激光非接触测量在码盘安装调试中的应用

摘要

针对目前在码盘安装调试中，轴向端跳检测主要采用接触测量方式，容易使探针划伤码道，造成信号失真，径向偏心检测时间较长等缺点，本文采用非接触测量方法成功的克服了码盘安装调试中所遇到的困难。 首先介绍了光学三角法的测量原理，并且对线阵CCD的基本工作原理进行了研究。以此为基础采用半导体激光器作为光源，设计了光学聚焦系统、成像系统和机械系统，完成了以线阵CCD作为光电转换器件，微处理器作为控制核心的非接触式光电测量系统。 测量系统以直射式光学三角法为基本测量原理，采用线阵CCD作为光电转换器件，并通过数据采集卡与计算机相连，此系统主要以计算机作为显示控制中心，对目标进行测量。本文详细论述了如何对测头的结构进行设计，对系统中存在的非线性进行补偿，分析激光光强、测量光束直径及光斑形状对测量精度的影响，并且根据测量系统的误差来源，提出相应的改进方案。 CCD作为测量系统的光电转换器件，它是由高密度的光敏单元构成的，普通CCD每个像元大小由几微米到十几微米，但当测量精度要求很高时，仪器的分辨率将受到像元间距的限制，因此本文从算法的角度提出了一种提高线阵CCD精度的方法，实现了对CCD的细分，使仪器的分辨率提高了一个数量级。 本系统除可用于码盘的安装调试外，还可测量物体微位移、物体表面形貌及物体厚度，有很大的实用价值。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表索引

声明及长春光学精密机械与物理研究所硕士学位论文原创性声明

第一章绪论

1.1引言

1.2非接触测量发展概况

1.2.1激光检测

1.2.2红外探测

1.3光学三角法的历史与现状

1.3.1点光源入射

1.3.2线光源入射

1.3.3栅光源入射

1.4目前码盘安装调试的方法

1.5选题的理论依据

1.6本文研究的主要内容

第二章光学三角法测量原理

2.1引言

2.2直射式光学三角法测量原理

2.3斜射式三角法测量原理

2.4直射式三角法与斜射式三角法测量特点

第三章光学系统设计

3.1引言

3.2光源的选择

3.3聚焦系统及成像系统的设计

3.3.1聚焦透镜的设计

3.3.2成像透镜的设计

3.4光电转换器件的选择

3.4.1 PSD简介

3.4.2 CCD简介

3.5实验小结

第四章CCD细分方法研究

4.1引言

4.2常用CCD细分方法

4.2.1质心法

4.2.2抛物线拟合法

4.2.3高斯内插法

4.2.4十字丝法

4.2.5推广的矩心算法

第五章实验数据处理与误差分析

5.1引言

5.2测量仪的标定

5.3实验数据处理

5.4误差源分析

5.4.1光学成像系统

5.4.2光源光强、光束大小及光斑形状

5.5仪器的改进

第六章总结

参考文献

刘维简历

刘维在攻读硕士学位期间发表的论文目录

致谢