体步骤如下：
S1：FPGA开发板通过SCCB协议与相机进行通信，由FPGA开发板读取相机拍摄的激光条纹的投影图像；
S2：FPGA开发板采用灰度重心法进行激光条纹的中心线的提取，公式如下：
Figure FDA0003421058350000021
其中，W(i,j)代表第i行第j列的像素值，[x0,y0]为激光条纹的中心线；
S3：利用FPGA开发板实现定点小数计算：
对于某个小数m，并且规定小数的精度是精确到小数点后k位，那么该小数的定点小数N表示为：
N＝|m·2k| (5)；
则最后的结果Nr表达式如下：
Figure FDA0003421058350000022
S4：FPGA开发板得到的激光中心线数据通过其自带的USB口进行输出：在起始状态下判断FPGA开发板内部的FIFO存储器中的数据量是否到达一定的阈值，如果达到阈值，判断ft_rxf_n信号是否是0，如果是0，表示FT232H内部的FIFO存储器有数据可以读，则进入READ状态，开始读取FPGA内部FIFO存储器的数据；如果FIFO存储器中的数据没有达到一定的阈值，则关闭读功能。
2.根据权利要求1所述的一种可调激光功率的高速实时结构光成像系统，其特征在于，所述微控制器为STM-32单片机。
3.根据权利要求1所述的一种可调激光功率的高速实时结构光成像系统，其特征在于，所述可调激光电路包括恒流源电路以及DA转换电路，所述DA转换电路输出的电压连接恒流源电路运算放大器F1的正向输入端3脚，所述恒流源电路通过运算放大器F1构建深度负反馈实现输出电流的稳定，所述DA转换电路通过微控制器上的按键将数字信号转换成电压模拟量进行输出，从而实现功率的可调。
4.根据权利要求3所述的一种可调激光功率的高速实时结构光成像系统，其特征在于，所述恒流源电路包括运算放大器F1、MOS管、精密电阻R1、精密电阻R2、精密电阻R3、精密电阻R4和旁路电容C1，输入电压VCC通过精密电阻R2与运算放大器F1的正 向输入端3脚相连，运算放大器F1的输出端6脚通过精密电阻R3与MOS管的栅极相连，运算放大器F1的电源正向端7脚连接供电电压VCC5，所述旁路电容C1与运算放大器F1并联，线激光器的供电电压VCC12通过电阻R1连接到线激光器的正极1脚，所述线激光器的3脚为负极输出，其连接到MOS管的漏极4脚，MOS管的源极3脚连接到运算放大器F1的反向输入端2脚，同时MOS管的源极3脚通过精密电阻R4连接到接地点，其中，输入电压VCC为DA转换电路输出的电压，VCC5和VCC12为单独提供的供电电压，流过线激光器的电流Ilaser等于电阻R4上的电流，如式(1)所示：
Figure FDA0003421058350000031
5.根据权利要求4 所述的一种可调激光功率的高速实时结构光成像系统，其特征在于，所述DA转换电路的输入电压VREF通过电阻分别连接到了选择开关D0,D1,D2,D3上，通过调节选择开关的偏置使得电路分别接在运算放大器A的同向输入端或反向输入端,运算放大器A的输出端接电阻RF至其反向输出端构建负反馈,其中，设选择开关D0,D1,D2,D3接运算放大器A的反相输入端时D0,D1,D2,D3的值为1，接同向输入端时D0,D1,D2,D3的值为0；
根据戴维宁等效以及运算放大器的虚短虚断原理可知：
Figure FDA0003421058350000041
其中，VREF为DA转换电路的输入电压，R为等效的输入电阻值；
由式(2)得知输出电压u0为：
Figure FDA0003421058350000042
其中，RF为等效的输出电阻值，其阻值为R；
根据公式(3)可知，使用微控制器自带的DA转换芯片，通过按键改变选择开关D0,D1,D2,D3的数字量即可实现输出电压的改变，DA转换电路的输出电压即为恒流源电路的输入电压。
CN202010406307.7A 2020-05-14 2020-05-14 一种可调激光功率的高速实时结构光成像系统 Active CN111556307B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010406307.7A CN111556307B (zh) 2020-05-14 2020-05-14 一种可调激光功率的高速实时结构光成像系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010406307.7A CN111556307B (zh) 2020-05-14 2020-05-14 一种可调激光功率的高速实时结构光成像系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111556307A CN111556307A (zh) 2020-08-18
CN111556307B true CN111556307B (zh) 2022-03-11

Family

ID=72002798

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010406307.7A Active CN111556307B (zh) 2020-05-14 2020-05-14 一种可调激光功率的高速实时结构光成像系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111556307B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108827246A (zh) * 2018-03-20 2018-11-16 哈尔滨工程大学 一种可精确调节的双目视觉装置
CN110148878A (zh) * 2019-06-20 2019-08-20 山东大学 一种可调谐激光器的控制电路及控制方法
CN110794419A (zh) * 2019-10-30 2020-02-14 中国空空导弹研究院 一种用于高速公路隧道路面异物检测的激光雷达系统及方法
CN110906880A (zh) * 2019-12-12 2020-03-24 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种物体自动化三维激光扫描系统和方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10871569B2 (en) * 2018-01-08 2020-12-22 Microvision, Inc. Scanning 3D imaging device with power control using multiple wavelengths
CN113074912B (zh) * 2021-03-26 2024-04-09 广东宏石激光技术股份有限公司 一种激光器发散角检测装置及方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108827246A (zh) * 2018-03-20 2018-11-16 哈尔滨工程大学 一种可精确调节的双目视觉装置
CN110148878A (zh) * 2019-06-20 2019-08-20 山东大学 一种可调谐激光器的控制电路及控制方法
CN110794419A (zh) * 2019-10-30 2020-02-14 中国空空导弹研究院 一种用于高速公路隧道路面异物检测的激光雷达系统及方法
CN110906880A (zh) * 2019-12-12 2020-03-24 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种物体自动化三维激光扫描系统和方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
基于偏振调制的激光三维成像方法研究;陈臻;《中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所)》;20170501;全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN111556307A (zh) 2020-08-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN2896368Y (zh) 基于PXI/CompactPCI总线的多通道数据同步采集卡
CN111556307B (zh) 一种可调激光功率的高速实时结构光成像系统
CN201562264U (zh) 自适应型智能互动投影机
CN114660435A (zh) 一种基于fpga的测试装置
CN203908500U (zh) 一种激光跟踪测量装置
CN112767993A (zh) 测试方法以及测试系统
CN105865489A (zh) 一种红外地平仪的标定系统及其标定方法
CN110138386A (zh) 一种比较器失调漂移后台校正电路和方法
CN107222213B (zh) 一种基于单片机技术的模数转换器
CN103592883B (zh) 基于dsp的多路精密可编程电阻模块及其控制方法
EP3745239A1 (en) Magnetic roller device and rotation information calculating method thereof
CN208026855U (zh) 一种电子式互感器校验仪溯源装置信号源
CN113514048B (zh) 一种高可靠小型化光纤陀螺信号处理与接口电路
CN105049007A (zh) 高精度抗干扰比较器及方法和应用该比较器的存储结构
CN212463220U (zh) 一种带串口功能的激光接收器模块
CN204733142U (zh) 高精度抗干扰比较器及应用该比较器的存储器结构
CN100368777C (zh) 一种光电轴角编码器的电子调零方法
CN2091457U (zh) 智能化光干涉瓦斯检测仪
CN2833104Y (zh) 数据采集电路及控制模块
CN203950293U (zh) 一种智能虚拟黑板系统用光电擦写笔
CN206362257U (zh) 一种多功能智能卷尺
CN220171541U (zh) 一种具有双控单元的爆破测振仪主机
CN214896257U (zh) 基于stm32+tmc2208的摄像机云台控制系统
US11714099B2 (en) Magnetic roller device and rotation information calculating method thereof
CN203151471U (zh) 自校订宽幅信号立方根变换反函数译码增倍模数转换装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant