Исследование рельефно-частотной характеристики лазерного дальномера. ЛР ЛиС. Исследование рельефночастотной характеристики лазерного дальномера
 Скачать 87.16 Kb.
|
|
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Московский государственный университет геодезии и картографии (МИИГАиК) Кафедра оптико-электронных приборов Лабораторная работа по дисциплине: «Лидары и сканеры» на тему: «Исследование рельефно-частотной характеристики лазерного дальномера» на тему: Выполнил: ст. гр. ЭиОЭПиССН4-1с Гаврилова М.Р. Проверил: профессор, д.т.н. Соломатин В.А. Москва, 2019 Целью лабораторной работы является изучение методики экспериментального исследования рельефно-частотной характеристики лазерных сканеров, используемых при построении цифровых моделей рельефа поверхностей. Краткие теоретические сведения В рамках теории линейной фильтрации используются такие обобщенные характеристики оптических и оптико-электронных систем, как импульсная характеристика (функция рассеяния точки, функция рассеяния линии), пространственно-частотная характеристика, контрастно-частотная характеристика (функция передачи модуляции), переходная характеристика (краевая функция). Эти характеристики, как известно, взаимосвязаны, представляют систему в целом или отдельные ее звенья как фильтр пространственных частот, передающий спектральное (по пространственной частоте) распределение энергетических составляющих сигнала (потока излучения, яркости, облученности) и позволяют оценить качество оптической или оптико-электронной системы, создающей изображение объекта. Так, при сканировании, разложение поля обзора описывается сверткой функции распределения потока излучения в поле обзора с импульсной характеристикой сканирующей системы. По пространственной координате (по оси сканирования) свертываются энергетические (световые, яркостные) процессы, позволяющие моделировать двумерную (плоскую) пространственную структуру. При лазерном сканировании с целью построения пространственной модели рельефа (лазерной локации) информативным параметром является дальность как функция пространственных координат, определяющих направление в поле обзора, то есть рельеф сканируемой поверхности, а не какой-либо энергетический параметр сигнала. Импульсная характеристика системы и процедура свертки приобретают в этом случае иной смысл. Импульсная характеристика трактуется как функция, описывающая выходной сигнал при входном воздействии, представляемым δ-функцией. Моделью δ-функции при энергетическом описании сигнала может быть точечный источник излучения или при одномерном представлении сигнала светящаяся линия. При описании сигнала функцией распределения дальности по пространственным координатам, то есть при описании рельефа поверхности, моделью δ-функции может служить, например, узкий выступ на плоской поверхности, представляющий импульсное изменение структуры рельефа (дальности). При сканировании такого объекта системой лазерной локации возникает сигнал, представляющий импульсную характеристику сканирующей системы. Однако, более удобной в практическом отношении представляется модель ступенчатого сигнала, используемого при определении переходной характеристики системы (краевой функции). Такая модель сравнительно просто реализуется в виде прямоугольного уступа, создающего ступенчатый перепад дальности при расположении плоских поверхностей модели перпендикулярно оси лазерного пучка .Импульсную характеристику можно получить, дифференцируя переходную характеристику, полученную по ступенчатой модели поверхности. Преобразуя по Фурье импульсную характеристику можно получить пространственно-частотную характеристику, которую при сканировании рельефа следует называть рельефно-частотной характеристикой. Схема установки Для исследования переходной характеристики лазерного дальномера используется установка, схема которой показана на рисунке 1. Лазерный дальномер (лазерная рулетка BOSCH GLM 40 Professional) устанавливается на подвижном основании (каретке), перемещающемся перпендикулярно направлению излучения с помощью винта с отсчетным устройством (столик с микрометром из комплекта оптической скамьи ОСК-2). На определенном расстоянии от дальномера размещается тест-объект в виде прямоугольного уступа высотой h. При перемещении каретки столика световое пятно, образованное лазерным пучком на тест-объекте, движется по уступу, при этом происходит деление потока уступом.  Рис. 1. Схема экспериментальной установки: 1 – лазерный дальномер, 2 – пучок излучения, 3 – тест-объект, 4 – подвижное основание, 5 – микрометренный винт, 6 – микрометр. Технические данные лазерного дальномера: Диапазон измерений – 0,15 - 40 м; Точность измерения (предельное значение погрешности) ±1,5 мм; Наименьшее отображаемое значение – 1 мм; Класс лазера – 2; Рабочая длина волны – 635 нм; Вес – 0.1 кг; Габариты 105х41х24 мм. Отсчет дальности для каждого положения каретки зависит от положения пятна относительно уступа. Расчёт и построение переходной характеристики Таблица1. Результаты измерений переходной характеристики
 Рис.2 Вид переходной характеристики Расчёт и построение импульсной характеристики Таблица 2. Импульсная характеристика
 Рис.3 - Вид функции G(x) 3. Расчёт и построение рельефно-частотной характеристики Таблица3 Рельефно-частотная характеристика
 Рис.5 - Вид функции G(  ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||