快速確定激光三角傳感器系統(tǒng)參數(shù)的方法技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)提供一種快速確定激光三角傳感器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的方法，包括：選擇目標(biāo)函數(shù)；當(dāng)滿足約束條件時(shí)，隨機(jī)產(chǎn)生的第一代種群，根據(jù)目標(biāo)函數(shù)評(píng)價(jià)每一代種群中的染色體，并選出最佳染色體；隨機(jī)生成進(jìn)化順序，每一代種群根據(jù)進(jìn)化順序進(jìn)化，每次進(jìn)化完成后得到當(dāng)前進(jìn)化次數(shù)的最佳染色體，并執(zhí)行一次精英主義策略；判斷當(dāng)前進(jìn)化次數(shù)的最佳染色體是否滿足進(jìn)化結(jié)束條件；若不滿足進(jìn)化結(jié)束條件，則繼續(xù)進(jìn)化，并在進(jìn)化過程中調(diào)用非線性規(guī)劃函數(shù)進(jìn)行局部尋優(yōu)；若滿足進(jìn)化結(jié)束條件，顯示激光三角傳感器的系統(tǒng)參數(shù)

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
快速確定激光三角傳感器系統(tǒng)參數(shù)的方法


[0001]本專利技術(shù)涉及測(cè)量
，具體而言，尤其涉及一種快速確定激光三角傳感器系統(tǒng)參數(shù)的方法
。

技術(shù)介紹

[0002]現(xiàn)有的各種算法都是在激光三角傳感器已有的系統(tǒng)參數(shù)基礎(chǔ)上，以某個(gè)系統(tǒng)參數(shù)為目標(biāo)對(duì)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，而不是為不同測(cè)量場(chǎng)景快速提供系統(tǒng)參數(shù)
。
其次，現(xiàn)有算法的搜索空間均沒有對(duì)圖像傳感器上成像光斑的尺寸進(jìn)行約束，這導(dǎo)致系統(tǒng)魯棒性低，在一些極端環(huán)境下測(cè)量精度達(dá)不到預(yù)期
。
[0003]有鑒于此，本專利技術(shù)提出了一種快速確定激光三角傳感器系統(tǒng)參數(shù)的方法
。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

[0004]根據(jù)上述提出現(xiàn)有技術(shù)不能為不同測(cè)量場(chǎng)景快速提供激光三角傳感器系統(tǒng)參數(shù)的技術(shù)問題，而提供一種快速確定激光三角傳感器系統(tǒng)參數(shù)的方法
。
本專利技術(shù)主要利用系統(tǒng)分辨力或系統(tǒng)量程作為目標(biāo)函數(shù)，以沙姆定律
、
圖像傳感器上的成像光斑尺寸和測(cè)量系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)的幾何尺寸作為約束條件，為不同測(cè)量場(chǎng)景快速確定系統(tǒng)參數(shù)
。
[0005]本專利技術(shù)采用的技術(shù)手段如下：
[0006]本專利技術(shù)提供了一種快速確定激光三角傳感器系統(tǒng)參數(shù)的方法，包括：
[0007]設(shè)定參數(shù)；
[0008]選擇目標(biāo)函數(shù)，所述目標(biāo)函數(shù)包括系統(tǒng)分辨力函數(shù)和系統(tǒng)量程函數(shù)；
[0009]當(dāng)滿足約束條件時(shí)，隨機(jī)產(chǎn)生的第一代種群，根據(jù)目標(biāo)函數(shù)評(píng)價(jià)每一代種群中的染色體，并選出最佳染色體；
[0010]隨機(jī)生成進(jìn)化順序，所述每一代種群根據(jù)所述進(jìn)化順序進(jìn)化，每次進(jìn)化完成后得到當(dāng)前進(jìn)化次數(shù)的最佳染色體，并執(zhí)行一次精英主義策略；
[0011]判斷當(dāng)前進(jìn)化次數(shù)是否滿足進(jìn)化結(jié)束條件；
[0012]若不滿足所述進(jìn)化結(jié)束條件，則繼續(xù)進(jìn)化，并在進(jìn)化過程中調(diào)用非線性規(guī)劃函數(shù)進(jìn)行局部尋優(yōu)；
[0013]若滿足所述進(jìn)化結(jié)束條件，顯示激光三角傳感器的系統(tǒng)參數(shù)
。
[0014]進(jìn)一步地，所述系統(tǒng)分辨力函數(shù)，按照以下方式計(jì)算：
[0015][0016]其中，
R
為所述系統(tǒng)分辨力函數(shù)計(jì)算值，
β
為漫反射光與圖像傳感器的夾角，
L1為被測(cè)物處于標(biāo)定基準(zhǔn)面時(shí)，所述被測(cè)物漫反射光經(jīng)成像透鏡聚焦過程中的物距，
c
為所述圖像
傳感器的像素尺寸，
f
為所述成像透鏡的理想焦距，
α
為所述基準(zhǔn)面的漫反射光與入射光的夾角
。
[0017]進(jìn)一步地，所述系統(tǒng)量程函數(shù)，按照以下方式計(jì)算：
[0018][0019]其中，
S
為所述系統(tǒng)量程函數(shù)計(jì)算值，
β
為漫反射光與圖像傳感器的夾角，
L1為被測(cè)物處于標(biāo)定基準(zhǔn)面時(shí)，所述被測(cè)物漫反射光經(jīng)成像透鏡聚焦過程中的物距，
c
為所述圖像傳感器的像素尺寸，
f
為所述成像透鏡的理想焦距，
α
為所述基準(zhǔn)面的漫反射光與入射光的夾角
。
[0020]進(jìn)一步地，所述約束條件包括：沙姆成像定律
、
成像光斑尺寸和所述激光三角傳感器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)尺寸，所述沙姆成像定律，按照以下方式計(jì)算：
[0021][0022]其中，
β
為漫反射光與圖像傳感器的夾角，
L1為被測(cè)物處于標(biāo)定基準(zhǔn)面時(shí)，所述被測(cè)物漫反射光經(jīng)成像透鏡聚焦過程中的物距，
c
為所述圖像傳感器的像素尺寸，
f
為所述成像透鏡的理想焦距，
α
為所述基準(zhǔn)面的漫反射光與入射光的夾角，
L
′1為所述基準(zhǔn)面的漫反射光經(jīng)所述成像透鏡聚焦過程中的像距
。
[0023]進(jìn)一步地，所述成像光斑尺寸，按照以下方式計(jì)算：
[0024][0025]其中，
r
為所述基準(zhǔn)面上入射光斑半徑，
YD
光斑移動(dòng)的方向，
XD
為光斑移動(dòng)的垂直方向
。
[0026]進(jìn)一步地，所述激光三角傳感器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)尺寸，包括：
[0027]若沿縱方向上，所述圖像傳感器低于準(zhǔn)直透鏡，按照以下方式計(jì)算：
[0028][0029]其中，
W
為所述激光三角傳感器系統(tǒng)沿橫方向的尺寸，
T
為所述激光三角傳感器系統(tǒng)沿所述縱方向的尺寸，
V
為所述準(zhǔn)直透鏡距離所述準(zhǔn)直面的高度；
[0030]若沿所述縱方向上，所述成像透鏡高于所述準(zhǔn)直透鏡，按照以下方式計(jì)算：
[0031][0032]若沿所述縱方向上，所述圖像傳感器高于所述準(zhǔn)直透鏡，且所述成像透鏡低于所述準(zhǔn)直透鏡，按照以下方式計(jì)算：
[0033][0034]進(jìn)一步地，所述每次進(jìn)化完成后執(zhí)行一次精英主義策略之前，還包括：
[0035]判斷當(dāng)前進(jìn)化次數(shù)是否為預(yù)設(shè)次數(shù)的倍數(shù)；
[0036]若是所述預(yù)設(shè)次數(shù)的倍數(shù)，調(diào)用非線性規(guī)劃函數(shù)以當(dāng)前進(jìn)化次數(shù)中最佳染色體為初始值進(jìn)行局部尋優(yōu)，再執(zhí)行所述精英主義策略
。
[0037]進(jìn)一步地，若不是所述預(yù)設(shè)次數(shù)的倍數(shù)，直接得到當(dāng)前進(jìn)化次數(shù)的最佳染色體，并執(zhí)行所述精英主義策略
。
[0038]進(jìn)一步地，若不滿足所述進(jìn)化結(jié)束條件，隨機(jī)生成再次進(jìn)化順序，所述當(dāng)前進(jìn)化次數(shù)的種群根據(jù)所述再次進(jìn)化順序進(jìn)化，每次進(jìn)化完成后得到當(dāng)前進(jìn)化次數(shù)的最佳染色體，并執(zhí)行一次精英主義策略
。
[0039]進(jìn)一步地，所述隨機(jī)生成進(jìn)化順序，包括：
[0040]隨機(jī)排列選擇操作
、
交叉操作和變異操作的順序
。
[0041]較現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0042]1、
本專利技術(shù)提供的快速確定激光三角傳感器系統(tǒng)參數(shù)的方法，將傳統(tǒng)遺傳算法與非線性規(guī)劃函數(shù)
、
精英主義策略相結(jié)合的新算法
(NP
?
GA)
，其可以在
Scheimpflug
定律
、
成像光斑尺寸
、
測(cè)量系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)的幾何尺寸三個(gè)約束條件構(gòu)成的搜索空間內(nèi)，為具有不同分辨力或量程要求的各種測(cè)量場(chǎng)景快速提供激光三角傳感器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)
。
該算法即提高了光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)效率，又使得系統(tǒng)的測(cè)量精度得到了保障
。
[0043]2、
本專利技術(shù)提供的快速確定激光三角傳感器系統(tǒng)參數(shù)的方法，在傳統(tǒng)遺傳算法中加入的非線性規(guī)劃函數(shù)，不僅加強(qiáng)了傳統(tǒng)算法的局部搜索能力，可找到非線性問題的最優(yōu)解，又提高了算法的收斂速度
。
[0044]3、
本專利技術(shù)提供的快速確定激光三角傳感器系統(tǒng)參數(shù)的方法，在傳統(tǒng)遺傳算法中加入的精英主義策略，可保證最佳染色體代代相傳，永不丟失
。
[0045]4、
本專利技術(shù)提供的快速確定激光三角傳感器系統(tǒng)參數(shù)的方法，本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
1.
一種快速確定激光三角傳感器系統(tǒng)參數(shù)的方法，其特征在于，包括：設(shè)定參數(shù)；選擇目標(biāo)函數(shù)，所述目標(biāo)函數(shù)包括系統(tǒng)分辨力函數(shù)和系統(tǒng)量程函數(shù)；當(dāng)滿足約束條件時(shí)，隨機(jī)產(chǎn)生的第一代種群，根據(jù)所述目標(biāo)函數(shù)評(píng)價(jià)每一代種群中的染色體，并選出最佳染色體；隨機(jī)生成進(jìn)化順序，所述每一代種群根據(jù)所述進(jìn)化順序進(jìn)化，每次進(jìn)化完成后得到當(dāng)前進(jìn)化次數(shù)的最佳染色體，并執(zhí)行一次精英主義策略；判斷當(dāng)前進(jìn)化次數(shù)是否滿足進(jìn)化結(jié)束條件；若不滿足所述進(jìn)化結(jié)束條件，則繼續(xù)進(jìn)化，并在進(jìn)化過程中調(diào)用非線性規(guī)劃函數(shù)進(jìn)行局部尋優(yōu)；若滿足所述進(jìn)化結(jié)束條件，顯示激光三角傳感器系統(tǒng)的參數(shù)
。2.
根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速確定激光三角傳感器系統(tǒng)參數(shù)的方法，其特征在于，所述系統(tǒng)分辨力函數(shù)，按照以下方式計(jì)算：其中，
R
為所述系統(tǒng)分辨力函數(shù)計(jì)算值，
β
為漫反射光與圖像傳感器的夾角，
L1為被測(cè)物處于標(biāo)定基準(zhǔn)面時(shí)，所述被測(cè)物漫反射光經(jīng)成像透鏡聚焦過程中的物距，
c
為所述圖像傳感器的像素尺寸，
f
為所述成像透鏡的理想焦距，
α
為所述基準(zhǔn)面的漫反射光與入射光的夾角
。3.
根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速確定激光三角傳感器系統(tǒng)參數(shù)的方法，其特征在于，所述系統(tǒng)量程函數(shù)，按照以下方式計(jì)算：其中，
S
為所述系統(tǒng)量程函數(shù)計(jì)算值，
β
為漫反射光與圖像傳感器的夾角，
L1為被測(cè)物處于標(biāo)定基準(zhǔn)面時(shí)，所述被測(cè)物漫反射光經(jīng)成像透鏡聚焦過程中的物距，
c
為所述圖像傳感器的像素尺寸，
f
為所述成像透鏡的理想焦距，
α
為所述基準(zhǔn)面的漫反射光與入射光的夾角
。4.
根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速確定激光三角傳感器系統(tǒng)參數(shù)的方法，其特征在于，所述約束條件包括：沙姆成像定律
、
成像光斑尺寸和所述激光三角傳感器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)尺寸，所述沙姆成像定律，按照以下方式計(jì)算：
其中，
β
為漫反射光與圖像傳感器的夾角，
L1為被測(cè)物處于標(biāo)定基準(zhǔn)面時(shí)，所述被測(cè)物漫反射光經(jīng)成像透鏡聚焦過程中的物距，
c
為所述圖像傳感器的像素尺寸，
...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張浩，王世紀(jì)，王杰平，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：大連海事大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：