基于粒子群算法的激光位移传感器参量优化

王晓蒙， 王会峰， 姚乃夫

(长安大学 电子与控制工程学院, 西安 710064)

引 言

激光三角测距法作为一种传统的非接触式光电检测方法[1]，因其易实现、高精度、高效率以及优良的抗干扰能力和实时性等优点而被广泛地应用在工业生产的很多领域[2]。根据激光三角测距原理可知,激光投射到被测物体表面，反射后成像于接收探测器光敏面[3],光敏面上光斑成像质量的好坏决定系统的准确性，故系统光学参量的选取至关重要。近年来，相关学者在激光三角测距传感器的光学系统研究方面已经取得一定的成果,但在光学系统参量的获取上仍延续着经验选取和实验论证的传统方法[4],并未采用可行有效的算法，从而导致后期实验任务冗重。

本文中对于光学系统参量选取问题，提出一种基于粒子群的优化算法。在激光三角测距传感器数学模型的基础上，阐明工作距、工作角、成像透镜焦距、成像长度等参量对测量系统的影响规律,采用粒子群优化算法对参量进行优化,得到符合要求的参量值，即可缩短获取参量时间，又可达到较高精度，为后期传感器设计提供可靠的参考依据。

1 激光三角测距法数学模型

激光三角测距传感器作为一种非接触式光电检测设备[5]，其基本原理如图1所示。当被测物体放置在参考位置O时，激光器发射出激光通过聚光镜，投射到被测物表面，反射后通过接收透镜成像于电荷耦合器件(charge-coupled device，CCD)光敏面。当被测物体沿激光发射方向相对位置O移动y时，则成像于CCD接收面的光斑相对像方参考位置P移动x。……