激光非接触测量表面轮廓

2 5 6 象 点时 ,
最 大获 取 图 象 时 间为
。
5`
。
式 中 k 一 激 光 束淮 直 时 角放大 倍 数 系 统 的 总透 射 系 数
p
;
;
a
。
一光 学
Y a ( )
一 反射 系数 /R
:
。
最 大 距 离 是 系统 的 主特 征 量
,
因 为 经接 收
器 的测 量 信 息 只 有在满 足 测量 精度 的象 点频 率 的 要求 时 才能 进行 处 理 受 到 了限 制
例 如用
即
接收 器
一 支激 光 束和借 助三 角 测 量 的坐 标 点 计 算
(基线 )
。
借 助 于投 射 光 线 和 漫射 光 线 与激 光 和 光 电检 测 器 之 间的走 线 所包 含 的角度 和 通 过 基
J 、
体 反 光镜
\
乓
线 的 固 定 基准 面
坐 标 信 息通 过 相位 及 行 程时
。
在 文献 〔 4 〕 中
,
可 以找 到 更 为详 细 的 描
、
个 确定 的 距离
C CD 一 列
有二 种 方法
、
在每 种情 况下
。
,
三 角测量 法 的 精度是物 距
。
基线
、
扫描速
都需要 有传感器
显示 器
,
例 如 电视摄 象机
、
度和接 收器 的 动 态 范 围 的 函 数 提 供 足 够 的光能是 一个 关 键
(2 )
丫
式 计算
(
。
实验 系统 确定 的 目标 为 距离 0
积20 x 0 2
c
.
7到 l m
,
扫 描面 围 3 0到
)
.
(P
:
K
AF
,
D
) z。 P
:
,
,
。
)专
2 0 c m 到 4 o x 吐o c m
,
深 度 测量 范
(与 距
m
,
分辨 率
x
0
.
0 ( . 5
) % 1
离 有 关
,
健)
在 256
的坐 标
一 个有效 的 三 角 测 量 三 维 系 统 的 几 何 同 步方 法 (说 明 见 文 中 )
这些 结 果 被 进 一 步 处理 置 人 中间存 储
。
器 或 直接输 入 计 算机 内 好
,
的 信 噪比 由于激 光 全
,
的 几 何 同步
,
选 用 了多 方面 体反 光镜
、
。
主要组
、
比 非相 干 光 源有 较大 亮度
,
即 经接 收 器
P
L、
动 反 光镜 的电机
( 专 用 计 算机 )
、
光 调 制 电路和稳 定 电 路 激 光器
、
、
的 测 量 信 息 必 须 在满 足测 量精 度和 扫描频率 的 要 求 下 被进 行处 理 体 表面 特性
、 。
机 调 速器 以及计 算 反射 点座 标值 的 处 理 电 路
。
这 取 决 于激 光功率
几 反光镜 检流 计 反 光镜
间 的 测 量来 获取
系统
( L 3 D) S
。
。
下 面 概要 地 介 绍 一 个 有效 的三维 激 光实验 的构 思 和 结构
,
同时 提 供 一 些
实验 结果
物 体 表面 蚕准 面 /
该 仪器是 一 种 表 面 的非接 触 测 距仪
。
,
它由 图
1
在 反 射 时 的 光 强 来 计算 出 漫 反射 体可 见 表面 点
2
.
。
为 光 电 检 测器
陈 或 者是 位敏二 极管
,
一种 方法是 瞬
间获 取整个 象 场 影) 方法 来处理 信 息
,
接着 按 光 强 比 ( 亮 区 和 阴
可 以 采 用 卷积 或 者 应 用 类 似
。
。
L3D s
的方案
,
( 被动 系 统 )
这 个 系统 可被 看 作 为未 来
。
目前 对于 实时控 制来 讲
国
外
计
量
1 9 8 9年
第
3
期
激 光非 接 触 测 量 表 面 轮 廓
H
.
E ig l e
n
六十年 代起
,
工 业应 用 光 学识别 系统 已 经
。
能小 型 化和提 高 适 用 价 值
1
.
。
是 一 个有待 研制 的课 题
、
具 有 视觉 系统 的传 感
。
器是 属于这 种技 术 水平 的一 个 部分
于 分类 包 装及装 配等 情 形
)
物体 表 根 据所
)
。
在理 想 的 无 噪声前 置 放大 器的 输 入 端 上 具 有的噪 声 电流 平 方值
1
2
面 特性和接 收 器上 必需 的 功 率
有 因素 得 出 可 测 最大 距 离
习m ,
所 以 这 种有 效
,
件 有 光 学 系统 ( 激 光 器
反 光镜
、
`
透镜
)
、
带有
L D 3S
豹 测 距 系统 有 很 大 的 深度 测 量 范 围
且 今后 尚
放大器 和 模 数 变 换 器 的位敏接 收器
使
所 有部 件 下起 同步 动 作 的 电路
、
激 光 电源
、
驱 电
测 量 范 围 受 这 些 条件 所 限制
N值
、
物
、
物镜 及 其相 对位 置
L 3 DS
/ 所 要求 的 S
。
接 收器的 功率
,
。
的 光 电检 测 的 条件 决定 了
的工 作 方 式
,
元件 的极 限 频 率
。
在一 定计 量 条件下 可按
a
。
可达 到
并且 构成 了为 取得 期望 特性 数据 的基 本 设想
的最 大距 离
D
m 。二 =
D
m
:
二 ,
光线
、
;
分辨率
。
、
产生 了物 方 的 图 象
。
与物体 相 关 的 量 值 信 息
线
,
信噪 比
、
,
与 此 同时还 有实时 处理 的快 速性
为 了识 别 呈现 的 物体
、 、
即 在物方 和象 方彼此 相对 应 的 点 加 以应 用 述
。
面 将被
及 可 能性
柔性 和 精度
,
和 确 定 诸 如 其位置
颇色
尺 寸 以 及 相应 的一
。 。
它被 应 用
光 学测 距 原 理
但 是 还不能 满 意 律
,
、
非 接触 光 学 测 距方 法 是依 据 了几 何 光 学 定 象方 的 要素 包含 了 测 量 量 值 的 信 息
。 、 、 。
解 决 获取 深 度信 息 的 问题 中通 常 的 问题 有 度
、
在视 觉 系 统 的方 案 测 量 深度 范 围 衬
尚未 有现 场三 维 三角 测 量 法 的 基
的雏 型
这 是 由于 有 许 多 技术 可 用 于获 取 图 象
,
信 息 的 完善 的 技术 解决 办 法 本 布局 如 图
1
。
和分 析图 象
此 外 对 此 不 需 要 机械 装置
,
另一
,
所示
。
为 达 到使投射 和 反射 光 线
种 方法是 对空 间 的物 体 进 行 点状 扫描
S /
N
,
。
一
` R ,
一
所 以 使 最大 测 量 距 离
1 I 、
豁
5
_
( SK T
)
’ `
2
为 了 在 受元 件的 光功 率及 极限频
P
L
、
\ 冲 J
l
j
之
b
Hale Waihona Puke 率支 配 的 接 收器上 达 到 一 个 给 定 的 信 噪 比 主 要 的影 响 因 素 有 激 光 功 率
P D m 。二
。
一
:
到
(
3