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1 譯文 激光測(cè)徑儀的發(fā)展 Daisuke Knono 測(cè)徑儀大至分激光掃描測(cè)徑儀 CCD 投影測(cè)徑儀 激光衍射測(cè)徑儀 其中前 兩者都屬光學(xué)的幾何原理 后者為利用光學(xué)的波動(dòng)原理 CCD 投影測(cè)量徑儀 由于電機(jī)速度畢竟有限 而且掃描的平行光帶不太容易 保證 再加上現(xiàn)在平行光管與 CCD 的技術(shù)的發(fā)展 現(xiàn)在很多企業(yè)開始采用 CCD 成像法測(cè)量直徑 在國(guó)內(nèi)以上海歐勒在這方面做得較早 其光源采用波長(zhǎng)較長(zhǎng) 的紅外光 抗干擾較強(qiáng) 由于少了許多機(jī)械件 所以設(shè)備較穩(wěn)定可靠 但 CCD 成像受相素的制約 在精度上不太容易拓展 特別是大直徑的物體測(cè)量 但又 不能太細(xì) 太細(xì)會(huì)有掃描測(cè)徑儀相同的問題 激光衍射測(cè)徑儀 利用衍射原理測(cè)量細(xì)線的直徑 此技術(shù)與前兩項(xiàng)剛好相 反 只適用于測(cè)小直徑的細(xì)絲 而且越細(xì)越好 因?yàn)榇思夹g(shù)是利用衍射原理 理論只有當(dāng)波長(zhǎng)與被測(cè)物相近或大于被測(cè)長(zhǎng)物時(shí)衍射最明顯 據(jù)網(wǎng)上查詢 目 前輝煌在這方面處于領(lǐng)先地位 其產(chǎn)品在測(cè)量 5um 到 300um 的細(xì)絲是沒問題的 根據(jù)其廣告宣傳最大可以測(cè)量到 500um 其精度由于限于標(biāo)準(zhǔn)樣件和測(cè)試環(huán)境 的影響 現(xiàn)在只有 0 2um 左右 但其重復(fù)精度相當(dāng)高 這是細(xì)絲測(cè)徑儀的一個(gè) 發(fā)展方向 在大直徑測(cè)量方面 據(jù)廣告資料顯示 現(xiàn)在市場(chǎng)上明銳做的測(cè)徑儀最大已 經(jīng)可以測(cè)量 400mm 而真尚有測(cè)徑儀通過多傳感器協(xié)同工作也可測(cè)直徑高達(dá) 500mm 上海共久電氣有限公司測(cè)徑儀通過雙光路邊緣測(cè)量原理 已經(jīng)實(shí)現(xiàn) 1600mm 最大外徑測(cè)量 并以在大型管道行業(yè)投入應(yīng)用 大直徑測(cè)量主要有兩個(gè) 方向 一個(gè)是通過雙鏡頭實(shí)現(xiàn) 但這樣會(huì)犧牲一些小直徑的測(cè)量范圍 另一種 是通過單鏡片實(shí)現(xiàn) 但這樣對(duì)鏡頭的加工難度和質(zhì)量保證及成本控制上提出較 大要求 2 測(cè)量原理 目前 國(guó)內(nèi)比較常用的兩種非接觸測(cè)量方法 一種是基于 CCD 器件接收光 信號(hào)的測(cè)量方法 另一種是激光掃描測(cè)量方法 兩種方法各有各的優(yōu)勢(shì)以及劣 勢(shì) 下面讓我們來看看他們的基本工作原理 第一種測(cè)量原理 CCD 尺寸測(cè)量 CCD 尺寸測(cè)量系統(tǒng)基本都由 CCD 像傳感器 光學(xué)系統(tǒng) 微機(jī)數(shù)據(jù)采集和處理 系統(tǒng)組成 我們先來看一下采用 CCD 測(cè)量的基本原理 線陣 CCD 平行光法進(jìn)行非接觸測(cè)量的基本原理 將線陣 CCD 置于平行光路 被測(cè)物放于 CCD 前方光路中 射向 CCD 的光就被物體擋住一部分 因此 CCD 輸 出的信號(hào)就有一個(gè)凹口 顯然 凹口的寬度與物體的尺寸有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系 我們利用數(shù)字電路設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)處理就很容易的得到凹口對(duì)應(yīng)的 CCD 像元數(shù) 從而計(jì)算出被測(cè)物體的尺寸 但是我們也很容易的發(fā)現(xiàn)一個(gè)問題 這種測(cè)量方 法要求 CCD 光敏區(qū)的長(zhǎng)度大于被測(cè)物體的尺寸 而大尺寸的 CCD 特別昂貴 所 以必須通過其他方法來實(shí)現(xiàn)光的接收 CCD 尺寸測(cè)量基本原理 顯然 CCD 接收法它具有一些獨(dú)特的一般機(jī)械式 光學(xué)式 電磁式測(cè)量?jī)x無(wú) 法比擬的優(yōu)點(diǎn) 這與 CCD 本身的自掃描高分辨率高靈敏度結(jié)構(gòu)緊湊位置準(zhǔn)確的 特性密切相關(guān) 其中關(guān)鍵的技術(shù)就是光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和 CCD 輸出視頻信號(hào)的采 集與處理 但是也存在著很多常見的問題 諸如結(jié)構(gòu)復(fù)雜 成本高等缺點(diǎn) 下 面讓我們來看一下 CCD 測(cè)量的方法有哪些缺點(diǎn) 1 采用 CCD 接收然后轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的方法 測(cè)量的精度受限于 CCD 像元 的大小 我們知道 CCD 像元不管哪個(gè)部位接收到光 都會(huì)將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)化 成電信號(hào) 從而制約了 CCD 測(cè)量方法的測(cè)量精度 當(dāng)然我們也可以采用盡量小 的 CCD 像元 使它的測(cè)量誤差盡量減小 但我們也知道 CCD 的像元越小 CCD 的成本就越高 這是一個(gè)沒辦法回避的矛 2 同時(shí) 由于我們知道 CCD 光敏區(qū)一般為 28mm 這就直接限制了被測(cè)物 體的大小 系統(tǒng)的型號(hào)受限 3 3 衍射 我們知道衍射在精密測(cè)量中是無(wú)法回避的問題 而在這里我們的 CCD 像元不是連續(xù)的 是一個(gè)一個(gè)像元互相緊密排列組成的 而由于衍射造成 的光的傳播不是直線的 結(jié)果就很容易出現(xiàn)很大的誤差 第二種測(cè)量原理 激光掃描測(cè)量 激光掃描測(cè)徑儀系統(tǒng)采用激光器發(fā)出的光束通過多面體掃描轉(zhuǎn)鏡和掃描光 學(xué)系統(tǒng)后 形成與光軸平行的連續(xù)高速掃描光束 對(duì)被置于測(cè)量區(qū)域的的工件 進(jìn)行高速掃描 并由放在工件對(duì)面的光電接收器接收 投射到光電光電接收器 上的光線在光束掃描工件時(shí)被遮斷 所以通過分析光電接受器輸出的信號(hào) 可 獲得與工件直徑有關(guān)系的數(shù)據(jù) 為保證測(cè)量的高精度以及可靠性 光掃描計(jì)量 系統(tǒng)必須滿足以下三點(diǎn)基本要求 1 激光束應(yīng)垂直照射被測(cè)物體表面 2 光束必須對(duì)物體表面做勻速直線掃描運(yùn)動(dòng) 3 掃描時(shí)間必須測(cè)的很準(zhǔn)確 而在現(xiàn)實(shí)情況下 掃描速度并不是常數(shù) 而是隨掃描轉(zhuǎn)鏡的角位移的變化 而變化 這樣就會(huì)產(chǎn)生原理誤差 綜上所述 我們可以看出 使用 CCD 進(jìn)行測(cè)量的這種方法有它的優(yōu)點(diǎn) 但 同時(shí)也有它自己無(wú)法克服的缺點(diǎn) 再看利用激光掃描測(cè)量直徑的方法 雖然會(huì) 出現(xiàn)如掃描速度達(dá)不到均勻而產(chǎn)生的原理誤差 但是我們可以利用算法的不同 降低這部分誤差