激光掃描車(chē)身坐標測量數據采集系統的設計

隨著(zhù)汽車(chē)的普及和維修業(yè)的不斷發(fā)展,人們對汽車(chē)車(chē)身在維修中的檢測系統提出了越來(lái)越高的要求。傳統的機械式測量系統已經(jīng)不能滿(mǎn)足現代汽車(chē)測量和維修檢測的要求。在國外,意大利的Spanesi公司、瑞典的Caroliner公司開(kāi)發(fā)的車(chē)身電子測量系統在測量精度、操作性方面雖有一定的優(yōu)勢,然而它們不能進(jìn)行同時(shí)多點(diǎn)測量,已不能適應現代汽車(chē)維修業(yè)對檢測技術(shù)的要求。利用激光掃描技術(shù)可實(shí)現對車(chē)身三維尺寸的測量,滿(mǎn)足了現代汽車(chē)維修業(yè)對檢測技術(shù)的新要求。對于激光掃描測量的方法,國內還鮮有相關(guān)的報道[1-2]。
　基于合作靶標的激光掃描車(chē)身坐標測量系統，是運用四光束激光掃描測量原理，綜合運用激光、光電、精密測量等技術(shù)進(jìn)行非接觸二維或者三維坐標測量的檢測系統。它具有非接觸測量、不易損傷表面、結構簡(jiǎn)單、測量距離大、測量點(diǎn)小、抗干擾性強、速度快、實(shí)時(shí)性好、精度高、能同時(shí)進(jìn)行多點(diǎn)測量等特點(diǎn)。該系統主要應用于汽車(chē)維修業(yè)，通過(guò)測量保證維修后的事故車(chē)車(chē)身狀況達到原車(chē)出廠(chǎng)時(shí)的技術(shù)要求。本文對激光掃描車(chē)身坐標測量系統的數據采集與處理部分作了詳細介紹。
1 測量系統結構
　測量系統結構框圖如圖1所示，檢測系統由特征靶標、連接頭、電機掃描裝置、激光器及其驅動(dòng)電路、光路轉折系統、霍爾傳感器、光電轉換及信號預處理模塊、數據采集與AVR處理及上位機組成。每個(gè)電機掃描裝置由電機及其驅動(dòng)電路、反射鏡、反射鏡固定托盤(pán)和安裝于反射鏡固定盤(pán)側面的小磁鐵組成。工作時(shí)，電機帶動(dòng)平面鏡旋轉，當掃描激光束經(jīng)由旋轉的平面鏡反射到特征靶標上時(shí),由于特征靶標上面貼有原向回歸反射膜，投射光束經(jīng)過(guò)反射膜反射后按原光路返回，激光束經(jīng)過(guò)靶標反射后經(jīng)由平面鏡反射至激光轉折光路中；經(jīng)兩個(gè)平行的45°角平面鏡反射后，光信號經(jīng)過(guò)光電轉換及預處理進(jìn)入數據采集系統，和霍爾傳感器產(chǎn)生的電機旋轉同步脈沖信號一起控制數據采集電路，經(jīng)過(guò)數據處理得到初步的測量點(diǎn)在傳感器系統內的三維坐標后，送入上位機。計算機把送來(lái)的數據進(jìn)行計算及坐標變換得出車(chē)身三維坐標測量結果，并進(jìn)行顯示或打印輸出。

2 CPLD信號邏輯處理
　數據采集與處理電路包括邏輯控制電路、緩存器電路、單片機接口電路等。它們的關(guān)系結構如圖2所示。邏輯控制電路采集各個(gè)傳感器的信號，然后將信號經(jīng)4個(gè)緩存器緩存后傳送給單片機；單片機結合軟件實(shí)現對靶標的識別、三維坐標計算，通過(guò)串行通信與上位機連接，接收上位機的命令并將處理后的數據送入上位機打印顯示[3-4]。其中傳感器的信號總共有6路，包括4路由光電模塊采集進(jìn)來(lái)的光電信號和2路霍爾信號。邏輯控制電路選用CPLD，緩存器選用FIFO芯片，單片機選用ATmega128型AVR單片機。