“激光測微儀”技術(shù)說明書

“激光測微儀”技術(shù)說明書一、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、在線測量是非常重要的應(yīng)用領(lǐng)域，它可以完成許多用接觸式測量手段無法完成的檢測任務(wù)。普通的光學(xué)測量在大地測繪、建筑工程方面有悠久的應(yīng)用歷史，其中距離測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，人們開始激光與三角測量的原理相結(jié)合，形成了激光三角測距器。它的優(yōu)點是精度高，不受被測物的材料、質(zhì)地、型狀、反射率的限制。從白色到黑色，從金屬到陶瓷、塑料都可以測量。

激光三角法位移測量的原理是，用一束激光以某一角度聚焦在被測物體表面，然后從另一角度對物體表面上的激光光斑進行成像，物體表面激光照射點的位置高度不同，所接受散射或反射光線的角度也不同，用CCD光電探測器測出光斑像的位置，就可以計算出主光線的角度，從而計算出物體表面激光照射點的位置高度。當(dāng)物體沿激光線方向發(fā)生移動時，測量結(jié)果就將發(fā)生改變，從而實現(xiàn)用激光測量物體的位移。過去，由于成本和體積等問題的限制，其應(yīng)用未能普及。隨著近年來電子技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是半導(dǎo)體激光器和CCD等圖象探測用電子芯片的發(fā)展，激光三角側(cè)距器在性能改進的同時，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，從實驗室走向?qū)嶋H。

圖1、激光三角法工作原理示意圖

圖2、激光三角測微儀（LT77d型）實物圖

二、主要技術(shù)指標(biāo)注：表中L1和L2的意義參見圖1注：可根據(jù)客戶的特殊使用要求，為客戶制造特殊量程，精度及形狀的測感器*用于電機軸測量的是LT77d型

三、儀器工作方式與功能：1）

通過“RS-232”串行口接計算機工作一般計算機顯示測量數(shù)據(jù)界面如下圖，也可按用戶要求設(shè)計顯示畫面和數(shù)據(jù)處理功能。

圖3數(shù)據(jù)界面2）

脫離計算機，接獨立的信號處理器工作，用LED數(shù)碼管顯示測量數(shù)據(jù)，如下圖4

圖4電源面板并可輸出電壓或電流信號用于控制其他設(shè)備；

四、儀器基本應(yīng)用方法圖示1、單測量頭工作（1）、安裝在特定的工作臺上：可用于實驗室計量

將被測工件置于導(dǎo)軌工作臺上，測微頭激光照射在工件上待測部位，記錄測量高度值，移動導(dǎo)軌，改變工件上的測量部位，記錄新的測量高度值，處理后可得需要的工件尺寸特性結(jié)果。（2）、安裝在生產(chǎn)線上：用于產(chǎn)品的尺寸檢驗

（3）、安裝在機器設(shè)備上：用于設(shè)備上特定尺寸檢驗

（4）物體（電機軸）震動幅度測量

（5）雙測量頭工作*用于板材、帶材厚度的在線測量

*用于軟質(zhì)材園柱棒工件直徑的非接觸測量

*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，故測微頭要傾斜安置，使反射光進入測量窗口（如下圖）

附件電機軸振動量測量裝置的設(shè)計要求與操作要求1）、電機軸方向與激光測微儀測量平面垂直。電機與激光測微儀安裝相對關(guān)系如下圖。激光測微儀測量平面是指由出射激光線與測量窗中心點所決定的平面。激光測微儀實際外形尺寸請參考設(shè)計圖紙。

2）、激光在電機軸上的照射點位置應(yīng)可調(diào)節(jié)。這可以用調(diào)節(jié)測微儀的高度y實現(xiàn)。調(diào)節(jié)的目的是改變電機軸表面對激光的反射方向，使進入測量窗中心的光強度合適。如果激光正對電機軸，則大部分激光將按原方向反射，進入測量窗中心的光強度將太小，測微儀的曝光時間將不得不延長，從而降低了測量速度；反之，如果激光偏離電機軸中心并使反射光直射向測量窗中心，進入測量窗的光強度將太大，則測微儀的曝光時間即使調(diào)節(jié)到最短也可能仍存在信號強度飽和問題，導(dǎo)致測量誤差。因此，在測量裝置的設(shè)計中，一定要考慮實現(xiàn)測微儀高度的調(diào)節(jié)，或電機軸高度的相對調(diào)節(jié)。同時，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。3）、電機定位塊應(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電機，當(dāng)它們都定位于同一個“電機定位塊”后，電機軸的表面到激光測微儀的距離必然不同，如果差距太大，就有可能導(dǎo)致被測表面離開有效測量區(qū)域，造成信號質(zhì)量差甚至無信號，因此，當(dāng)被測電機尺寸差別較大時，應(yīng)更換“電機定位塊”，或者調(diào)節(jié)激光測微儀的測距x（見上圖）。4）、激光測微儀的操作方法激光測微儀的操作方法非常簡單，在被測電機固定到位后，只需按電源面板上的‘F’鍵（見圖4電源面板），大約1.1秒鐘，測量結(jié)果將在LED數(shù)碼管上顯示出來。之所以需要一定的時間測量，是因為激光測微儀需要在電機軸盡可能慢速旋轉(zhuǎn)若干圈的過程中，采集足夠多個軸表面位置的數(shù)據(jù)，然后利用這些數(shù)據(jù)計算出被測表面的振動量。在實際生產(chǎn)中，‘F’鍵也可以用外接的開關(guān)代替。如果整個測量過程是計算機控制的，則也可以在被測電機自動固定到位后，由計算機發(fā)出開始測量的指令。5)、電機轉(zhuǎn)速的限制由于激光測微儀的單次測量周期中的曝光時間大約是20毫秒，因此電機轉(zhuǎn)速不能太快，以在20毫秒內(nèi)不轉(zhuǎn)過30度為好，即轉(zhuǎn)速<(p/6弧度/20ms)=25/6轉(zhuǎn)/秒@4轉(zhuǎn)/秒。（6）電機軸表面的清潔要求由于光學(xué)測量是非接觸測量，如果電機