基于表面补光与前沿触发的激光位移传感器的研究

摘要

基于三角法激光位移传感器由于非接触测量，在工业生产中得到越来越广泛的应用，但被测工件表面特性、传感器的光源质量、光学系统质量、CCD器件特性和信号处理方法与算法等很多因素对其测量精度有较大的影响，因此如何提高这类激光传感器的测量精度和扩展其适用范围成为此领域的研究的重点。 本文首先介绍了基于三角法激光位移传感器的原理与基本构成，分析了影响传感器测量精度与适用范围的因素，例如被测物表面特性、光源质量、光学系统与光学探测器件等。研究了这些因素对CCD接收信号的影响特点。在此基础上，本文提出了“饱和信号前沿触发”和“实时表面补光”技术的设计方案，并制作了相应的激光位移传感器，其设计量程为80mm，工作距离190mm。实验结果表明这两种设计可以对不同特性表面进行精确测量，相比同等条件下未采用这两种设计的激光位移传感器，一次标定后对不同表面进行测量，其测量精度从±6mm分别提升到±1.5mm与±0.6mm。

目录

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致谢

1绪论

1.1基于三角法激光位移传感器的发展及现状

1.2国内外研究概况

1.3本论文主要内容

2基于三角法的激光位移传感器

2.1基本原理

2.2组成单元

2.2.1光源

2.2.2探测器

2.2.3光学元器件

2.2.4机械部分

3影响传感器性能的因素分析

3.1被测表面物理特性

3.2激光器输出特性

3.3光学系统

3.4探测器件CCD

3.5信号处理方法

3.6小结

4基于饱和信号前沿触发的激光位移传感器设计与实现

4.1概述

4.2传感器设计

4.2.1光路设计

4.2.2电路设计

4.2.3数据处理

4.3实验结果与分析

4.3.1实验设计

4.3.2实验步骤

4.3.3结果与分析

4.4结论

5基于实时表面补光技术的激光位移传感器设计与实现

5.1概述

5.2传感器设计

5.2.1光路设计

5.2.2电路设计

5.2.3数据处理

5.3实验结果与分析

5.3.1实验设计

5.3.2实验步骤

5.3.3结果与分析

5.4结论

6总结

参考文献

附录

作者简历