高速CCD激光位移传感器

介绍了一种用于高速测量的CCD激光位移传感器测量系统,可用于高速、实时地测量运动物体的位移或高速振动。传感器测量系统由光学系统7、500像元的高速线阵CCD、转换速率达40 MHz的高速ADC、高速缓存FIFO、比较器筛选电路、CPLD时钟驱动电路、像元脉冲计数器和数字信号处理器(DSP)构成。系统采用自适应控制方法,通过调节激光的发射频率和输出电流强度来调节发射激光光强,从而适应各种被测对象和外界环境条件。采用特殊设计的比较器筛选电路来控制FIFO对高速A/D采样数据的存储和DSP对高速FIFO中数据的读取,使FIFO只存储CCD输出的有效像元信号,从而减轻DSP数据处理的负担,实现对CCD传感器信号的采集与处理同时进行,满足高速测量的需要。实验结果表明,数据转换速率可达40 M,最小采样间隔时间为0.1 ms,位移分辨率为0.01 mm,重复性为±0.01 mm。

基于激光位移传感器的厚度测量校准系统设计及应用

为了提高钢板厚度校准的精度和安全性,针对传统接触式测厚仪精度低和射线类测厚仪存在辐射风险的问题,设计了一种基于激光位移传感器的差分非接触厚度测量校准系统。该系统采用差分测量结构,将激光位移传感器分别放置在待测钢板的顶部和底部,通过对传感器数据的采样和计算,实现钢板厚度的准确测量。硬件电路方面采用了STM32核心芯片进行设计,系统软件部分进行了相应的优化设计。试验后,系统重复性精度可达±0.1%,测量允许误差优于±0.05%,同时测量漂移控制在钢板厚度的±0.1%范围内。该系统不仅显著提高了测量精度,同时有效降低了测量过程中的安全风险,在钢板生产和加工领域具有重要的指导意义和应用价值。

激光位移传感器动态幅值校准研究

针对目前激光位移传感器校准所存在的精度低、校准局限性大等诸多问题,本文提出了一种激光位移传感器动态幅值校准的方法。本校准方法首先采用电磁振动台激励标准结构件进行量级放大,以产生特定高频的大位移振幅;然后基于多普勒效应的激光测振仪测得的位移作为标准量,对激光位移传感器的动态幅值进行校准;最后通过一系列不同共振频率的标准结构件对不同频率下的位移振幅校准进行试验研究。研究结果表明:与现有技术相比较,本文提出的激光位移传感器动态幅值校准方法可对激光位移传感器不同频率下的动态幅值进行精确校准,对工程实际应用具有重要价值。

优化非线性误差的激光位移传感器测距仿真

激光位移传感器需要具有高精度和高分辨率的测量能力,以满足实际应用的需求,为此提出一种优化非线性误差的激光位移传感器测距方法。在物联网环境下,通过双目视觉系统得到激光位移传感器光束的光斑位置,采用最小二乘法拟合光束直线得到光束方向参数,同时利用激光位移传感器的数值求解零点位置,实现距离测量。由于测距过程中存在非线性固有误差,为此引入BP神经网络对激光位移传感器的测距误差展开训练,完成位移误差补偿。仿真结果表明,所提方法可以有效降低激光位移传感器测距误差,同时还可以有效缩短测距耗时。

线激光位移传感器在烟支空头检测上的应用

激光位移传感器是一种检测效率非常高的激光测距传感器,具有检测精度高、响应速度快、稳定性强的优点。本文通过合理的设计,成功将线激光位移传感器应用在ZJ17卷烟机上,实现了激光位移传感器对烟支空头的在线检测。

基于激光位移传感器的预对准方法分析

阐述设计的一种基于高精度激光位移传感器实现预对准的方法,并分析晶圆边缘扫描特征对晶圆圆心定位精度误差的主要影响因素。为进一步探究原因,同时测试工件台水平度、采样频率和扫描路径对晶圆扫描结果的影响,验证了使用激光位移传感器实现激光退火前预对准的有效性、稳定性。

基于激光干涉仪的线位移传感器自动校准装置的设计

传统的线位移传感器校准方法在实际应用中存在一些局限性,例如无法消除固有误差、环境因素影响等。因此,研究设计新的校准装置对于提高线位移传感器的精度和可靠性至关重要。目标是设计一种高精度、可靠性强的校准装置,以减小线位移传感器的固有误差并提高其测量准确性。通过对不同的校准装置和技术的研究和比较,探索了最佳的校准方案,并进行了实验验证。

激光位移传感器技术在道路工程中的应用与研究

本文研究了激光位移传感器技术的发展背景与现状,重点探讨了基于对称反向布置的激光位移传感器设计及其在道路工程中的应用。文章首先介绍了激光位移传感器的基本原理与结构,分析了现有传感器在道路应用中的局限性。随后,提出了一种新型结构,并详细描述了其设计思路、实现方法以及在消除误差方面的优势。文章还涉及了硬件设计与实现、软件设计与开发、系统调试与误差分析等方面。最后,探讨了激光位移传感器在道路检测、桥梁结构监测等方面的应用,并展望了其未来发展方向。

基于激光位移传感器的可视化表面粗糙度测量系统

表面粗糙度是表面微观几何形状误差,它是评价材料加工质量的一个重要参量。传统接触式测量表面粗糙度容易造成表面划伤,且测量速度低,不适合在线测量,而非接触式测量方法能够克服上述不足。本文设计了一种基于激光位移传感器的非接触式表面粗糙度测量系统,对设定区域扫描,实现对物体表面微观变化的在线检测,通过分析反射光强的变化,获得物体表面形貌变化及偏差信息。该系统采用MP340单片机进行数据处理,借助可视化人机交互界面实时监测被测物体表面状态结果。实验测试表明,系统原理直观,测试数据精确可靠,抗背景光干扰能力强,轴向检测范围在1~80µm的测量,精度小于5µm,为实际应用提供一种技术参考。

激光位移传感器中线阵CCD驱动方法的设计

针对CCD在激光位移传感器中的应用,介绍了一种基于CPLD的线阵CCD驱动方法。对TCD1703C型号的CCD工作时序做了分析,设计了独特的时序产生方法,使CCD的扫描频率可在四种频率间切换,最高达10 MHz。采用Verilog语言编写了驱动代码,结合Modelsim、Timequest等EDA工具进行时序检查与约束。针对CCD信号峰值随扫描频率变化而变化的特点,设计了基于程控放大器的信号处理电路。最后搭建了测试系统,对该驱动方法进行实验验证。实验结果表明测试系统在四种扫描频率下都能正常工作,获得的CCD信号合适,满足激光位移传感器的应用需求。

激光对CCD及CMOS图像传感器的损伤阈值研究

针对激光对CCD及CMOS图像传感器的干扰损伤进行了理论分析和实验研究.实验测量出常压及真空条件下1064nm激光对CCD及CMOS图像传感器的干扰阈值、损伤阈值及完全损坏阈值.实验结果表明,CCD或CMOS图像传感器的各种阈值在常压和真空两种不同条件下的差别不明显.实验结果还显示,无论在常压还是在真空条件下,CCD比CMOS更容易受到激光的干扰和损伤甚至严重损坏;而CMOS相机具有很好的抗干扰和抗损伤能力.

激光辐照CCD图象传感器局部的破坏效应研究

研究了激光辐照ＣＣＤ图象传感器局部时，ＣＣＤ工作性能的变化；测量了连续波激光辐照下ＣＣＤ的饱和阈值（分别对１０６０ｎｍ和６３２．８ｎｍ）及脉冲激光辐照下的破坏阈值；分析了造成饱和及破坏的机理；用一维绝热边界条件热模型计算热饱和阈值。

透镜形式对激光位移传感器精度影响的研究

在试验研究基础上，分析了物镜形式对激光位移传感器测量精度的影响，讨论了图象处理的阈值确定方法．采用３σ准则和样本平均降低了光源不稳定对精确度的影响．认为在采用三次样条拟合定标曲线的前提下，可用单片透镜代替非球面透镜．

激光位移传感器在自由曲面测量中的应用

以点激光位移传感器(HL-C211BE)为对象,研究它在自由曲面测量中的应用。针对激光位移传感器因测点倾角代入的测量误差,提出了一个可以量化的倾角误差模型。基于直射式点激光三角法原理,分析了激光光路的几何关系,从会聚光斑光能质心发生的偏移推导出倾角误差模型。随后,用高精度激光干涉仪和正弦规对激光位移传感器进行校对实验,并用误差模型对测量结果进行补偿。结果显示,补偿后激光位移传感器的测量精度得到明显提高。对一非球面凸透镜进行了实验测量,得到了自由曲面测点倾角的计算方法,并用倾角误差模型修正了测量数据。实验结果表明,量化的倾角误差模型可以将激光位移传感器的测量误差控制到小于10μm,满足激光位移传感器在自由曲面测量中应用的要求。

基于线阵CCD的新型微位移传感器的研究

常用的激光三角法微位移传感器适用于直线位移测量,不适用于微小角位移的动态测量。因此研制了一种新型的基于线阵CCD的微小角位移传感器,采用平行光斜射式激光三角法,由准直透镜、聚焦透镜及光栏等光学器件、高速线阵CCD及由CPLD、信号发生电路和采样保持电路等构成的实时信号处理电路组成,具有结构简单,线性度好,灵敏度高,测量频率高,分辨率高和实时性好等特点;介绍了其结构和工作原理,实验测试其特性,并将其应用于高频电—机械转换器动态特性的测量。研究表明该传感器的最大量程为0.2rad,分辨率为0.0002rad,最高测量频率为10kHz,可应用于高频电—机械转换器等元件的微小角位移的特性的动态检测。

基于线阵CCD的高精度位移传感器前端设计

为了实现对微小位移的高精度非接触测量,设计了一种基于线阵CCD的高精度位移传感器前端模块。运用激光三角测量法设计了光学镜头,利用FPGA产生线阵CCD所需的驱动时序,CCD输出的一维视频信号经过前置电路处理后得到稳定的模拟信号,供数字电路进行处理。系统具有结构简单、体积小、输出信号稳定、分辨率高、测量精度高等特点。实验测试表明,该传感器前端模块输出模拟信号稳定,干扰小,计算得到最大量程为±15 mm,精度可达到20?m,能广泛应用于微小位移的精密测量。

基于时间参考点的差动式线阵CCD位移传感器

为了将线阵CCD应用于实际工程的大尺寸位移测量,利用线阵CCD像元空间与输出时间的对应关系,提出了一种差动式测量的线阵CCD位移传感器测量系统。分析了线阵CCD位移测量存在的问题,结合线阵CCD中像元空间与驱动脉冲之间的对应关系,提出一种以时间为参考点的差动式测量方法。该方法用两个空间上对齐、时间上错开半个积分周期的线阵CCD检测透光挡板上等间距分布的透光光线的位置变化;通过计算两个CCD上输出光信号的时间差,用匀速扫描测量原理实现对空间位移的测量。用雷尼绍激光干涉仪对所研制的线阵CCD位移传感器进行了校准,结果显示:在有效测量范围(600.05mm)内,经过修正后的测量误差可控制在±2μm以内,验证了用差动法实现线阵CCD大尺寸精密位移测量的可行性。

基于激光位移传感器的角焊缝位姿检测

针对工字梁、箱梁等焊接结构自动化生产中工件偏移和偏转问题,提出了一种基于激光位移传感器的角焊缝位姿检测方法。建立了角焊缝位姿的弧长模型,分析了角焊缝位姿对弧长的影响规律;基于傅里叶分析,提出了角焊缝位姿解耦算法,实现了对角焊缝横向偏差、纵向偏差、坡口角度和工件偏转角度的检测;通过对存在坡口间隙和定位焊缝的角焊缝进行位姿检测试验。结果表明,所提出方法具有检测误差小、抗干扰能力强等优点,在焊接自动化生产中具有良好的应用前景。

高精度激光三角位移传感器的技术现状

三角测量法是一种传统的位移测量方法。随着激光器、光电探测器和计算机的发展,三角测量法有了很多新的进展和应用。对激光三角位移测量系统进行概述和讨论。根据光线的不同入射方式激光三角位移传感器主要分为两种:直入射式和斜入射式。分别介绍了这两种方法的测量原理,并对它们各自的特点进行了比较。最后阐述了高精度激光三角位移传感器的应用方向及发展趋势。

基于球形目标的激光位移传感器光束方向标定

搭建了非接触式的三坐标测量系统以便精密测量三维型面。将激光位移传感器通过具有两个回转轴的回转体安装在测量机的Z轴上,从而可根据待测表面的形状来调整传感器的方位。为了使传感器在各个方位上实现测量功能,提出了基于球形目标的光束方向标定方法,并详细阐述了其数学原理。标定时,驱动测量机使传感器分别沿测量机的X,Y和Z轴做等间距步进,根据步长和激光束长度的变化建立方程组求解出激光束所在直线的单位方向向量。最后,多次测量尺寸参数已知的六面体标准块规,检验了该测量系统的重复性。结果显示,该系统的测量不确定度为0.048mm;测量另一直径已知的被测球时,传感器在各个方位上的误差小于0.05mm,表明所提出的标定方法使测量系统达到了逆向工程的使用要求。得到的数据表明,本文所提出的方法有较高的标定精度和较好的重复性,为实现三维型面的快速扫描测量奠定了基础。