立木樹(shù)干移動(dòng)探測(cè)算法誤差補(bǔ)償研究項(xiàng)目研究報(bào)告-資料下載頁(yè)
2025-01-18 22:57本頁(yè)面
【正文】 1. 等待設(shè)備加熱；2. 檢查加熱線連接3. 送回SICK維修部檢測(cè)3測(cè)量數(shù)據(jù)分析與誤差分析實(shí)驗(yàn)總共測(cè)得四大類數(shù)據(jù)，KASA算法的測(cè)的數(shù)據(jù)，AI[34]算法測(cè)得數(shù)據(jù)，MLS算法[35][36][37]測(cè)得數(shù)據(jù)還有實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)。LMS511激光掃描儀采用了5種精度分別為25Hz/176。，35Hz/176。，50Hz/176。，75Hz/176。，100Hz/176。對(duì)這三種算法測(cè)的縱向距離與半徑進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，分別對(duì)其半徑誤差率、縱向距離與實(shí)際距離進(jìn)行對(duì)比。對(duì)這三種算法測(cè)得的縱向距離圖進(jìn)行粗略的分析，繪制出三種算法縱向距離與實(shí)際距離的對(duì)比大致圖譜，以精度35Hz/176。：從圖中看出AI算法的誤差波動(dòng)較大，測(cè)算的距離不準(zhǔn)確；而KASA算法和MLS算法得到的縱向距離相差不大，很難看出兩者之間誤差大小差距，需做進(jìn)一步數(shù)據(jù)處理。對(duì)這三種算法測(cè)的縱向距離進(jìn)行準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)分析，分別對(duì)其縱向距離與實(shí)際距離進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算它們的縱向誤差率，利用excel表格處理數(shù)據(jù)，將KASA算法的縱向距離數(shù)據(jù)、MLS算法的縱向距離數(shù)據(jù)和AI算法縱向距離制成表格形式進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算出誤差率。對(duì)三種算法得到的半徑先進(jìn)行粗略分析，首先分析單個(gè)精度下的差距，以精度為25Hz/176。：從圖中能明顯看出AI算法的誤差偏高，波動(dòng)較大；而KASA算法和MLS算法之間的差距很小，幾乎無(wú)法從圖中看出，徐作進(jìn)一步數(shù)據(jù)計(jì)算。用這三種算法測(cè)的縱向距離進(jìn)行三種算法的最小二乘法擬合，得到半徑進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，分別對(duì)其縱向距離與實(shí)際距離進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算它們的半徑誤差率.受物體的輪廓形狀、線結(jié)構(gòu)光傳感器的結(jié)構(gòu)和攝像機(jī)視場(chǎng)等因素的制約，測(cè)量中獲取的光條圓弧弧長(zhǎng)較短，提取的特征點(diǎn)所擬合的圓弧在整個(gè)圓中所占比例偏小(一般不及 1/ 3)， 參與擬合的數(shù)據(jù)最少；受測(cè)量樣本的加工制造和測(cè)量誤差、圖像采集中的量化因素以及圖像特征提取中的不確定度等因素的影響，提取圓弧上的特征點(diǎn)數(shù)據(jù)必然存在噪聲。圓擬合精度與數(shù)據(jù)精度、數(shù)據(jù)量以及擬合算法都有直接關(guān)系。從誤差理論來(lái)分析，掃描系統(tǒng)測(cè)量誤差可分為系統(tǒng)誤差和偶然誤差。系統(tǒng)誤差引起激光掃描點(diǎn)的坐標(biāo)偏差, 可通過(guò)公式改正或修正系統(tǒng)予以消除或減小。測(cè)量系統(tǒng)的偶然性誤差是一些隨機(jī)性誤差的綜合體現(xiàn)。激光測(cè)量誤差的影響因素較多，大致可分為三類：儀器誤差、與目標(biāo)物體反射面有關(guān)的誤差、外界環(huán)境條件。儀器誤差是儀器本身性能缺陷造成的測(cè)量誤差,包括激光測(cè)距的誤差、掃描角度測(cè)量的誤差；與目標(biāo)物體反射面有關(guān)的誤差主要是目標(biāo)物體表面粗糙度的影響；外界環(huán)境條件主要包括溫、氣壓等因素。激光測(cè)距信號(hào)處理的各個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)帶來(lái)一定的誤差，特別是光學(xué)電子電路中激光脈沖回波信號(hào)處理時(shí)引起的誤差，主要包括掃描儀脈沖計(jì)時(shí)的系統(tǒng)誤差和測(cè)距技術(shù)中不確定間隔的缺陷引起的誤差。脈沖計(jì)時(shí)的系統(tǒng)誤差造成循環(huán)、混淆現(xiàn)象與測(cè)距的凸角誤差相類似，測(cè)距技術(shù)中不確定間隔更可能造成數(shù)據(jù)突變，目前，可運(yùn)用一些較好的技術(shù)( 如頻率倍乘、微調(diào)作用）處理這種突變的誤差。激光測(cè)距誤差綜合體現(xiàn)為測(cè)距中的固定誤差和比例誤差，可以通過(guò)儀器檢定確定測(cè)距誤差的大小。掃描角的影響包括水平掃描角度和豎直掃描角度測(cè)量的影響。掃描角度引起的誤差是掃描鏡的鏡面平面角誤差、掃描鏡轉(zhuǎn)動(dòng)的微小震動(dòng)、掃描電機(jī)的非均勻轉(zhuǎn)動(dòng)控制誤差等因素的綜合影響。目前掃描角測(cè)量可達(dá)很高的精度。激光掃描點(diǎn)云的精度與物體表面的粗糙程度有密切關(guān)系。 由于激光回波信號(hào)有多值性特點(diǎn)， 有些激光掃描系統(tǒng)只能處理最后反射回來(lái)的回波信號(hào)，也有一些激光掃描系統(tǒng)能夠綜合處理首次和最后反射回來(lái)的回波信號(hào)。4結(jié)論隨著激光掃描技術(shù)的發(fā)展，激光在測(cè)量量方面的應(yīng)用也越來(lái)越廣，從日常生活到軍事用途等方面都有大量的應(yīng)用。起重安裝設(shè)備位置控制；液位料位測(cè)量；冶金鋼鐵過(guò)程控制；不宜接近的物體測(cè)量，比如灌裝物、管道、集裝箱等；車輛和船舶位置監(jiān)控；以及江河湖海等的水位測(cè)量。距離、位置、液位、料位、生產(chǎn)線料壞傳送定位、行吊XY定位、電梯運(yùn)行測(cè)量、大型工件裝配定位、運(yùn)動(dòng)物體位置監(jiān)控、大型貨架庫(kù)存管理、超大物體幾何計(jì)量、靶距自動(dòng)控制、船舶安全靠距、集裝箱定位等領(lǐng)域、電氣化鐵路接觸網(wǎng)測(cè)量、鐵路建筑物限界測(cè)量以及江河湖海的水位測(cè)量?？傊?，激光測(cè)距的應(yīng)用十分廣泛，因此掌握使用激光掃描儀，利用激光掃描儀進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)取是一項(xiàng)很重要的技術(shù)。本次實(shí)驗(yàn)為利用激光測(cè)距測(cè)出立木的直徑，激光測(cè)量立木距離與立木直徑對(duì)于放行施藥技術(shù)特別關(guān)鍵，直接影響了噴藥的精確性與施藥的效率。實(shí)驗(yàn)研究主要包括以下幾個(gè)方面： 選取LMS511激光掃描儀作為非接觸測(cè)量系統(tǒng)的核心部件，編制了激光掃描儀和上位機(jī)之間的通訊與控制軟件，合理的配置非接觸式激光掃描儀的作業(yè)參數(shù)。進(jìn)行立木直徑測(cè)量試驗(yàn)，測(cè)取立木的直徑與縱向距離，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理，利用MATLAB軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，制成坐標(biāo)圖形式。根據(jù)處理后的掃描輪廓數(shù)據(jù)，分別用基于最小二乘法的三種算法（KASA算法，MLS算法，AI算法）計(jì)算采育目標(biāo)立木的直徑，并將計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。
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