激光半焦斑边缘检出技术研究

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1、国防科技大学学报JOURNALOFNATIONALUNIVERSITYOFDEFENSETECHNOLOGY第19卷第4期　　1997年8月Vol.19No.4X激光半焦斑边缘检出技术研究吕海宝　谌廷政　周卫红　王跃科　颜树华　黄　锐　楚兴春(国防科技大学机械电子工程与仪器系　长沙　410073)摘　要　本文介绍了一种新的边缘定位方法激光半焦斑边缘检出法。这种方法综合运用了多种技术,如自适应跟踪补偿技术、激光调制和调制幅值补偿技术、微分定点采样技术以及步进电机步距细分技术等,从而达到了较高的边缘检出精度。文章还给出了激光半焦斑边缘检出的理论模型和计算机仿真结果,并介绍了一个采用激光半焦斑边缘检

2、出技术的测径系统。关键词　激光,半焦斑,边缘检出,计算机仿真,测径分类号　TN247ResearchoftheTechnologyforEdgeCheckoutUsingLaserHalf-focusLuHaibaoShenTingzhengZhouWeihongWangYuekeYanShuhuaHuangRuiChuXingchun(DepartmentofMechatronicsEngineeringandInstruments,NUDT,Changsha,410073)AbstractInthispaper,anewmethodforedgecheckoutLaserHalf-focu

3、slo-catingmethodisintroduced.Manycomprehensivetechniqueshavebeenusedtoensurehighprecisionofedgecheckout,suchasselfadaptivetrackingtechniqueforcompensa-tion,lasermodulatingandmodulatedamplitudecompensatingtechnique,fixedpointsamplingtechniquethroughdifferentialandfinedividingtechniqueforstepmotor.Ath

4、eoraticalmodelforedgecheckoutusinglaserhalf-focusanditsresultofcomputersimulatingarealsogiven.Intheend,asystemofmeasuringdiameteradoptingthistech-nologyisdescribed.KeyWordslaser,half-focus,edgecheckout,computersimulating,measuringdi-ameter长期以来,测量界开发出了多种边缘检出技术,研究总结了多种边缘检出算法。在光[1]电检测领域中,采用平行光入射的半光强边缘检

5、出法是一种传统的测量方法。这种方法的优点是简单易行、成本不高。但因半光强点的准确定位难度很大,所以,采用半光强边缘X国防科研试验技术基金资助1996年12月5日收稿81[2,3]检出的测量系统始终在低精度徘徊。我们通过理论建模和计算机仿真,找到了提高半光强边缘定位灵敏度的关键,同时在总体实施上采用多种技术的综合,来保证其检出精度,从而成功地开发出一种新的边缘检出技术激光半焦斑边缘检出技术。利用这种技术构成的测径系统,稳定可靠且性价比高。1　建模与仿真1.1　建模利用激光束沿待测工件径向扫描的过程如图1所示。图中,阴影部分为挡光面积,D为工件直径,x为光斑中心的横向坐标量,a为激光光斑的半径。设

6、四个图中阴影部分的光强大小分别为Ia、Ib、Ic、Id。图1(a)为0

7、Ipdr(3)ûxûraûD+xûIc=I0-∫2rõarccosõIpdr(4)D+xraûx+DûId=∫2rõarccosõIpdr(5)ûx+Dûr82由此可以写出光电接收器接收到的光强表达式为I0x>a或x<-(D+a)I0-Ia0