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1、年坛矗三维几何量非接触测量技术中国测试技术研究院测量仪器研究所江舟周建瑜陈德金覃欣三维几何量非接触式测量是光电检测技术、先进自动控制理论、计算机控制技术和精密机械相结合的产物,采用激光跟踪技术是实现动态跟踪测量最有发展前途的研究方向之一。、。成对应点的坐标值。连续式数据采法数字摄影法视觉等各种方,,集速度比触发式有了很大提高如英法在不同领域有不同应用红外线法国一公司推出的一适用于温度的非接触式测量电涡高速数字扫描机,其扫描速流法适用于振源的振幅非接触式测,。,度可达点精度可达林量在三维几何量测量领域使用较接多的是激光法、白光法和数字照相法。触式测量技术的发
2、展虽然已,我所目前经非常成熟但这类方法还不足以满正主要致力于激光三足现代科学技术的发展和要求。角法和激光干涉法的三维几何量的江舟。硕,目前的研究方向为非基于计算机视觉的非接触式测非接触式测量士研究生,。接触式侧及伺服控制。自年从量是现代测试技术的一个重要分支激光三角法事,工作以来作为主要研究人员完成科这种方法是以现代光学为基础融激光三角法是激光视觉测量方““技部项目三维测切削机电器系统合电子学、计算机图像学、信息处理法的基础,也是激光在工业测量中一设计,成都市经济委员会软件发展专项,应“和计算机视觉等科学技术为一体的种应用较典型的测量方法用非常基于嵌入软核
3、的三坐标测。,。机控制核心,。现代测量技术相对于传统的接触广泛其原理如图所示,激光式测量方法它具有很多优点非接器发出的光线经会聚透触、扫描速度快可达点、镜聚焦后入射到被测物体表面,三维几何量测量的传统方法是扫描精度高、对细微部分的扫描精度物体移动或者表面变化导致入射光,。。接触式测量其数据采集方式分为触也不受影响现代三维几何量测量点沿着入射光轴移动接受透镜。,发式和连续式两种触发式数据采的研究工作已经越来越集中到基于接受来自入射光点的散射光并将其,。成像在集利用触发式探针进行探测每次接机器视觉的非接触式测量上光点位置探测器或触被测物体的表面就获得一个轮廓者
4、的敏感面上。若光点在成,,非接触式测方法’数据然后再横向移动一个间距采像面上有位移时按式可求出集相邻的轮廓数据,最后构筑整个表非接触测量根据测量原理的不被测的位移。,,面的线框模型连续式数据采集利同其测量方法也多种多样即使是护大火七,加一厂用采样头的探针沿着被测物体表面同样的测量原理也因其使用的特性,。,刁以某一切向速度移动产生对应各坐不同而呈现差异非接触测量方法式中为激光束光轴和接收透镜光标偏移量的电流或电压信号,并转换有电涡流法、红外线法、激光法、白光轴的交点到接收透镜前主面的距离·肮空制造技术,年第期。,。。。。。。、精密洲量与侧试,,。为接收透镜后
5、主面到成像面中心定值可以作为测量的基准频率气而生解决了工程现场应用的需要。的距离为激光束光轴与接收透几一几另一部分通过分光镜的峡激光干涉跟踪动态测量的方法。,。的习镜光轴之间的夹角处频率为几的光束完全反射是激光技术在测试领域的最新应用,经滤光器变为线偏振光几投射到利用这种测量方法建立的激光跟踪固定棱镜城后并反射到分光镜峡干涉测量系统很好地满足了无导轨的处。频率为几的光束折射经滤柔性测量、实时动态跟踪测量等新要,,。光器变为线偏振光几折射到可动棱求具有非常广阔的应用前景后也,镜从反射到分光镜的处激光跟踪测量系统通常由激光两者产生相干光束。若城移动,则干涉仪、
6、目标镜猫眼和激光跟踪反射光发生变化而产生多普勒效应,器部分组成,激光跟踪器是整个测。,其频差为多普勒频差乃量系统非常关键的组成部分只有通频率厂二丸士乙的反射光与频过它才能使千涉仪发出的光束随着圈激光三角法光路圈,经被测目标的,率为几的反射光在处汇合后运动而改变方向保证测检偏,,与参考光束我所已经将基于数字照相法和器投入光电器件得到测量量光束能从目标镜返回激光频率测几一士乙的光电流,这进行干涉,完成对被测物体的跟踪,三角法的系统成功融合到小型忆,,。手动测量机上组成一套完整的非接路光电流与经光电元件后得到频实现动态测量激光跟踪器的有效触式坐标测,差为蕃的光量
7、系统并且已经拥有相当数量的客户。电流,同时经激光三角法的缺点是只能在较放大器放大后小量程内实现高精度测,,量并且对被进入计算机,测物体的表面有一定的要求即被测经减法器和计。,物体表面散射光的能力足够强数器即可算激光干涉法。出差值乙,激光干涉测量法能够解决大量并按下式计程、高精度的测量要求。由于激光的算出可动棱镜相干性单色性好,利的移动速用光的干涉原城,圈理以光源的波长或频率为长度基度和移动距双颇激光千涉光路,能够在大准量程范围内达到很高的离。精度我所致力于研制以波长为长,一,二油’跟踪速度和跟踪精度决定着整个测。‘争箫。度基准的双频激光千涉仪双频激量系统的
8、工作性能和测量精度、。’光干涉仪的测量原理如图所示。记,激光跟踪器
