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本项目分析测量头及光学系统参数和质量对测量性能的影响,对高精度激光三角法测量的结构进行了优化设计;研究了重心法和激光散斑相关法两种测量位移的关键算法,为消除散斑和反射像斑畸变造成的误差,在强散射情况下采用散斑相关法测量技术;为了消除温漂的影响,对激光器进行了ADRC温度控制;分析不同反射特性材料对测量精度的影响,为适应不同反射特性材料的激光源发光强度控制,基于FPGA进行自适应发光强度控制;采用模糊控制策略,对CCD接受的光强进行综合控制;研制了以线阵CCD为核心的驱动与高速数据采集处理系统,以USB2.0为接口的数据输出和计算机监控软件;对传感器进行了硬软件集成,搭建了测量演示系统和采集标定系统。 开展了多方面的实验工作。比较了重心法、散斑相关法在不同情形下的测量效果;开展了不同物体表面:颜色、粗糙度、光泽、倾斜度、材料等差异时候,激光位移测量的效果。全面分析了系统误差及产生的原因,提出了改进措施。高精度激光位移测量装置,其测量工作距离35mm,测量范围±7mm,测量分辨率4µm,在满量程内线性度不大于±0.1%,温漂不大于±0.02%/°C,且测量精度不受工件表面反射特性影响。 申请了1项发明专利,发表了1篇SCI论文,2篇EI论文,3篇中文核心期刊论文。培养了6名硕士研究生和2名中物体院参研青年。 2100433B
对高精度激光位移测量关键技术和装置进行立项研究,可以提高中国工程物理研究院有关产品的制造、装配、检测等环节中的位移检测水平,从而提高产品的质量和生产效率;此项研究将提升我国在该领域的科技水平,测量装置可应用于其他工业领域。.本项目将研究高精度激光三角法测量的结构设计,分析测量头及光学系统参数和质量对测量性能的影响;消除散斑和反射像斑畸变造成的误差,研究强散射情况下的散斑相关法测量技术;分析不同反射特性材料对测量精度的影响,研究适应不同反射特性材料的激光源发光强度控制方法;研究以线阵CCD为核心的驱动与高速数据采集处理系统;研究以USB2.0为接口的数据输出和控制技术。.研究成果除提交专利和论文外,还将提交高精度激光位移测量装置,其测量工作距离35mm,测量范围±7mm,测量分辨率1μm,在满量程内线性度不大于±0.1%,温漂不大于±0.02%/ C,且测量精度不受工件表面反射特性影响。
彩叶树种近年来在各地的需求一直处于上升趋势,北京、上海、大连等大中城市还特别提出了在城区主干道两侧以及重点景区种植红色、金色等系列彩叶树种,以解决城市绿化色彩单调的问题。但是,设计师在做园林设计时依然...
开挖时要注意开挖进尺、控制超欠挖、支护时注意钢架(如果有)连接、防排水同样是非常重要的,不可忽视、二衬施工时要注意不能侵线。
放坡的坡度,边坡稳定验算,支护方案(如果有的话),分层厚度。 《深基坑工程施工技术》是虹桥综合交通枢纽深基坑工程技术策划和施工管理过程的总结。以基坑工程为主题,以基坑办案的确定、实施过程的控制...
高精度激光板厚测量仪的振动误差研究
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高速CCD激光位移传感器
高速CCD激光位移传感器
激光位移(三角法)是最常见的激光测位移的方法之一,20世纪70年代用于热轧带钢板形测量,由于这种板形测量方法简单,响应速度快,在线数据处理容易实现,现已广泛用于板形测量领域。激光测位移系统由激光光源和接收器(PSD和CCD)两部分组成。激光器LD发出的光经透镜L1汇聚照射在被测带钢表面的点O,其散射光由透镜L2接收汇聚到线性光电元件(CCD)上的点O',O与O'点共轭。当被测带钢表面相对激光器LD发生位移x,而使物光点偏离零点O,像光点X'也将产生位移而偏离光电元件的零点(O')。由几何关系可推得x=aX'/(bsinβ十X'cosβ)。实际应用中调量系统结构可能略有不同,但测量原理基本相同。同时,光束在接收元件的位置通过模拟和数字电路处理,并通过微处理器分析,计算出相应的输出值,并在用户设定的模拟量窗口内,按比例输出标准数据信号。如果使用开关量输出,则在设定的窗口内导通,窗口之外截止。另外,模拟量与开关量输出可独立设置检测窗口。
采取三角测量法的激光位移传感器最高线性度可达1um,分辨率更是可达到0.1um的水平。比如ZLDS100类型的传感器,它可以达到0.01%高分辨率,0.1%高线性度,9.4KHz高响应,适应恶劣环境。
激光位移法只是测量带钢因浪形而上下摆动的位移量,而要得到对应平直度的参数计算出带钢宽度方向不同位置纵向纤维长度差异。因此,通常要沿带钢宽度方向设置三台以上激光位移传感器。
如图2所示,磁性标尺紧贴在导轨侧壁上,并随导轨固定在机床床身上;检测头固定在滑块上,检测头中有磁敏电阻和信号处理电路等,滑块和工作台等移动部件连接在一起。当工作台移动时。检测头将位移信号通过电缆输出。图2所示为磁阻位移测量装置的工作原理。
在图2中a)中,磁性标尺上的磁性材料按一定间距λ排列,检测头磁铁产生的磁力线穿过两个磁敏电阻尺RM,与标尺上的磁性材料构成磁回路。因为磁性材料呈断续分布,检测头在运动过程中,磁敏电阻上的磁场强度发生改变,所以磁敏电阻的阻值也随之变化。每移动一个λ距离,阻值变化一次,如图2中b)所示。磁敏电阻的变化值经信号处理电路整形、放大,转换成脉冲信号,作为位移测量信号。两个磁敏电阻相距1/4λ的整数倍,使各自输出的脉冲相位差90°,用于辨向。
因为磁阻位移测量装置中的磁敏电阻不需要复杂的交流激励源,和磁栅相比,具有很高的响应速度,很适合在高速数控机床中进行位移测量。
磁阻位移测量装置具有很好的持久精度,不仅简化了位移传感器的结构,便于装配和调整,导轨除了导向和支承功能外,还具有直线位移测量功能。