激光三角法测量钢板厚度光学系统设计
《激光三角法物体轮廓的三维测量系统》范文
《激光三角法物体轮廓的三维测量系统》篇一一、引言随着科技的不断进步，三维测量技术在众多领域中得到了广泛的应用，如机器人视觉、医疗影像、逆向工程和质量控制等。
其中，激光三角法因其非接触式测量、高精度及高效率等特点，成为三维测量技术中重要的分支之一。
本文将介绍一种基于激光三角法的物体轮廓三维测量系统，包括其工作原理、技术特点及系统构成。
二、激光三角法原理激光三角法是一种利用激光投射至物体表面，并通过接收到的光线与参考光线之间的夹角来测量物体表面的方法。
当激光照射在物体表面时，反射光会经过光学系统后投射至光电传感器上。
通过测量激光束的入射角和反射光线的角度变化，可以推算出物体表面的轮廓信息。
三、系统构成基于激光三角法的物体轮廓三维测量系统主要由以下几部分组成：1. 激光投影器：用于产生激光光束并投射至物体表面。
投影器内部结构精密，可以产生高质量的激光束。
2. 镜头：将投射到物体表面的激光光束聚焦至光电传感器上。
镜头的质量直接影响到测量精度和分辨率。
3. 光电传感器：接收反射光并转换为电信号。
传感器应具有高灵敏度和低噪声的特点。
4. 数据处理单元：对光电传感器输出的电信号进行处理，提取出物体表面的轮廓信息，并进行三维重建。
5. 计算机控制系统：负责整个系统的控制和管理，包括数据采集、处理、显示及存储等。
四、技术特点基于激光三角法的物体轮廓三维测量系统具有以下优点：1. 非接触式测量：不会对被测物体造成损伤或变形，适用于各种材质和形状的物体。
2. 高精度：通过精密的光学系统和光电传感器，可以实现高精度的测量。
3. 高效率：可以快速获取物体表面的三维信息，适用于大规模和连续测量的场合。
4. 适用性强：可以用于逆向工程、质量控制、医学诊断等领域。
五、结论基于激光三角法的物体轮廓三维测量系统在多个领域得到了广泛应用，成为了一种有效的三维测量方法。
该系统通过精确的激光投影、高质量的镜头和光电传感器以及强大的数据处理能力，实现了高精度、高效率的三维测量。
激光三角法测厚毕业设计
本文对激光三角法在板材类物体测厚中的应用进行了研究。论文首先查阅了大量文献，研究了直射式和斜射式激光三角法的测厚原理，并对光路的Scheimpflug条件进行了验证。在综合考虑测量过程中的振动等因素后，采用双光路法与直射型激光三角法相结合，同时对平板物体进行上下面位移测量。信号处理与显示方面，论文根据系统要求的测量范围（5mm）、分辨率（1um）确定了符合要求的CCD芯片型号TCD1251UD，同时采用数字逻辑电路驱动法设计了TCD251UD的驱动电路。此外，对CCD输出信号进行了二值化处理，该模块包括了放大电路、滤波电路、峰值保持电路、电压比较电路。论文利用单片机对输入的两路方波信号分别进行了脉宽计时，利用定时器进行计数来确定两个CCD上像点的位置，从而计算出板材绝对厚度；最后，通过LCD液晶显示屏并配合相关程序来对厚度进行实时显示。
Key words:Laser triangulationmethod; CCD; SCM;Binarizationcircuit;LCD
一种激光三角测距光学系统的设计方法
一种激光三角测距光学系统的设计方法激光三角测距光学系统是一种常用的测量技术，用于测量目标物体与测量仪之间的距离。
该系统基于三角关系原理，通过测量物体上的特定点反射回来的激光信号的时间来计算距离。
本文将介绍一种激光三角测距光学系统的设计方法。
系统设计的第一步是确定所需的测量精度和距离范围。
这将决定激光器的功率和探测器的灵敏度。
一般来说，测量精度越高，功率和灵敏度要求就越高。
系统中最关键的组件是激光器和探测器。
激光器必须能够发射连续的激光束，并具有稳定的输出功率和短脉冲宽度。
探测器需要具有高灵敏度和快速响应时间，以捕获反射的激光信号。
接下来，确定激光器和探测器的工作波长。
常见的选择是红外激光器，因为红外波长的激光在大气中传播的损耗较小，并且对目标物体的反射光不会产生干扰。
系统的下一个重要组件是光路系统。
光路系统由凸透镜、反射镜和光栅组成，用于聚焦激光束、收集目标物体反射的激光信号，并将其转化为电信号。
设计光路系统时，需要考虑测量范围和物体的大小。
物体越远，激光束经过光路系统后会扩散得越大。
为了确保光束能够覆盖整个目标物体，可以使用可调焦距的凸透镜或反射镜。
在系统中加入散斑光源也是一种常用的设计方法。
散斑光源产生的散斑图案可以提高距离测量的精度。
通过测量散斑图案的形状和大小，可以更准确地计算距离。
在系统中加入滤光片也是必要的。
滤光片用于过滤掉环境光和其他干扰光束，从而提高信噪比和精度。
最后，系统需要一台计算机或微控制器来处理接收到的激光信号，并计算目标物体与测量仪之间的距离。
计算过程通常基于激光脉冲与接收到的反射信号之间的时间差。
设计完成后，需要进行系统的调试和校准。
校准过程中需要测量已知距离的标准物体，从而确定系统的测量误差，并进行校正。
总结起来，激光三角测距光学系统的设计方法包括确定测量精度和距离范围、选择合适的激光器和探测器、设计光路系统、加入散斑光源和滤光片，并进行系统的调试和校准。
这些步骤将确保系统能够准确地测量目标物体与测量仪之间的距离。
基于PSD的激光三角测距法原理、系统和精度分析
基于PSD的激光三角测距法原理、系统和精度分析激光三角测距法原理、系统和精度分析1.三角测距方式三角测距是一种测量距离的方法，通过测量三角形的三个角度或三个边长来确定目标物体与测量仪之间的距离。
激光三角测距法就是利用激光束发射器向目标物体发射激光束，然后通过接收器接收反射回来的激光束，最后利用三角形计算目标物体与测量仪之间的距离。
2.激光三角法原理分析激光三角测距法是利用激光束在空间中直线传播的特性，通过测量激光束的发射方向和反射方向之间的角度差，来计算目标物体与测量仪之间的距离。
在实际应用中，通常采用相位测量法来测量激光束的相位差，进而计算出角度差，从而得到目标物体与测量仪之间的距离。
3.激光三角法距离计算激光三角测距法的距离计算涉及到角度测量和相位测量两个方面。
角度测量是通过测量激光束的发射方向和反射方向之间的角度差来实现的，而相位测量则是通过测量激光束的相位差来计算角度差。
最终，通过三角形计算公式，可以得到目标物体与测量仪之间的距离。
4.激光三角法精度分析激光三角测距法的精度受到多种因素的影响，包括系统探测能力、像点弥散斑等。
系统探测能力是指系统对光信号的接收能力，它受到PSD接收光功率、光能质心等因素的影响。
像点弥散斑是指激光束在目标物体表面反射时产生的光斑扩散现象，它会对系统的探测能力产生影响。
5.系统探测能力的影响因素5.1 PSD接收光功率对系统探测能力的影响PSD接收光功率是影响系统探测能力的重要因素之一，它受到激光束功率、反射率等因素的影响。
当PSD接收光功率较小时，系统的探测能力会受到限制，从而影响测量精度。
因此，在实际应用中，需要采用一定的技术手段来提高PSD接收光功率，以提高系统的探测能力。
5.2 光能质心对探测能力的影响光能质心是指激光束在PSD上的位置，它受到激光束发射方向、反射面形状等因素的影响。
当光能质心偏离PSD中心时，会导致系统的探测能力下降，从而影响测量精度。
光电检测课程设计-激光测厚度
《光电检测课程设计》 2016 年 12 月目录摘要 (3)1绪论 (4)1.1课题研究的意义 (4)1.2国内外现状 (4)2视觉测量系统 (5)2.1直射型激光三角法测位移原理 (5)2.2双光路激光三角法测厚原理 (6)2.3测厚原理及特点 (6)2.4光路系统特点 (8)3图像处理部分 (9)3.1图像预处理 (9)3.2阈值的确定 (10)3.3厚度的确定 (10)4结论 (12)参考文献 (13)摘要：精确测量薄板类材料的厚度，讨论了激光器光束轴心线与成像透镜光轴夹角与系统分辨率的关系，并基于最小二乘法拟合得出了光斑距离与被测物厚度的函数关系式，最后通过标定实验对系统精度进行了实验论证。
结果表明，该系统消除了双光路激光三角法上下测量系统难以同步的问题，分辨率高，精度控制在 10μm，良好地满足了工业测量的需求。
关键词：激光三角法最小二乘法薄板厚度1.绪论：1.1课题研究的意义随着材料加工技术的发展和测试计量技术水平的提高，材料厚度的检测对仪器测量精度提出了更高的要求，同时也由在线测量逐步取代离线机械式测量。
冷轧钢板作为汽车制造、机械加工、船舶制造、土木建筑和轻工业等领域的原材料具有广泛的用途，热镀锌工艺常用来进行钢板的防锈处理，据统计，全球每年产锌量大约一半被用在于钢板防锈处理上，因而，镀锌板厚度的高精度检测关系到镀锌工艺的优化和锌层用量的合理规划。
针对镀锌板厚度高精度在线检测问题，提出了一种单镜头双光路激光三角测厚模型，该模型相对传统双光路激光三角测厚法而言，通过改进光路设计将分置于上下两条光路中的光电探测器合二为一，避免了两条独立光路中图像探测器难以同步工作的问题，使得测量结果不受被测物抖动的影响.激光测厚的优势在于不接触被测物且测量精度高，可解决一些以往难以解决的问题，因此在实际应用中受到广泛青睐．激光三角法在线厚度测量通常都在Ｃ型机架上进行，而Ｃ型机架在大震动环境里自身难以避免震动，这导致上、下两组测量探头相对位置发生变化，产生测量误差．目前消除震动的方法有：震动隔离、震动补偿［１］等，其中震动隔离方法硬件设计较复杂，且不能消除Ｃ型机架自身震动［１］；传统的震动补偿法不能满足上、下探头测量数据与Ｃ型机架微位移变化厚度补偿数据的同步性．因此，仍不能很好地满足在线动态高精度测量的要求．1.2国内外现状现在，世界上激光三角法薄板在线测厚过程存在两个典型的问题：（１）被测工件在工件传输线上向前运动时伴有沿着激光束方向的前后轻微跳动；（２）Ｃ型机架在大震动环境里自身震动，这些问题会引起测量误差．对此，提出了三同步激光三角法厚度测量方法．该法利用ＣＣＤ同步驱动技术［２］，在同一时刻采集３组测量探头数据，其中，上、下两组测量探头对被测物体厚度进行测量；第３组对Ｃ型机架微位移变化实时监测，进而对上、下两路测量探头所测厚度进行补偿．这３组数据保证了严格的同步，从而有效地提高了测量精度．2.工作原理2.1直射型激光三角法测位移原理直射型激光三角法光路示意图如图 1 所示。
激光三角测厚原理
激光三角测厚原理
激光发射器通过镜头将可见红色激光射向被测物体表面，经物体反射的激光通过接收器镜头，被内部的CCD线性相机接收，根据不同的距离，CCD线性相机可以在不同的角度下“看见”这个光点。
根据这个角度及已知的激光和相机之间的距离，数字信号处理器就能计算出传感器和被测物体之间的距离。
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。
贝特威拥有业界最为齐全的高精度激光三角测量传感器，最高分辨率可以达到0.03um，最远检测距离可以达到5.4m,为高精度测量检测提供全面的解决方案。
激光位移传感器采用回波分析原理来测量距离以达到一定程度的精度。
传感器内部是由处理器单元、回波处理单元、激光发射器、激光接收器等部分组成。
激光位移传感器通过激光发射器每秒发射一百万个激光脉冲到检测物并返回至接收器，处理器计算激光脉冲遇到检测物并返回至接收器所需的时间，以此计算出距离值，该输出值是将上千次的测量结果进行的平均输出。
激光回波分析法适合于长距离检测，但测量精度相对于激光三角测量法要低，贝特威拥有全系列的远距离激光测距传感器，产品最远检测距离可达250m。
激光位移传感器可精确非接触测量被测物体的位置、位移等变化，主要应用于检
测物体的位移、厚度、振动、距离、直径等几何量的测量。
激光检测钢板厚度的方法
激光检测钢板厚度的方法激光技术在工业领域中有着广泛应用，其中激光检测钢板厚度是其重要应用之一。
下面将详细介绍激光检测钢板厚度的方法。
激光检测钢板厚度的方法主要有两种：一是通过测量激光光路来确定钢板厚度，二是通过激光的干涉现象来获取钢板厚度。
第一种方法是通过测量激光光路来确定钢板厚度。
该方法主要利用激光束从钢板的一侧发出，经过钢板后被探测器接收到。
通过测量激光的入射角度、偏转角度和探测光路长度等参数，可以确定钢板的厚度。
具体实现时，可以使用光学传感器、探测器和信号处理设备等来实现对激光光路的测量和处理。
这种方法通常适用于钢板比较薄且平整的情况下。
第二种方法是通过激光的干涉现象来获取钢板厚度。
该方法主要利用光的干涉现象，即当两束光相遇时会产生干涉现象。
在激光检测钢板厚度时，可以将激光束分为两束，一束经过钢板的一侧发出，另一束经过钢板的另一侧发出。
当这两束激光束在钢板的中间相遇时，会产生干涉现象。
通过观察干涉图像的变化，可以确定钢板的厚度。
这种方法需要使用干涉仪等设备来观察和处理干涉图像，具有较高的精度和灵敏度。
适用于对钢板厚度要求较高的情况。
激光检测钢板厚度的方法在实际应用中还可以综合使用，根据具体情况来选择合适的方法。
此外，还需要注意以下几点来提高激光检测钢板厚度的精度和可靠性：1. 激光的选择和调整：选择合适波长、功率和模式的激光器，保证激光的稳定性和一致性。
同时，通过合适的调整和对准激光束，确保激光能够准确穿过钢板。
2. 探测器的选型和校准：选择合适的探测器来接收激光的反射信号，校准探测器的灵敏度和响应特性，以确保可以准确测量激光的光强和相位。
3. 环境的控制和干扰的排除：控制好激光检测的环境条件，避免外界光源和干扰物对激光检测的影响，保证测量的准确性和稳定性。
4. 信号处理和数据分析：通过合适的信号处理和数据分析方法，提取出钢板厚度的信号，并进行有效的数据处理和分析，得到最终的钢板厚度结果。
使用上下线阵三角激光测头在快速抖动板或膜测厚时的问题
一、概述自从上世纪60年代激光产生以后，其高方向性和高亮度的优越性就一直吸引着人们不断探索它在各方面的应用，其中，工业生产中的非接触、在线测量是非常重要的应用领域，它可以完成许多用接触式测量手段无法完成的检测任务。
普通的光学测量在大地测绘、建筑工程方面有悠久的应用历史，其中距离测量的方法就是利用基本的三角几何学。
在上世纪80年代末90年代初，人们开始激光与三角测量的原理相结合，形成了激光三角测距器。
它的优点是精度高，不受被测物的材料、质地、型状、反射率的限制。
从白色到黑色，从金属到陶瓷、塑料都可以测量。
二、激光三角测量的原理激光三角测量法是人们将激光与三角测量的原理相结合的产物，其原理如下图示：它是将激光作光源，用线阵CCD作光电转换器，用玻璃透镜将被测物上的光斑聚焦成点，再成像到线阵CCD上，线阵CCD上的光电信号再移到计算机处理，从而得到距离信号。
这就是激光三角测量的基本原理。
三、第一代激光三角测厚仪的原理有了激光三角位移传感器，就为激光测厚仪垫定基础，其设计原理如下图所示，从上图可得：厚度为：)(y x z t +-=公式中，t 表示厚度，z 是上下两个测头间的距离，x 是上测头到被测物上表面的距离，y 是下测头到被测物下表面的距离，只要z 是恒定的，则，上下测头测量出x ，y ，就可以通过上面的公式算出厚度t ，这样，用两个激光位移传感器就可以做出测厚仪。
四、 第一代激光三角测厚仪的误差分析1、 上面的厚度公式中我们假设z 是恒定的，则，在静止状态下系统误差就是上下测头的测量误差，我们令其表达式为：y x σσε+=2、 实际上，在高精度测量时，z 并不是恒定的，因为，上下测头是装在U 形支架上，而随着温度的变化，U 形支架是会变形的，扫描宽度越宽其变形量就越大，所以，其在静止状态下的误差表达式应为：z y x σσσε++=，见下图示，当温度变化时。
1）假若U 形支架的上臂向上变形一微米，下臂向下变形一微米，则，mm z 002.0+=ε2）假若U 形支架的上臂向下变形一微米，下臂向上变形一微米，则，mm z 002.0-=ε3）假若U 形支架的上臂向上变形一微米，下臂向上变形一微米，则，mm z 000.0+=ε4）假若U 形支架的上臂向下变形一微米，下臂向上变形一微米，则，mm z 000.0+=ε5） 假若U 形支架的上下臂向其它方向变形，则，误差比较复杂。
激光传感器测厚方法及测厚装置的设计【文献综述】
毕业设计开题报告测控技术与仪器激光传感器测厚方法及测厚装置的设计1前言部分（阐明课题的研究背景和意义）随着我国经济的迅速发展，市场经济的竞争日益激烈。
由于现代工业的快速发展，单一的金属或合金已难以完全满足现代化生产对材料综合性能的需求,因此人们发展了复合材料。
复合材料是为达到预期的使用特性将两种或两种以上材料通过物理或化学的复合方法，在宏观上组成了具有新性能的材料［1］。
金属基复合材料作为复合材料中的一个重要代表，以金属、合金或金属间化合物为基体, 将高强度的第二项为增强体而制得的复合材料［2］。
金属基复合材料是近年来迅速发展起来的高性能材料之一,最早应用于航空、航天和军事领域。
随着科学技术的不断发展，新型制造方法的出现，金属基复合材料正越来越多地应用于汽车、机械、冶金、建材、电力等民用领域，将在各个领域发挥广阔的应用前景［3］。
由于金属基复合材料的应用领域的扩大，复合材料生产线也将随之增多。
此外，我国加入世界贸易组织后，随着国际化的经济往来，用户对于产品质量的要求越来越高。
在此，对于复合板材的生产过程对复合板材质量的严格把关是迫切需要的。
复合板材的质量取决于板材的厚度，则需要实时监测复合板材的厚度。
现针对国内中小型金属复合板材企业的板厚测量方式进行改良，结合现代化测试技术，运用计算机数据处理及国内外相关的、成熟的监测理论，进行金属复合板厚度在线监测系统的设计研究［4］。
二、主题部分1复合板材测厚在国内外发展现状在复合板材的生产过程中，对于精轧后的复合板材厚度精度检测有着较高要求的工序中，采用测厚传感器进行在线测量。
现阶段的测厚传感器主要有电容传感器、电涡流传感器、超声波传感器、激光传感器等，以不同的测量原理在不同的生产线上和生产环境发挥了各自的优点。
但是由于生产设备的和实际情况，在使用时有着不同的局限性。
其中：（1）电容传感器电容传感器是将被测参数（如位移、力、速度）变换成电容量的测量装置。
电容式传感器是用于精密测量的非接触式器件，可测量导电目标或绝缘材料的厚度与密度。
激光测厚
激光测厚激光测厚(laster thickness measurement)以激光为光源的板带厚度测量技术。
直接测量激光束往返于泓线两端的传播时间，根据光速值求出距离，即厚度。
用激光技术测量板带材厚度的基本原理是根据光学图像位移原理的光学三角法。
激光具有亮度高、方向性、单色性和相干性好的特点。
常用的激光器有固体激光器、气体激光器、半导体激光器、液体激光器等4类。
采用激光技术在线测量板带材厚度的方法有单三角法和双三角法两种。
单三角法在测量系统中，改变接收激光束的方向，用工业电视直接显示所测厚度的数值。
图1表示改变接收光束的单三角法激光测厚原理。
激光器发出的光束AC从固定的方向以450角入射闪击参考钢板3表面A点。
经透镜B处的光学系统的焦平面在O处成像在实际使用中，激光束闪击被测钢板2表面的A1点，经透镜B处的光学系统成像于E点。
假定A和A1保持不变，参考钢板厚度为s，Ac与法线保持450角，对直角BAC讲，AD=A1D／tana因a=450，所以AD=A1D，即被测钢板的厚度超过参考钢板s的部分。
设AD=d1，等于参考钢板表面法线移动的距离(因为tan450=1)这就意味着把测量钢板厚度化成为参考点A和A1处法线平移的尺度，从而实现了激光的厚度测量。
根据几何原理△A1AB和△EOB为直角三角形，可定义为相似三角形所以OE/AA1=OB/AB，AA1=AD/COSα，OB为透镜B的焦距，AB为参考钢板A点至透镜B的距离，所以图像位移OE=X，正比于参考平面法线位移的幅度为d1，即式中K为常数。
设被测钢板的厚度为d，d即可求得双三角法即双面测量法，由于在轧制过程中可能出现钢板跳动或弯曲，显然会出现测量误差，故采用双面测量法。
与单三角法比较，双三角法增加了一套激光器和一套光学及电视摄像系统，如图2所示。
由激光器1发出的两束激光由CA和C`A`按固定方向以450入射角闪击参考钢板3上表面A点和下表面A`点，分别经透镜B和B`在O和O`处成像而激光束闪击行进的被测钢板3表面上A1和A1`点，经透镜B和B`成像于E和E`点假定A与A`严格对称并对A与A`点保持不变同理，可推导出x1=Kd2则被测钢板厚度由上式可知，钢板在垂直方向上的任意变动可改变x和x1值，但x+x1之和保持不变，误差可消除。
激光三角法测量钢板厚度光学系统设计
光学系统设计论文目录摘要…....................................................... ........................................................... ........第一章引言......................................................... ......................................................... 1.1研究的背景和意义 ........................................................ ...................................1.2国内外研究现状......................................................... .......................................1.2.1 国外发展现状......................................................... ....................................1.2.2 国内发展现状......................................................... ......................................第二章测量原理及方案论证.....................................................................................2.1 设计任务分析......................................................... ............................................2.2测厚技术简述 ........................................................ ............................................2.3激光三角法测量原理......................................................... ..................................2.3.1激光三角法测量的类型和区别......................................................... ...........2.3.2激光三角法测量的基本原理......................................................... ...............2.4沙姆条件…………………………………………………................... .............2.5测量模型及方案论证…………………………………………......................... ..第三章光学系统设计......................................................... ...........................................3.1总体结构布局......................................................... ..............................................3.2光源......................................................... ........................................................... ..3.3聚焦系统与成像系统......................................................... ..................................第四章误差与精度分析......................................................... .......................................4.1 误差分析......................................................... ......................................................4.1.1光学系统误差分析......................................................... ................................4.1.2随机误差分析......................................................... .......................................4.2精度分析 ........................................................ .....................................................第五章总结......................................................... ...........................................................参考文献......................................................... ........................................................... .....摘要在科学技术迅速发展的今天，外形尺寸的测量一直是工业生产中的一个重要环节，厚度测量更是人们关注的焦点。
激光传感器测厚方法及测厚装置的设计【开题报告】
毕业设计开题报告测控技术与仪器激光传感器测厚方法及测厚装置的设计一、选题的背景、意义随着我国经济的迅速发展，市场经济的竞争日益激烈。
由于现代工业的快速发展，单一的金属或合金已难以完全满足现代化生产对材料综合性能的需求,因此人们发展了复合材料。
复合材料是为达到预期的使用特性将两种或两种以上材料通过物理或化学的复合方法，在宏观上组成了具有新性能的材料［1］。
金属基复合材料作为复合材料中的一个重要代表，以金属、合金或金属间化合物为基体, 将高强度的第二项为增强体而制得的复合材料［2］。
金属基复合材料是近年来迅速发展起来的高性能材料之一,最早应用于航空、航天和军事领域。
随着科学技术的不断发展，新型制造方法的出现，金属基复合材料正越来越多地应用于汽车、机械、冶金、建材、电力等民用领域，将在各个领域发挥广阔的应用前景［3］。
由于金属基复合材料的应用领域的扩大，复合材料生产线也将随之增多。
此外，我国加入世界贸易组织后，随着国际化的经济往来，用户对于产品质量的要求越来越高。
在此，对于复合板材的生产过程对复合板材质量的严格把关是迫切需要的。
复合板材的质量取决于板材的厚度，则需要实时监测复合板材的厚度。
现针对国内中小型金属复合板材企业的板厚测量方式进行改良，结合现代化测试技术，运用计算机数据处理及国内外相关的、成熟的监测理论，进行金属复合板厚度在线监测系统的设计研究［4］。
二、相关研究的最新成果及动态早在1916年，物理学家爱因斯坦已经发现了激光原理，但是直到 1960年激光才被首次成功制造。
激光是基于受激发射放大原理而产生的一种相干辐射，能发射出激光的装置，称为激光器［5］。
激光传感器一般是由激光器、光学零件和光电器件所构成的，它能把被测物理量的长度、流量、速度等转换成光信号，然后应用光电转换器把光信号变成电信号，通过相应电路的过滤、放大、整流得到输出信号，从而算出被测量。
利用激光的高方向性、高单色性和高亮度等特点可实现无接触远距离测量。
激光三角法板材在线测厚系统设计
激光三角法板材在线测厚系统设计
章小兵
【期刊名称】《电子工程师》
【年(卷),期】2002(28)8
【摘要】叙述了激光三角法测厚的原理 ,对板材在线测厚系统进行了硬件设计和软件设计并给出了系统测量指标。
【总页数】2页(P24-25)
【关键词】板材;在线测厚系统;激光三角法测厚;硬件设计;软件设计
【作者】章小兵
【作者单位】安徽工业大学电信学院
【正文语种】中文
【中图分类】P225.2
【相关文献】
1.一种激光三角测厚中非线性的校正方法 [J], 汪琛;赵斌
2.薄壁筒铸件加工中的激光在线测厚研究 [J], 何岚岚;胡庆夕;张海光;徐庆富
3.激光在线测厚技术用于锂离子电池涂布工艺 [J], 康婷婷;李延涛;高枫
4.基于RBF神经网络的高精度在线激光测厚算法 [J], 韩振松;杨永立;吴树元
5.玻璃在线激光测厚误差的透反互补抑制 [J], 肖长江;张景超;郑连军
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钢板厚度测量---光电仪器课程设计
西安工业大学北方信息工程学院课程设计（论文）题目：钢板厚度测试仪系别：专业：班级：学号：姓名：2012年11月12号目录第1章引言 (1)1.1 研究的背景和意义 (1)1.2 国内外研究状况 (1)第2章测量原理和方法论证 (2)2.1 检测系统的测量原理 (2)2.2 方案的可行性分析 (3)2.3 本章小结 (4)第3章系统设计 (4)3.1 光学系统设计 (4)3.2机械结构设计 (5)3.3 电路系统设计 (6)3.4 计算机软硬件系统设计 (15)第4章精度分析 (18)4.1 电路对测量精度的影响 (18)4.2 误差分析 (18)第5章总结 (19)参考文献 (20)第一章引言§1.1研究背景和意义传统的测量方法开始于接触式测量，这种测量方法检测效率低，劳动强度大，而且会使测量仪器的检测头发生磨损，从而造成仪器的测量精度下降。
毋庸置疑，科技的发展和社会的进步还没达到一个高度。
因此，在现代板材生产中，不论是轧制过程中还是最终产品的调整中，为获得较高的板材命中率和最佳的轧制过程及剪切效果，板材尺寸测量系统已成为生产线上不可缺少的设备之一。
第一台接触式速续测厚仪大约出现在1930年。
操作者用这台侧厚仪器去侧量铜材的厚度时, 必须把它推向待侧的钢带, 用机械的方法来测量距带材边沿几寸范围内的金属材料的厚度。
这种测量方法使用极其不便，而且测量精度也很低。
在我们看来，一般的物体尺寸的测量，无非长、宽、高（厚），三个方面，而厚度测量是生产中最常见的测量内容之一,常用量具是游标卡尺或千分尺,这些量具在使用时都必须和工件接触,虽然接触压力不大,但对一些特殊工件,在测量时不允许量具和工件接触,否则会在工件表面上留下压印或划痕，甚至有些测量环境环境下很难或无法进行接触式测量，那么，这就需要有一种新的方法来代替接触式测量. 随着科技大发展和生产力的要求，非接触式的测量方法出现了。
第一台成功的非接触式自动测厚仪应用了X射线吸收技术。
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光学系统设计论文目录摘要….......................................................................................................................... 第一章引言..................................................................................................................1.1研究的背景和意义...........................................................................................1.2 国内外研究现状................................................................................................1.2.1 国外发展现状.............................................................................................1.2.2 国内发展现状............................................................................................... 第二章测量原理及方案论证.....................................................................................2.1 设计任务分析.....................................................................................................2.2 测厚技术简述....................................................................................................2.3 激光三角法测量原理...........................................................................................2.3.1激光三角法测量的类型和区别....................................................................2.3.2激光三角法测量的基本原理........................................................................2.4 沙姆条件…………………………………………………................................2.5 测量模型及方案论证…………………………………………........................... 第三章光学系统设计....................................................................................................3.1总体结构布局.......................................................................................................3.2光源......................................................................................................................3.3聚焦系统与成像系统........................................................................................... 第四章误差与精度分析................................................................................................4.1 误差分析...............................................................................................................4.1.1光学系统误差分析.........................................................................................4.1.2随机误差分析................................................................................................4.2 精度分析............................................................................................................. 第五章总结.................................................................................................................... 参考文献.........................................................................................................................摘要在科学技术迅速发展的今天，外形尺寸的测量一直是工业生产中的一个重要环节，厚度测量更是人们关注的焦点。
在测厚领域里，采用激光三角法这一典型的非接触式测量方法对物体的厚度进行绝对测量不仅能满足测量的实时性，还能保证测量的高精确度，这种测量方法已经成为工业生产的发展趋势。
本文所提出的基于激光三角法厚度在线测量技术采用双光路半导体激光技术与直射型激光三角法相结合，同时对平板物体进行厚度的在线测量。
文中主要包括总体方案的设计和由此涉及的关键技术、测量原理、精度与误差、实验等几个部分，本课题提出的基于激光三角法厚度绝对测量研究,是集机、电、光、计算机等技术于一体的精密测量方法,它的主要组成部分是:激光器、聚焦系统和成像系统、光电转换器件CCD及计算机数据处理部分。
这里由于是只对光学系统进行设计，所以本文主要论述的是光学系统部分的任务分析，测量原理的理论分析和计算方法，并对光学系统可能产生的误差进行分析，并对于个别误差提出相对应的解决措施，以提高测量精度和测量速度。
全文的主要内容分为四章：第一章：引言,主要介绍了钢板测厚的重要性，由于主要采用的是激光三角法进行测量所以主要介绍以及激光三角法在非接触测量中国内外的发展现状及应用前景。
第二章：测量原理，激光三角法测量的不同类型，通过对比，进行选型；简述激光三角法的测量原理，我们所设计的光学系统的测量模型和方案论证。
第三章：首先介绍了总体结构的布局，然后对光学系统的光源、聚焦系统及成像系统进行设计。
第四章：对光学系统在测量过程中可能产生的误差进行了分析，并对一些误差提出了解决方案以提高测量的精度及速度。
第五章：总结，文章的最后进行了全文的总结，并提出了在设计过程中的不足之处，讲述了自己在设计过程中的心得体会。
第一章引言§1.1研究背景和意义现如今，工业发展的水平可以近似直接代表着国民经济的整体实力水平，因此工业的生产技术水平对国民发展有着重要的意义。
钢板是造船、桥梁、机械、汽车行业中不可缺少的原材料，在轧钢生产过程中钢板尺寸是很重要的参数，直接决定着钢板的成材率。
传统的检测方法是采用检测头与待测钢板直接接触来测量，这种测量方法检测效率低，劳动强度大，而且会使测量仪器的检测头发生磨损，从而造成仪器的测量精度下降。
因此，在现代板材生产中，不论是轧制过程中还是最终产品的调整中，为获得较高的板材命中率和最佳的轧制过程及剪切效果，板材尺寸测量系统已成为生产线上不可缺少的设备之一。
宽度偏差每减少1mm，成材率就可以提高0．1％左右，因此尺寸控制技术可显著提高经济效益和产品竞争力。
目前，我国大部分企业仍在延用传统的测量方法，采用接触式的测量方式，技术相对落后，而且在处理复杂的零件时显得无从下手。
这种情况严重地影响了工作的效率与工作的质量，为此应加大力度地发展测量的新技术来解决传统测量方式不能处理的问题，以适应现代生产发展的需要。
随着工业生产技术的不断提高与更新，这种非接触式的测量方法能够满足对测量所要求的精确度与实时性，己经成为这一领域的发展趋势。
再加上电子技术与光学技术的飞速发展，光电检测这种综合多种技术的测量方法成为非接触式测量的重要手段。
本文所提出的激光三角法是光电检测技术其中的一种。
这种方法在检测长度、距离以及三维形貌的用途中因其具有结构简单、响应速度快、实时处理能力强、使用灵活方便等优点显得更具优势。
这种方法已经在测量位移、表面形貌等检测工作中取得了很好的效果，并且会扩展更广阔的使用空间,发挥其优势,推动工业检测技术的发展。
§1.2国内外研究现状自上个世纪60年代激光测微仪的诞生，这种商品被大力的发展与生产，性能得到不断的改善,应用领域也被扩展的更加广泛，成为一种重要的非接触式检测仪器。
国内外也有不少企业在做这方面的技术，一般分为直射式与斜射式两种形式。
直射式的产品有基恩士公司生产的LS系列和LK系列，德国Micro-Epsilon公司的optoNCDT系列，美国MT公司的MicroTRAK系列等多种型号；斜射式的激光位移传感器以日本Keyence公司的LK系列最为突出。
表1-1列出了目前市场上常见的几种激光三角位移传感器的技术指标[6]。
表1-1 激光三角位移传感器的技术指标[8]1.2.1国外发展现状在欧洲以及美国等发达国家很早就致力于激光三角法测量平板厚度的基础理论研究及测量仪器的研制，并且己经为此投产，生产出了一系列相对比较完善光电检测产品，尤其是在日本和德国，光电子技术的发展的速度非常快，应用也相对的更为广泛一些，所以国外在厚度检测这一方面的发展有着很迅猛的速度，拥有光源照明技术和光电检测元件的种类非常齐全，光电检测技术也很成熟。