【摘要】：測(cè)量與人們生活、工業(yè)生產(chǎn)息息相關(guān),本文基于激光三角法測(cè)量理論提出一種非接觸式微位移測(cè)量方法。在傳感測(cè)量的過(guò)程中,光源光束的質(zhì)量、成像光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量以及數(shù)據(jù)信號(hào)采集方式影響系統(tǒng)測(cè)量的精度。其中,用于探測(cè)的光源光束發(fā)散角大,并隨著距離的增加,光束投射在物體表面的光斑尺寸增大;本文針對(duì)這一現(xiàn)象,將設(shè)計(jì)了一種準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng),通過(guò)減小發(fā)射光束發(fā)散角并將光束準(zhǔn)直,實(shí)現(xiàn)探測(cè)光束質(zhì)量的優(yōu)化并解決了隨著測(cè)量距離增加探測(cè)光束在物體表面的光斑尺寸增大的問(wèn)題。此外,測(cè)量過(guò)程中,物體表面信息的光信號(hào)成像在CCD上呈現(xiàn)大的彌散斑狀,導(dǎo)致相鄰的光斑信號(hào)重疊區(qū)域增加;本文針對(duì)該問(wèn)題,將設(shè)計(jì)了一種微小型成像光學(xué)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了成像光學(xué)系統(tǒng)低像差化并且減小CCD采集光信號(hào)的彌散斑的尺寸。最后,由于信號(hào)采集光斑提取過(guò)程中,光斑噪聲大,光斑質(zhì)心提取困難,本文通過(guò)軟件處理方式,將對(duì)圖像進(jìn)行濾波、去噪處理,并通過(guò)對(duì)光斑輪廓的擬合,實(shí)現(xiàn)光斑質(zhì)心的提取。同時(shí)本文通過(guò)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和設(shè)計(jì)參數(shù)的優(yōu)化,對(duì)不同顏色物體的表面的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行分析,得到穩(wěn)定性最好的測(cè)量結(jié)果。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN249
【圖文】：

第 2 章 系統(tǒng)的構(gòu)成第 2 章 系統(tǒng)的構(gòu)成2.1 激光位移傳感器系統(tǒng)的構(gòu)成激光位移傳感器是一款以激光三角法為基本測(cè)量理論的小型微位移測(cè)量器。如圖 2.1 所示，其測(cè)量結(jié)構(gòu)主要由激光束發(fā)射系統(tǒng)、光學(xué)成像系統(tǒng)、測(cè)系統(tǒng)以及相應(yīng) ARM 信號(hào)處理系統(tǒng)等部分組成。測(cè)量過(guò)程：首先，激光射的激光束投射在被測(cè)物體的表面；其次，投射的激光束在被測(cè)物體表面射，散射光束經(jīng)成像系統(tǒng)在光電探測(cè)器 CCD 上成像。然后，提取 CCD 上光斑的質(zhì)心，并基于激光三角法理論，根據(jù) CCD 上光斑質(zhì)心的位置計(jì)算的位移信息；最后，通過(guò)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行處理，然后在顯示系統(tǒng)中輸出應(yīng)的位移信息[3-5]。

圖 2. 2 斜射式光路圖Figure 2.2 Light path diagram in slant與被測(cè)基準(zhǔn)面法線的夾角為 ，散射光束 AA '與法線的夾角為元之間的夾角為 ，入射光點(diǎn) A 與到成像光學(xué)系統(tǒng)中心O之間成像點(diǎn) A '與光學(xué)成像中心點(diǎn)之間的成像距離為2l 。過(guò)B 和 B '長(zhǎng)線及 AA′的垂線，垂足分別為C 和D。光敏陣列上的成像光準(zhǔn)面之間距離的變化移動(dòng)。如圖 1.2 所示，當(dāng)待測(cè)面與基準(zhǔn)面，相應(yīng)的探測(cè)器上光斑移動(dòng)距離為 x。根據(jù)三角形定理可得：|||||'||'||||||||'|OAACOADAOCODBCBD

sin()(1)sin()1 lfx待測(cè)面在標(biāo)準(zhǔn)面上時(shí)，sin()(1)sin()()sincos11 lffxxlfy ，綜式測(cè)量的位移 y 與光斑移動(dòng)距離之間的關(guān)系為:sin()(1)sin()()sincos11 lffxxlfy … (2的參數(shù)1l ，2l ， ， ， ， f ， x 就可以計(jì)算出物體的位移 y 。.2 直射式束垂直被測(cè)物體表面入射，該種測(cè)量方式稱為直射式測(cè)量，測(cè)量光示。

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中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

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本文編號(hào)：2802683