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  • 激光測徑儀的工作原理

    作者:佚名 來源:網絡文檔 時間:2019-03-06 10:48 閱讀:3546 [投稿]
    激光測徑儀大至分激光掃描測徑儀,CCD投影測徑儀,激光衍射測徑儀,其中前兩者都屬光學的幾何原理,后者為利用光學的波動原理。

    激光測徑儀大至分激光掃描測徑儀,CCD投影測徑儀,激光衍射測徑儀,其中前兩者都屬光學的幾何原理,后者為利用光學的波動原理。

    激光測徑儀測量原理

    目前,國內比較常用的兩種非接觸測量方法,一種是基于CCD器件接收光信號的測量方法,另一種是激光掃描測量方法。兩種方法各有各的優勢以及劣勢,下面讓我們來看看他們的基本工作原理。

    第一種測量原理:CCD尺寸測量

    CCD尺寸測量系統基本都由CCD像傳感器、光學系統、微機數據采集和處理系統組成,我們先來看一下采用CCD測量的基本原理:


    線陣CCD平行光法進行非接觸測量的基本原理:將線陣CCD置于平行光路,被測物放于CCD前方光路中,射向CCD的光就被物體擋住一部分,因此CCD輸出的信號就有一個凹口。顯然,凹口的寬度與物體的尺寸有一一對應的關系,我們利用數字電路設計和計算機處理就很容易的得到凹口對應的CCD像元數,從而計算出被測物體的尺寸。但是我們也很容易的發現一個問題:這種測量方法要求CCD光敏區的長度大于被測物體的尺寸,而大尺寸的CCD特別昂貴,所以必須通過其他方法來實現光的接收。

    CCD尺寸測量基本原理

    顯然CCD接收法它具有一些獨特的一般機械式、光學式、電磁式測量儀無法比擬的優點,這與CCD本身的自掃描高分辨率高靈敏度結構緊湊位置準確的特性密切相關,其中關鍵的技術就是光學系統的設計和CCD輸出視頻信號的采集與處理,但是也存在著很多常見的問題,諸如結構復雜、成本高等缺點。下面讓我們來看一下,CCD測量的方法有哪些缺點:

    (1)采用CCD接收然后轉換成數字信號的方法,測量的精度受限于CCD像元的大小!我們知道CCD像元不管哪個部位接收到光,都會將接收到的光信號轉化成電信號,從而制約了CCD測量方法的測量精度。當然我們也可以采用盡量小的CCD像元,使它的測量誤差盡量減小。但我們也知道,CCD的像元越小,CCD的成本就越高,這是一個沒辦法回避的矛。

    (2)同時,由于我們知道,CCD光敏區一般為28mm,這就直接限制了被測物體的大小,系統的型號受限。

    (3)衍射,我們知道衍射在精密測量中是無法回避的問題。而在這里我們的CCD像元不是連續的,是一個一個像元互相緊密排列組成的,而由于衍射造成的光的傳播不是直線的,結果就很容易出現很大的誤差。

    第二種測量原理:激光掃描測量


    激光掃描測徑儀系統采用激光器發出的光束通過多面體掃描轉鏡和掃描光學系統后,形成與光軸平行的連續高速掃描光束,對被置于測量區域的的工件進行高速掃描,并由放在工件對面的光電接收器接收,投射到光電光電接收器上的光線在光束掃描工件時被遮斷,所以通過分析光電接受器輸出的信號,可獲得與工件直徑有關系的數據。為保證測量的高精度以及可靠性,光掃描計量系統必須滿足以下三點基本要求:

    (1)激光束應垂直照射被測物體表面;

    (2)光束必須對物體表面做勻速直線掃描運動;

    (3)掃描時間必須測的很準確。

    而在現實情況下,掃描速度并不是常數,而是隨掃描轉鏡的角位移的變化而變化,這樣就會產生原理誤差。

    綜上所述,我們可以看出,使用CCD進行測量的這種方法有它的優點,但同時也有它自己無法克服的缺點。再看利用激光掃描測量直徑的方法,雖然會出現如掃描速度達不到均勻而產生的原理誤差,但是我們可以利用算法的不同降低這部分誤差。

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