激光掃描測(cè)量設(shè)備中,測(cè)量精度主要取決于掃描光帶的平行性以及其掃描速度是否均勻,而掃描速度的均勻性主要取決于驅(qū)動(dòng)多面棱鏡旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)電機(jī),其轉(zhuǎn)速波動(dòng)或漂移是造成測(cè)量誤差的主要原因。該研究通過(guò)在測(cè)量光路中加入尺寸已知的光闌,利用同時(shí)測(cè)量光闌和未知測(cè)量對(duì)象直徑的同步測(cè)量方法來(lái)消除電機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)的影響,并利用非線(xiàn)性補(bǔ)償方法進(jìn)行誤差修正,盡可能減小系統(tǒng)誤差對(duì)測(cè)量誤差的影響。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果表明,經(jīng)以上方法優(yōu)化的激光掃描測(cè)量設(shè)備測(cè)量精度達(dá)到±0.002 mm,能夠滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用需要。

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【部分圖文】：

圖1掃描式激光測(cè)徑原理圖

式中，f為f-θ透鏡的焦距。平行掃描光線(xiàn)經(jīng)聚焦透鏡匯聚于聚焦透鏡的后焦點(diǎn)處的光電探測(cè)器上，若測(cè)量區(qū)域存在被測(cè)對(duì)象，在一定時(shí)間內(nèi)光電探測(cè)器上表現(xiàn)為：接收光照、無(wú)光照、接收光照，其中無(wú)光照持續(xù)時(shí)間Δt即為被測(cè)直徑的遮光時(shí)間。光電探測(cè)器產(chǎn)生的光電變換信號(hào)將被測(cè)對(duì)象的直徑信息記錄下來(lái)后，....

圖2同步測(cè)量光路原理圖

采用穩(wěn)壓電源模塊對(duì)直流電機(jī)供電，故短時(shí)間內(nèi)的電壓波動(dòng)無(wú)突變現(xiàn)象，電壓變化平緩。因此可采用同步測(cè)量原理，消除速度波動(dòng)對(duì)測(cè)量精度的影響。同步測(cè)量光路原理如圖2所示，在f-θ透鏡后安裝一個(gè)尺寸已知的光闌，光闌尺寸滿(mǎn)足測(cè)量范圍要求，放射狀掃描光線(xiàn)經(jīng)過(guò)f-θ透鏡后形成平行掃描光線(xiàn)，經(jīng)光闌遮....

圖3光電二極管輸出波形

圖2同步測(cè)量光路原理圖掃描光束經(jīng)高靈敏度光電二極管后，在時(shí)域內(nèi)形成帶有直徑信息的電信號(hào)，經(jīng)過(guò)小信號(hào)放大、波形整形處理后的信號(hào)傳送到單片機(jī)，分離出帶有直徑信息的信號(hào)和帶有光闌尺寸信息的信號(hào)，如圖4所示。在FPGA內(nèi)的兩路計(jì)數(shù)器分別對(duì)這兩路信號(hào)代表的時(shí)間寬度進(jìn)行量化計(jì)數(shù)，經(jīng)過(guò)SPI....

圖4同步測(cè)量電路原理圖

式中：d為被測(cè)對(duì)象尺寸；DT為光闌間距；To為FPGA的晶振周期；K為比例系數(shù)。則被測(cè)對(duì)象尺寸可表示為：采用同步測(cè)量方式，同時(shí)測(cè)量被測(cè)對(duì)象尺寸與光闌間距尺寸，通過(guò)計(jì)算未知尺寸與已知尺寸的比值來(lái)求出未知尺寸，可將因掃描電機(jī)速度波動(dòng)及環(huán)境溫度、供電電壓波動(dòng)對(duì)測(cè)量精度的影響減小至最小。....

本文編號(hào)：3903785