振镜激光扫描测量误差补偿技术及其实验验证

"这篇研究论文主要探讨了振镜激光扫描测量系统中存在的误差分析与补偿方法。振镜扫描系统因其高速度和高精度在激光快速成型、激光精密打标及激光扫描测量等领域广泛应用。然而，振镜系统自身的误差会降低测量精度。文章首先介绍了如何构建线激光一维振镜扫描系统，并利用双棋盘格标定板进行系统标定。接下来，作者建立了系统的误差模型，对扫描过程中的测量误差进行了理论分析。针对振镜转角误差，提出了基于查表法的补偿策略。实验结果显示，当测量工作距离约为250mm时，应用该补偿方法后，中心距离的方均根误差和标准差显著下降，表明这种方法能有效提升系统的测量精度和稳定性。关键词包括机器视觉、误差补偿、振镜扫描、线结构光测量。" 这篇论文详细阐述了振镜激光扫描测量系统的工作原理及其在实际应用中面临的挑战。振镜系统由高速旋转的微型电机（即振镜）驱动，通过改变激光束的角度来实现对二维平面的快速扫描。然而，由于振镜的制造和运动误差，会导致实际扫描路径与理想路径之间存在偏差，从而影响测量结果的准确性。 为了改善这一问题，研究人员采用双棋盘格标定板进行系统标定。标定板通常由许多精确间隔的交叉线条组成，通过对激光投射在标定板上的图案进行图像处理，可以获取振镜的实际扫描轨迹，进而计算出系统的误差参数。 接下来，建立了误差模型，该模型考虑了振镜的转角误差、机械结构的热变形、光学元件的像差等多种因素。通过对这些误差进行数学建模，可以更深入地理解误差来源并寻找合适的补偿策略。 论文提出的查表法补偿策略，是根据振镜的转角误差预先计算出对应的补偿值，存储在查找表中。在实际扫描时，根据振镜的实时转角从表中查询相应的补偿量，对激光扫描路径进行实时校正。实验验证了这种方法的有效性，当工作距离为250mm时，误差补偿后的测量精度得到了显著提升。 该研究为振镜激光扫描测量系统提供了重要的误差分析工具和补偿方法，对于提高系统在各种应用中的测量精度和鲁棒性具有重要意义。同时，这也为未来类似系统的设计和优化提供了理论依据和实践指导。