機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化畢業(yè)設(shè)計(jì)大綱(本科)-資料下載頁(yè)
2025-06-27 03:29本頁(yè)面
【正文】 本一致，同樣采用激光二極管，產(chǎn)生激光束并投射到全息光碟上，產(chǎn)生掃描光束。掃描光束通過(guò)校準(zhǔn)透鏡，產(chǎn)生測(cè)量域，最后由聚焦透鏡聚焦并被接收器件接收。光接收器接收的光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)并進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，并通過(guò)復(fù)雜的邊緣探測(cè)法的分析，從而測(cè)得每一次掃描時(shí)物體的確切位置。在雙向激光掃描方面，美國(guó)BetaLaserMike公司的直徑測(cè)量?jī)x器達(dá)到了當(dāng)今激光掃描的最高水平之一，測(cè)量范圍為025mm時(shí)，測(cè)量精度為1lum，外型尺寸為380x360x80mm。美國(guó)TS工公司現(xiàn)在制造出了名叫holix量具的雙直徑激光掃描器，其所采用的全息激光掃描檢測(cè)技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平，使這種儀器成為世界上最好的直徑測(cè)量量具，而不受已存在技術(shù)的限制，這種量具能達(dá)到每軸每秒2833次測(cè)量，采用這種專利技術(shù)，holix量具可以在每次掃描時(shí)提供如今所能達(dá)到的最高精度。而其它量具必須在平均多次測(cè)量之后才能得出一個(gè)精確的量值。 雙向激光測(cè)徑儀我國(guó)在光電檢測(cè)技術(shù)研究方面起步較晚，但發(fā)展迅速，從八十年代末、九十年代初國(guó)內(nèi)一些單位開(kāi)始研究激光掃描直徑測(cè)量技術(shù)，到目前為止，北京、上海、南京等地的一些單位均采用激光掃描法研制出測(cè)量直徑的設(shè)備。如河北激光研究所研制的JCJ1激光測(cè)徑儀[3]，其測(cè)量范我國(guó)對(duì)一些關(guān)鍵技術(shù)已取得進(jìn)展，并研制了多種激光、光電檢測(cè)儀器和設(shè)備。激光掃描測(cè)徑儀的研究代表了非接觸測(cè)量的發(fā)展方向。近年來(lái)利用光學(xué)原理設(shè)計(jì)的測(cè)量?jī)x器非常多，隨著大量非接觸測(cè)量?jī)x器的出現(xiàn)，21世紀(jì)測(cè)量技術(shù)的發(fā)展方向大致如下隨著標(biāo)準(zhǔn)化體制的確立?？傊?，測(cè)量技術(shù)必須實(shí)現(xiàn)高精度化，同時(shí)也要求實(shí)現(xiàn)高速化和高效率化，因此，非接觸測(cè)量和高效率測(cè)量也就必然成為新世紀(jì)精密測(cè)量技術(shù)的重要發(fā)展方向。而激光掃描測(cè)徑儀的發(fā)展正適合了這種新的趨勢(shì)。 研究的目的和意義在查閱分析國(guó)內(nèi)外多種直徑在線檢測(cè)方法的基礎(chǔ)上，提出了激光掃描法檢測(cè)直徑的方案，解決了許多生過(guò)程中工件需要在線測(cè)量的問(wèn)題。……………………………………………… 激光掃描測(cè)徑系統(tǒng)是集激光技術(shù)、光學(xué)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、精密機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)于一體光機(jī)電系統(tǒng)。由激光器，棱鏡，反射鏡透鏡，光電接收器，信號(hào)處理電路，單片機(jī)，鍵盤(pán)，數(shù)碼顯示組成。直徑測(cè)量大都是接觸測(cè)量，而其非接觸測(cè)量主要是基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的測(cè)量。但對(duì)于小直徑、非回轉(zhuǎn)工件的直徑檢測(cè)，例如:采用拉制技術(shù)生產(chǎn)的電線電纜類等，這些測(cè)量技術(shù)就不能解決了。 圖 激光掃描法測(cè)徑系統(tǒng)原理 2. 反射棱鏡 從激光器1發(fā)出的激光光束，經(jīng)反射鏡2射向掃描轉(zhuǎn)鏡3，再經(jīng)掃描轉(zhuǎn)鏡3的反射面反射經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直透鏡4后，光束成為平行于光軸的平行光束對(duì)工件7進(jìn)行掃描，經(jīng)聚光鏡5聚光后進(jìn)入光電接收器6，最后經(jīng)光電變換和電子學(xué)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)處理，便可得到被測(cè)工件的測(cè)量結(jié)果。系統(tǒng)工作的理論掃描速度V=2wf，w掃描轉(zhuǎn)鏡角速度。f為掃描光學(xué)系統(tǒng)焦距。用此原理測(cè)量被測(cè)工件的直徑D，此時(shí)被測(cè)工件直徑值D可由(22)式給出： D=VT (21)式中：V為掃描速度，T為掃描時(shí)間。假設(shè)采集系統(tǒng)的脈沖周期為，頻率為，則在T時(shí)間內(nèi)被測(cè)件的被測(cè)直徑所包含的高頻脈沖個(gè)數(shù)A為： (22)由式(（22）可得： (23)從式(23)中可以看出，激光掃描檢測(cè)系統(tǒng)的直徑測(cè)量原理只涉及V和t兩個(gè)參數(shù)，而式(26)又表明實(shí)際掃描速度V并不等于理論掃描速度2fcv，而是隨著的變化而變化的，并與，R，f有關(guān)，當(dāng)v 〉0時(shí)，就會(huì)引起測(cè)量誤差。而且掃描時(shí)間也和系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率、電機(jī)轉(zhuǎn)速等有關(guān)。可見(jiàn)，v和t都不是絕對(duì)獨(dú)立的參數(shù)。至此我們已對(duì)激光掃描法作了深刻的剖析，通過(guò)采用激光掃描技術(shù)，能夠把空間尺寸測(cè)量轉(zhuǎn)換為脈沖時(shí)間間隔測(cè)量，從而明顯地提高測(cè)量精度和抗干擾性能，它適用于在線測(cè)量。根據(jù)光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)行為特性，一般光學(xué)系統(tǒng)滿足不了這兩個(gè)要求。由式(26)可知在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)確定后，掃描速度是的函數(shù)，及掃描速度v隨的變化而變化，并不是常數(shù)。另一方面，由于采用多面體棱鏡，掃描光束在轉(zhuǎn)鏡上的反射點(diǎn)、回轉(zhuǎn)中心和光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)三者不重合，從而產(chǎn)生離焦現(xiàn)象[5]，在光軸方向的離焦量由下式給出3 光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)激光光源與普通光源相比，因具有能量集中、方向性好、單色性好和相干性好等優(yōu)點(diǎn)，已成為高精度測(cè)量的理想光源。早期的激光掃描檢測(cè)系統(tǒng)均采用氦氖(HeNe)激光器作為光源。氦氖激光器屬于氣體激光器，工作物質(zhì)是氦氣與氖氣，在用硬質(zhì)玻……。近些年來(lái)，隨著半導(dǎo)體激光器[8]技術(shù)的迅速發(fā)展，它因具有體積小、重量輕…………………….。由于半導(dǎo)體激光器有源層橫因而需設(shè)計(jì)準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)[10]和整形光學(xué)系統(tǒng)[11]。半導(dǎo)體激光器功率的選擇取決于光電接收器件以及后續(xù)光學(xué)信息處理對(duì)光通量的要求，還應(yīng)考慮中間光學(xué)系統(tǒng)對(duì)透過(guò)光通量的影響。激光掃描無(wú)論是哪種方式都需要有光學(xué)掃描器。實(shí)現(xiàn)此功能的有振鏡掃描、聲光掃描、電光掃描和多面體轉(zhuǎn)鏡掃描。本儀器采用旋轉(zhuǎn)多面體反射鏡掃描方式。 多面體反射鏡之所以如此廣泛地被使用，是與目前的精密加技術(shù)的發(fā)展分不…………………………..。 本儀器采用旋轉(zhuǎn)多面體反射鏡掃描方式[12]，通過(guò)多面體反射鏡的高速旋轉(zhuǎn)完成掃描嚴(yán)格的限制。從上面的分析中我們知道旋轉(zhuǎn)多面體反射鏡的制造精度將直接影響掃描系統(tǒng)的精度，為此，旋轉(zhuǎn)多面體必須滿足一定的規(guī)格和公差要求。其技術(shù)規(guī)格和公差有以下一些項(xiàng)目，如圖32所示：圖32 棱鏡公差圖 取運(yùn)轉(zhuǎn)速度n=1500rad/min，經(jīng)校核滿足強(qiáng)要求。 多面體反射鏡入瞳漂移 掃描光束主光線和轉(zhuǎn)鏡反射面的交點(diǎn)是系統(tǒng)的孔徑光闌，也就是光學(xué)系統(tǒng)的入瞳，由于多面體轉(zhuǎn)鏡的反射面與其轉(zhuǎn)軸不重合，產(chǎn)生入瞳漂移現(xiàn)象[13]，從而使測(cè)量區(qū)掃描光束的主光線與光軸不平行，掃描的線性度發(fā)生變化，引入測(cè)量誤差。為此，設(shè)計(jì)八面體棱鏡應(yīng)在光學(xué)系統(tǒng)的主軸上。 參考文獻(xiàn)1．[1].【張玉軍，劉文清，等．】大尺寸電纜激光在線測(cè)徑儀的研制[J].電子技術(shù)應(yīng)用,1999,(10):29～31[2][J].電子技術(shù),1995,(11):2526[3][M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,[4](下冊(cè)).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，[5]，1992，（4）：1215[6]黃錫愷,：高等教育出版社， [7]鄭殊,劉慶國(guó),， 1994年，第34卷（第5期 ）：539544 [8][J].鋼 鐵,1994,29(8):6467[9]LI CH ZH. Analysis of measurement accuracy of laser gauge for steel pipe inline dynamic diameter measurement[J]. Steel Pipe, 1995,(1):5052[10]張國(guó)語(yǔ),安志勇,. ，27（2）：153157[12]李嵐, 報(bào)(自然科學(xué)版), 第20卷第2期2002年6月:244246[13]孫長(zhǎng)庫(kù),:天津大學(xué)出版社,2000[14]何修軍,涂小強(qiáng), 儀器第27卷第4期,2005年8月:6568[15]高稚,[M].北京:中國(guó)計(jì)量出版社,1995[16]李剛,:高等教育出版社,2004[17]楊寶清,:機(jī)械工業(yè)出版社,2002[18]雷工堂,王慶有,:中國(guó)計(jì)量出版社，1997
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