激光三角法测量原理可有效应用于三维曲面的非接触精密测量,测量数据的统计处理结果直接关系到测量精度的提高,同时也与测量系统结构、被测物体特性及环境条件等因素有关。从激光三角法的测量机理出发,针对易拉罐罐盖开启口压痕残余厚度测量中影响测量的关键问题进行分析和研究,包括激光光点尺寸、激光散斑、精细结构、被测物体表面的光泽、颜色等。
随着现代工业的不断发展,对各种罐盖容器表面微小刻痕测量的质量要求越来越高,根据原理的不同,可分为接触式测量和非接触式测量。接触式测量方法发展比较成熟,但有其局限性。非接触测量是罐盖容器测量的发展方向,其中的光学非接触测量法是一个非常活跃的研究领域。目前常见的非接触光学测头有:激光三角法测头、激光聚焦测头、光栅测头等。相对其他测量方法而言,激光三角法测量系统在物体形貌检测以及物体体积测量当中得到广泛的应用,它具有大的偏置距离和大的测量范围,对待测表面要求较低,不仅适合小件物体的轮廓测量,也非常适合大型物体的形貌体积测量,而且测量系统的结构非常简单,维护非常方便,是一种高速、高效、高精度、具有广阔应用前景的非接触测量方法。 根据测量方式,位移传感器可分为接触式和非接触式。非接触式可避免出现剐蹭状况,提高产品良率。光电位移传感器技术指导
激光三角法原理激光三角法原理框图如图所示,由光源发出的一束激光照射在待测物体平面上,通过反射之后在检测器上成像。当物体表面的位置发生改变时,其所成的像在检测器上也发生相应的位移。通过像移和实际位移之间的关系式,真实的物位移可以由对像移的检测和计算得到,计算公式为:
x=ax'/(bsinθ-x'cosθ)(1)
式中:x,x'分别是被测物位移和光敏器件上像斑的位移;a,b,θ是系统的结构参数,是根据具体使用要求而选定的。由此可见精确地测量X7就可以得到被测物体的位移量,这就是激光三角法测量位移的原理。 高精度位移传感器技术指导激光位移传感器的使用需要注意安全事项,避免对视觉和皮肤造成伤害。
激光位移传感器可以帮助制造商在生产过程中及时发现和解决问题,提高生产效率和质量。例如,在半导体制造中,激光位移传感器可以用于检测芯片的厚度和变形,确保芯片的质量和性能。在制药行业中,激光位移传感器可以用于检测药品的质量和成分,确保药品的有效性和安全性。激光位移传感器在制造业中的应用也在不断地拓展和延伸。例如,在3D打印中,激光位移传感器可以用于测量打印材料的厚度和变形,确保打印的质量和精度。在机器人制造中,激光位移传感器可以用于测量机器人的移动和姿态,确保机器人的精度和安全性能。因此,激光位移传感器在制造业中的应用前景广阔,具有重要的研究价值和实际意义。总之,激光位移传感器在精密制造等行业中具有广泛的应用,可以帮助制造商在生产过程中及时发现和解决问题,提高生产效率和质量。激光位移传感器的研究和发展将继续推动制造业的创新和进步,为人们的生活和工作带来更多的便利和创造力。
采用激光三角法测量易拉罐罐盖开启口压痕的残余厚度时,要求不仅能测量生产线上易拉罐罐盖开启口刻痕的残余厚度,而且还要对易拉盖模具的磨损情况进行评估。此时,激光三角法的测量精度除了会受到散斑的影响外,还会受到精细结构对测量精度的影响。激光三角法测量的重要假定是发射光束始终与被测物体表面法线方向一致,约定被测表面上入射光点处的法线与入射光方向不重合时称被测表面发生了倾斜,其夹角称为倾斜角E53。当用激光束照射易拉盖的开启口刻痕的斜面和拐角时,被测物表面与入射光不是垂直的,即被测面发生了倾斜。此时,即便物光点的位移与垂直入射时相同,但由于被测面的倾斜改变了散射光的光场相对于接收透镜的空间分布,使得电荷耦合器件(CCD)上会聚光斑的光能质心的位置相对于垂直入射时发生了改变,因而CCD的输出不再与垂直入射式相同。在此情形下,若仍使用垂直入射时的标定曲线来确认位移,必然会产生误差。这就是精细结构对测量精度的主要影响。不同品牌和型号的激光位移传感器在精度、测量范围、分辨率、抗干扰能力等方面有所不同。
压缩机在承受载荷时会发生微小变形,变形的大小将直接影响零部件之间的装配以及余隙容积等,因此准确测试结构的变形对结构设计验证至关重要。测试与分析结构微变形的方法有很多种[1-8],传统常用的是千分表(如图1所示)测试,通过机械探针接触被测物体表面,读取表盘的指针获得结构的变形量,该方法的精度可以达到1um,但是千分表在使用过程中存在一些缺陷:首先,探针必须与被测物体接触,而对某些复杂结构的待测表面,不太容易将探针伸进去;其次,千分表是靠人工读数,当结构变形比较快时(如振动),人工读数是很难实现的。因此,在这样的背景下,需要开发新的测试方法来解决这些问题。本文应用激光三角位移传感器(如图2所示)一套位移测试系统,该系统很好地解决了千分表存在的缺陷,实现了非接触式快速测试,同时通过数据采集卡和软件系统可以快速记录测试数据,并且在软件里面快速进行数据处理,提取有价值的信息。激光位移传感器基于激光干涉的原理进行测量,可达亚微米级的精度水平。高速位移传感器原理
选择合适的激光位移传感器需要考虑精度、灵敏度、分辨率、响应速度以及测量范围等因素。光电位移传感器技术指导
当以一端孑L轴线为基准来求同轴度时,此时对于测量装置的测量精度要求非常高,因为当孔间距大时,同轴度误差受测量误差的影响很大。如图2所示,在左侧基准圆柱上测量两个截面圆,构造一条直线。假设基准圆柱上两测量截面间的距离较小,距离为10mm,而基准圆柱一截面与被测圆柱一截面间的距离较大,距离为100mm,即该检测方案的同轴度对采样点的敏感系数很大。如果基准圆柱第二截面圆的圆心有5“m的测量误差,则测量轴线到达被检截面时已偏离了5μmxl00/10=50μm。此时即使被检轴线与基准轴线完全同轴,同轴度误差的测量结果也会有接近2μm×50=100μm的误差。所以,对于减速器轴承孔这种“短基准、长距离”的同轴度检测问题来说,测量误差容易被放大。实际中,应以两轴承孔的公共轴线作为基准,然后分别求得两端轴线的两端点到基准轴线的距离,四者距离中的最大值的2倍作为减速器两端轴承孔的同轴度。该测量方法类似于传统的芯轴检测方式,也类似于零件的装配过程,同时也避免了测量误差放大的现象产生。光电位移传感器技术指导