北京百思佳特公司 劉靜銷(xiāo)售熱線(xiàn)：激光測(cè)微儀 一、儀器的技術(shù)原理 自60年代激光產(chǎn)生以后，其高方向性

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北京百思佳特公司 劉靜

銷(xiāo)售熱線(xiàn)：

激光測(cè)微儀
一、儀器的技術(shù)原理
自60年代激光產(chǎn)生以后，其高方向性和高亮度的優(yōu)越性就一直吸引著人們不斷探索它在各方面的應(yīng)用，其中，工業(yè)生產(chǎn)中的非接觸、在線(xiàn)測(cè)量是非常重要的應(yīng)用領(lǐng)域，它可以完成許多用接觸式測(cè)量手段無(wú)法完成的檢測(cè)任務(wù)。普通的光學(xué)測(cè)量在大地測(cè)繪、建筑工程方面有悠久的應(yīng)用歷史，其中距離測(cè)量的方法就是利用基本的三角幾何學(xué)。在80年代末90年代初，人們開(kāi)始激光與三角測(cè)量的原理相結(jié)合，形成了激光三角測(cè)距器。它的優(yōu)點(diǎn)是精度高，不受被測(cè)物的材料、質(zhì)地、型狀、反射率的限制。從白色到黑色，從金屬到陶瓷、塑料都可以測(cè)量。
激光三角法位移測(cè)量的原理是，用一束激光以某一角度聚焦在被測(cè)物體表面，然后從另一角度對(duì)物體表面上的激光光斑進(jìn)行成像，物體表面激光照射點(diǎn)的位置高度不同，所接受散射或反射光線(xiàn)的角度也不同，用CCD光電探測(cè)器測(cè)出光斑像的位置，就可以計(jì)算出主光線(xiàn)的角度，從而計(jì)算出物體表面激光照射點(diǎn)的位置高度。 當(dāng)物體沿激光線(xiàn)方向發(fā)生移動(dòng)時(shí)，測(cè)量結(jié)果就將發(fā)生改變，從而實(shí)現(xiàn)用激光測(cè)量物體的位移。過(guò)去，由于成本和體積等問(wèn)題的限制，其應(yīng)用未能普及。隨著近年來(lái)電子技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是半導(dǎo)體激光器和CCD等圖象探測(cè)用電子芯片的發(fā)展，激光三角側(cè)距器在性能改進(jìn)的同時(shí)，體積不斷縮小，成本不斷降低，正逐步從研究走向?qū)嶋H應(yīng)用，從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嶋H。
二、主要技術(shù)指標(biāo)
量程：10mm
測(cè)量范圍：L1=33mm L2=43mm
分辨率：0.01mm
精度：±0.02mm
光源波長(zhǎng):0.65mm
光針直徑:~50mm
頻響 ：<50Hz
工作溫度 ：0~40℃
激光防護(hù)等級(jí) ：3B
電源電壓 ：220v
三、儀器工作方式與功能：
1） 通過(guò)“RS-232”串行口接計(jì)算機(jī)工作
一般計(jì)算機(jī)顯示測(cè)量數(shù)據(jù)界面如下圖，也可按用戶(hù)要求設(shè)計(jì)顯示畫(huà)面和數(shù)據(jù)處理功能。在下圖中，有一個(gè)框是顯示CCD波型的，它是一個(gè)向下的脈沖，它表示的意思是：被測(cè)表面對(duì)光的反射率的大小，脈沖寬大則表示反射率強(qiáng)，脈沖窄小則表示反射率弱，這可以通過(guò)控制器上的靈敏度來(lái)調(diào)節(jié)，順時(shí)鐘靈敏度大，逆時(shí)鐘靈敏度小，把脈沖調(diào)節(jié)成一個(gè)窄脈沖，這樣可以提高測(cè)量精度
2） 脫離計(jì)算機(jī)，接的信號(hào)處理器工作，用LED數(shù)碼管顯示測(cè)量數(shù)據(jù)，如下圖4
3） 測(cè)微儀的前面板上有三個(gè)接線(xiàn)柱（它是供模擬信號(hào)輸出的，一般不用）兩個(gè)按鍵，一個(gè)靈敏度旋扭和一個(gè)電源開(kāi)關(guān)。
（1）顯示循環(huán)按鍵：每按一次向下翻，依次顯示的是字符：“555”；（1）通道1的數(shù)據(jù)；（2）通道2的數(shù)據(jù)；（1+2）通道1+通道2的數(shù)據(jù)；（1-2）通道1-通道2的數(shù)據(jù)。
（2）F鍵，主要是用來(lái)清“0”。
（3）三個(gè)接線(xiàn)柱：可輸出電壓或電流信號(hào)用于控制其他設(shè)備
4) LED數(shù)碼管顯示的是相對(duì)于“0”點(diǎn)的數(shù)值，“0”點(diǎn)在L1到L2的中間，（詳情見(jiàn)上述工作原理部分）。儀器上電后就自動(dòng)顯示通道1的數(shù)據(jù)。
5）在單測(cè)頭工作時(shí)，用顯示循環(huán)按鍵，將顯示狀態(tài)置為“（2）”，則，這時(shí)F鍵為清“0”鍵，（意為，將當(dāng)前值設(shè)為0，則以后的顯示值為相對(duì)新“0“的值）
四、儀器基本應(yīng)用方法
1、單測(cè)量頭工作
（1）、安裝在特定的工作臺(tái)上：可用于實(shí)驗(yàn)室計(jì)量
將被測(cè)工件置于導(dǎo)軌工作臺(tái)上，測(cè)微頭激光照射在工件上待測(cè)部位，記錄測(cè)量高度值，移動(dòng)導(dǎo)軌，改變工件上的測(cè)量部位，記錄新的測(cè)量高度值，處理后可得需要的工件尺寸特性結(jié)果。
（2）、安裝在生產(chǎn)線(xiàn)上：用于產(chǎn)品的尺寸檢驗(yàn)
（3）、安裝在機(jī)器設(shè)備上：用于設(shè)備上特定尺寸檢驗(yàn)
（4）物體（電機(jī)軸）震動(dòng)幅度測(cè)量
（5）雙測(cè)量頭工作
*用于板材、帶材厚度的在線(xiàn)測(cè)量
*用于軟質(zhì)材園柱棒工件直徑的非接觸測(cè)量
*用于鏡面物體（例如玻璃平板或液面）
由于鏡面物體的散射光太弱，因此只能利用表面的反射光成像，故測(cè)微頭要傾斜安置，使反射光進(jìn)入測(cè)量窗口
附件
電機(jī)軸振動(dòng)量測(cè)量裝置的設(shè)計(jì)要求與操作要求
1）、電機(jī)軸方向與激光測(cè)微儀測(cè)量平面垂直。
電機(jī)與激光測(cè)微儀安裝相對(duì)關(guān)系如下圖。激光測(cè)微儀測(cè)量平面是指由出射激光線(xiàn)與測(cè)量窗中心點(diǎn)所決定的平面。激光測(cè)微儀實(shí)際外形尺寸請(qǐng)參考設(shè)計(jì)圖紙。
2）、激光在電機(jī)軸上的照射點(diǎn)位置應(yīng)可調(diào)節(jié)。
這可以用調(diào)節(jié)測(cè)微儀的高度y實(shí)現(xiàn)。調(diào)節(jié)的目的是改變電機(jī)軸表面對(duì)激光的反射方向，使進(jìn)入測(cè)量窗中心的光強(qiáng)度合適。
如果激光正對(duì)電機(jī)軸，則大部分激光將按原方向反射，進(jìn)入測(cè)量窗中心的光強(qiáng)度將太小，測(cè)微儀的曝光時(shí)間將不得不延長(zhǎng)，從而降低了測(cè)量速度；反之，如果激光偏離電機(jī)軸中心并使反射光直射向測(cè)量窗中心，進(jìn)入測(cè)量窗的光強(qiáng)度將太大，則測(cè)微儀的曝光時(shí)間即使調(diào)節(jié)到短也可能仍存在信號(hào)強(qiáng)度飽和問(wèn)題，導(dǎo)致測(cè)量誤差。
因此，在測(cè)量裝置的設(shè)計(jì)中，一定要考慮實(shí)現(xiàn)測(cè)微儀高度的調(diào)節(jié)，或電機(jī)軸高度的相對(duì)調(diào)節(jié)。同時(shí)，一旦調(diào)節(jié)好了，還應(yīng)可以將位置鎖定，以免在以后的生產(chǎn)中發(fā)生變動(dòng)。
3）、電機(jī)定位塊應(yīng)可更換或可調(diào)節(jié)
由于在生產(chǎn)中，存在不同外殼尺寸的被測(cè)電機(jī)，當(dāng)它們都定位于同一個(gè)“電機(jī)定位塊”后，電機(jī)軸的表面到激光測(cè)微儀的距離必然不同，如果差距太大，就有可能導(dǎo)致被測(cè)表面離開(kāi)有效測(cè)量區(qū)域，造成信號(hào)質(zhì)量差甚至無(wú)信號(hào)，因此，當(dāng)被測(cè)電機(jī)尺寸差別較大時(shí)，應(yīng)更換“電機(jī)定位塊”，或者調(diào)節(jié)激光測(cè)微儀的測(cè)距x（見(jiàn)上圖）。
4）、激光測(cè)微儀的操作方法
激光測(cè)微儀的操作方法非常簡(jiǎn)單，在被測(cè)電機(jī)固定到位后，只需按電源面板上的‘F’鍵（見(jiàn)圖4電源面板），大約1.1秒鐘，測(cè)量結(jié)果將在LED上顯示出來(lái)。之所以需要一定的時(shí)間測(cè)量，是因?yàn)榧す鉁y(cè)微儀需要在電機(jī)軸盡可能慢速旋轉(zhuǎn)若干圈的過(guò)程中，采集足夠多個(gè)軸表面位置的數(shù)據(jù)，然后利用這些數(shù)據(jù)計(jì)算出被測(cè)表面的振動(dòng)量。
在實(shí)際生產(chǎn)中，‘F’鍵也可以用外接的開(kāi)關(guān)代替。如果整個(gè)測(cè)量過(guò)程是計(jì)算機(jī)控制的，則也可以在被測(cè)電機(jī)自動(dòng)固定到位后，由計(jì)算機(jī)發(fā)出開(kāi)始測(cè)量的指令。
5)、電機(jī)轉(zhuǎn)速的限制
由于激光測(cè)微儀的單次測(cè)量周期中的曝光時(shí)間大約是20毫秒，因此電機(jī)轉(zhuǎn)速不能太快，以在20毫秒內(nèi)不轉(zhuǎn)過(guò)30度為好，即轉(zhuǎn)速<(p/6弧度/20ms)=25/6轉(zhuǎn)/秒@4轉(zhuǎn)/秒。
（6）電機(jī)軸表面的清潔要求
由于光學(xué)測(cè)量是非接觸測(cè)量，如果電機(jī)軸表面有異物，即使宏觀上看是微小的顆粒或油膜，則也將被作為實(shí)際電機(jī)軸的輪廓被測(cè)量，導(dǎo)致誤差。這一特點(diǎn)與傳統(tǒng)觸針式測(cè)量方法不同，因?yàn)橛|針的力可以將這些異物排開(kāi)，基本不受影響。因此，光學(xué)測(cè)量時(shí)，電機(jī)軸表面要求沒(méi)有異物污染。

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