激光位移传感器测量原理及应用研究展望

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２ 激光位移传感器 的应用研究进展
高精度激光位移传感器基本的应用有诸如对偏 移、 间隙 、 厚度 、 弯曲、 变形 、 尺寸、 公差测量及生产过 程质 量控 制 和尺 寸检 验等 ＿３。但 随着 计算 机 技术 １】 －
的发 展 ， 学者们 已经 研 究 的另 一些 更 复 杂 的形 貌 测
由 于激 光三 角 位 移传 感 器 属 于非 接 触测 量 ， 因
此对被测材料无特殊要求 ， 既可测金属材料 ， 也可测
非 金属 及柔 软材 料 ， 并且 还 可测量 易 污染 、 易磨损 的
材 料 一 引。
射点的位置不 同， 所接受散Байду номын сангаас或反射光线 的角度也
不 同 ， Ｃ Ｄ或 Ｐ Ｄ 位 敏 探测器 ） 出光斑 像 的位 用 Ｃ Ｓ（ 测
应 ， 所发 光波 具 有 一 系 列新 的特 点 。激 光 检 测 技 使
术是 最先进 、 用 最 广 泛 的 检测 技 术 之 一 。可 实 现 应
变 ， 而实现用 激 光测量 物体 的位 移 。 从
高精度 、 高效率、 非接触在线检测 。在科学研究 、 工
业生 产 、 间技 术 、 防等 领 域 得 到 了广 泛 应 用 ， 空 国 是
参 考 文献 ：
［ ］ 孙 军利 ， 辉 ， １ 赵 陶卫 ．具 有亚 像素 级定 位 精度 的 激光 三 角测距新算法 ［ ］ 激光 ，０ ６ ２ （ ）２ －３ Ｊ． ２０ ，７ ３ ：２２ ． ［］ 赵辉， ２ 张海 波 ， 陶卫 ．激 光三 角位 移传 感 器分 辨率 不 均 匀性分析 与参 数优化 ［ ］ 红 外与 激光 工 程 ，０ ８ Ｊ． ２０ ，
图 １ 激 光 位 移 传 感 器 测 量 原 理
１ 激光 位移传感 器的测量原理
激光位移传感器采用激光三角法测量原理测量 系统发 出的激光束经过 聚焦后 照射 到被测物体 表 面 ， 漫反 射后光 线 由成 像 透 镜成 像 到 光 敏 元 件 接 经
受 面上 ， 过光 电转换 器转 换 为 电信 号 ， 通 电信 号 的输 出大小 仅 与被测 点 的位 置有 关 ， 当测 点 高 度 发 生 变
（ ．甘肃农业大学 理学 院， 肃 兰州 ７ ０７ ；．甘肃农业 大学 信息科学技术学 院 ， １ 甘 ３００２ 甘肃 兰州 ７ ０ ７ ） ３０ ０ 摘 要： 激光位 移传感器 是一种非接触式 的精密 激光测 量系统 ， 它具 有适应性强 、 度快 、 速 精度 高等特 点 ， 用于检 适
测各 种 回转体 、 箱体零件 的尺寸和形位误差 。就 此 ， 对激光位移传感器 的测量原理和应用研究作 了概述 。 关键 词 ： 应用光学 ； 激光位移传感器 ； 应用研究 ； 展望
量技术 ， 利用激光位移传感器测量工件上点的二维
坐标 ， 而实现 物 体形 状 的高 精 度 测 量 。通过 一 维 从 电位 移平 台带动 激 光 位移 传 感 器 扫 描 物体 的表 面 ， 然后对 测 量 的数 据 进行 处 理 ， 而得 到 物 体 的表 面 进 形 貌 。根据 被测 物体 表面情 况 以及所 要求 的测量 精 度 ， 以 选 择 不 同参 数 的激 光 位 移 传 感 器 实 现 测 可
第２ ８卷 第 ２期 ２１ ０ ２年 １月
甘 肃科 技
Ｇａ ｓ ｃｅ ｃ ｎ ｃ ｏｏ ｙ ｎ ｕ Ｓ ｉｎ ｅ ａ ｄ Ｔｅ ｈｎ ｌ ｇ
蹦 ． ８ Ｎｏ ２ ２ ．
Ｊｎ ２ １ ａ ． ０２
激 光位 移 传 感 器 测 量 原 理 及 应 用研 究展 望 ’
马 白军 杨双莲 ，
・
基 金项 目： 肃 农 业 大 学 科 技 创 新 基 金 项 目（ ＡＵ—ＣＸ ０ ８ ； 甘 Ｇ １２ ） 甘肃 农 业大 学 学生 科 研 训 练 计 划 项 目。
７ ８
甘
肃
科
技
第２ ８卷
孙 渝 平 等在 对 充分 应 用 激 光 、 算 机 等先 进 技 计 术 于公 路路 面平 整度 和车 辙快 速 、 连续 、 自动检测 的 原理 、 方法 和实现 技 术 开 展 了深 入 系统 研 究 的基 础 之上 ， 根据 路面检 测 的实 际需 要 ， 成路 面平 整度 和 集 车辙两 项重 要指 标 的 检 测 功 能 ， 究 开 发 了多 功 能 研
中图分类号 ：Ｐ １ Ｔ ２２
激 光 器作 为一 种 新 型 光 源 ， 与普 通 光 源 有 显 著
的不 同 。它 利 用 受 激 发 射 原 理 和 激 光 腔 的 滤 波 效
置， 即可 计算 出物 体 表 面 激光 照射 点 的位 置 。当物
体 沿激 光线方 向发 生 移 动 时 ， 量 结果 则 将 发 生改 测
量 ， 引。
化， 像点位置随之改变， 引起传感器输 出信号发生变 化 。该传感器可与快速的反馈跟踪系统配合使用 ， 能够准 确快 速地 测 出表面 的形状 与 轮廓 。它克 服 了 接触式检测中的诸多缺点 ， 既提高了检测速度 ， 又保
护 了被 测工件 表 面免受 划 伤及 防止测 量头 变形 。 图 １为激 光 位 移传 感 器 的原 理 ， 一 束激 光 以 用 某一 角 度聚焦 在 被 测物 体 表 面 ， 后从 另 一 角 度 对 然 物体 表 面上 的激 光光 斑 进 行 成 像 ， 物体 表 面激 光 照
一
种 非常 先进 的测 量技术 。基 于三 角测 量法 的激 光
位移传 感 器近 年来 得 到 了快 速 发展 ， 零 件 的尺 寸 在 测量 ， 三维 轮廓 测 量 ， 品质 量检测 等领 域极 大地 提 产
高了测量效率和精度¨ 。利用激光位移传感器对 Ｊ
零 件进 行 非接 触式 测量是 光 学精密 测量 领域 的重 要 研究 内容 ， 对激 光 位移 传 感 器 的 测量 原 理 和 应 用 研 究 作 简要 阐述 。