[發明專利]用于混濁水中主動視覺測量的激光光強自適應調節方法

在審

• 申請號: 202010127459.3
• 申請日: 2020-02-28
• 公開（公告）號: CN111366534A
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 王萬財;陳曦;李彥知;郭海楠;韓雅桐
• 申請（專利權）人: 天津大學;天津漢海科技有限公司
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17
• 代理公司: 天津市三利專利商標代理有限公司 12107
• 代理人: 韓新城

本發明公開一種用于混濁水中主動視覺測量的激光光強自適應調節方法，是給由電流源驅動的半導體激光器設置一個激光調節器，該激光調節器包括參考模型通路和對象模型通路，當加到對象模型通路的參考光強輸入同時也加到參考模型通路上時，通過對象模型通路中設置的光強自適應算法根據參考模型通路所計算出的理想的激光器控制器參數改變參數，使對象模型通路中水濁度對光強的衰減作用被所抵消，從而使參考模型通路和對象模型通路的光強輸出相一致。本發明通過自適應的調節激光器光強減少了水對激光的衰減作用，防止因水濁度不同造成光學傳感器出現飽和或信噪比過低現象，可有效提高混濁水中主動視覺測量的精度。

技術領域

本發明涉及視覺測量應用技術領域，特別是涉及一種用于混濁水中主動視覺測量的激光光強自適應調節方法。

背景技術

由于主動視覺測量具有檢測速度快、測量精度高、抗干擾性能強等特點，所以在厚度測量、三維建模、模具制作等領域得到了廣泛應用。

主動視覺測量系統通常由光源、成像光路和光學傳感器等構成。光源的穩定性直接決定了主動視覺測量的精度。目前最常用的光源是激光光源。在混濁水中使用主動視覺測量時激光器發出的激光會因水的作用而衰減，造成光強下降。水的混濁程度不同，光強的衰減程度也不同。由于主動視覺測量系統的標定只能在某一確定濁度的水(如實驗室環境下的零濁度水)中進行，當測量環境中水的濁度和標定時濁度不一致，會造成用于光強接收的光學傳感器產生飽和現象或信號信噪比低，進而對測量精度產生不利影響。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術中存在的技術缺陷，而提供一種用于混濁水中主動視覺測量的激光光強自適應調節方法，通過自適應控制算法來控制激光器光強，實現在混濁的水中依據水濁度的變化進行激光器出光光強的自適應調節，從而使得光學傳感器接收的光強保持穩定。

為實現本發明的目的所采用的技術方案是：

一種用于混濁水中主動視覺測量的激光光強自適應調節方法，是給由電流源驅動的半導體激光器設置一個激光調節器，該激光調節器包括參考模型通路和對象模型通路，該參考模型通路的參數由標定時特定濁度水的濁度決定，用于根據標定時特定濁度水中的被控對象傳遞函數來計算理想的激光器控制器參數，該對象模型通路設置光強自適應控制算法；當加到對象模型通路的參考光強輸入同時也加到參考模型通路上時，通過對象模型通路中設置的光強自適應算法根據理想的激光器控制器參數改變參數，使對象模型通路中水濁度對光強的衰減作用被所抵消，從而使參考模型通路和對象模型通路的光強輸出相一致。

由于參考模型根據標定時特定濁度水中的被控對象傳遞函數來計算理想的激光器控制器參數，實際系統的水濁度與標定時水的濁度不同，所以在對象模型通路設計激光器光強自適應控制算法，通過自適應控制算法使得參考模型輸出的光強與對象模型的光強趨于一致，從而抵消因水濁度差異造成的光強損失。

本發明的通過自適應的調節激光器光強減少了水對激光的衰減作用，防止因水濁度不同造成光學傳感器出現飽和或信噪比過低現象，可有效提高混濁水中主動視覺測量的精度。

本發明對激光器、CCD的性能參數沒有特殊要求，適用范圍廣，且計算過程簡單快捷，易于實現，可廣泛用于各類混濁水中主動視覺測量領域，具有較強的實用價值和廣闊的市場前景。

附圖說明

圖1所示為用于混濁水中主動視覺測量的激光光強自適應調節方法的開環數學模型；

圖2所示為簡化的開環數學模型；

圖3所示為調節器的結構示意圖；

圖4(a)-4(b)所示分別為原始誤差模型以及代入參數后的誤差模型；

圖5所示為激光光強自適應調節方法在水下激光三角法測量中的應用實例；

圖6所示為半導體激光器驅動電路的電路圖；