《激光位移传感器》PPT课件.ppt

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1、1激光位移传感器—CD5系列郑耀涛2一、激光位移传感器简介激光位移传感器可精确非接触测量被测物体的位置、位移等变化，主要应用于检测物体的位移、厚度、振动、距离、直径等几何量。激光位移传感器是利用激光的高方向性、高单色性和高亮度等特点实现无接触测量。激光位移传感器就是利用激光的这些优点制成的新型测量仪表，它的出现，使位移测量的精度、可靠性得到极大的提高，也为非接触位移测量提供了有效的测量方法。3二、激光位移传感器测量原理1.激光三角法测量原理半导体激光器1被镜片2聚焦到被测物体6。反射光被镜片3收集，投射到CCD阵列4上;信号处理器5通过三角函数计算阵列4上的光点位置得到距物

2、体的距离。激光发射器通过镜头将可见红色激光射向物体表面，经物体反射的激光通过接受器镜头，被内部的CCD线性相机接受，根据不同的距离，CCD线性相机可以在不同的角度下“看见”这个光点。4二、激光位移传感器测量原理根据这个角度即得知激光和相机之间的距离，数字信号处理器就能计算出传感器和被测物之间的距离。同时，光束在接收元件的位置通过模拟和数字电路处理，并通过微处理器分析，计算出相应的输出值，并在用户设定的模拟量窗口内，按比例输出标准数据信号。如果使用开关量输出，则在设定的窗口内导通，窗口之外截止。另外，模拟量与开关量输出可设置独立检测窗口。5二、激光位移传感器测量原理激光位移传

3、感器采用回波分析原理来测量距离可以达到一定程度的精度。传感器内部是由处理器单元、回波处理单元、激光发射器、激光接收器等部分组成。2.激光回波分析法测量原理6二、激光位移传感器测量原理激光位移传感器通过激光发射器每秒发射一百万个脉冲到检测物并返回至接收器，处理器计算激光脉冲遇到检测物并返回接收器所需时间，以此计算出距离值，该输出值是将上千次的测量结果进行的平均输出。即所谓的脉冲时间法测量的。激光回波分析法适合于长距离检测，但测量精度相对于激光三角测量法要低，最远检测距离可达250m。7三、CD5系列激光位移传感器简介1.最长工作距离2000mm2.最高线性度0.05%3.最大

4、量程1000mm4.满量程最高采样10KHZ8三、CD5系列激光位移传感器简介5.各种不同CD5系列位移传感器及参数9三、CD5系列激光位移传感器简介10四、激光位移传感器应用1.测旋转体跳动2.仿生肌肉形变3.冲击试验4.材料变形11四、激光位移传感器应用5.板材厚度6.机械臂定位7.振动台试验8.磨损量测量9.铁路检测10.涂胶厚度11.形状测量12四、激光位移传感器应注意的问题1.激光位移传感器中接收器件PSD和CCD对比PSD以进入光线元件的整个光点分布来决定光点的中心，并以此作为目标物体的位置。CCD则会对每个像素点检测光点的光量分布之峰值，并将其识别为目标物体的

5、位置。因此，CCD可以不管光点的光量分布，而提供稳定且高精度的位移测量。13四、激光位移传感器应注意的问题2.激光位移传感器中各角度问题如图，α为垂直线与接收透镜光轴的夹角,β为接收透镜光轴与光点检测器之间的夹角。θ为接收透镜光学系统的横向放大率。应满足Scheimpfly条件：tanα=θtanβα一般取30度到60度β一般取30度到50度14四、激光位移传感器应注意的问题接收透镜与光点检测器所组成的整形系统中，作用是将激光器发出的光束汇聚在工作范围内，使汇聚的光斑尽量小而均匀。一般接收透镜选用柱面镜或者非球面镜。α越小，成像透镜接收到的散射光强度越大，但角度过小对探测器

6、分辨率要求及制作工艺上都有较高难度，要综合考虑选取的α值。15四、激光位移传感器应注意的问题3.激光位移传感器在测量厚度中的方法及应该注意的问题方法1：在激光探头的检测过程，先扫描标准块，将上下表面标定为零点基准面，再用激光探头测量出板材厚度与标准样块(量块)的差值，该差值信号由传感器的扩展模块(控制器)采集后，通过和差运算，得到板材厚度的绝对值。16四、激光位移传感器应注意的问题和其它传感器测厚一样，要实现精密测厚需要注意以下条件，否则再好的传感器也测不准。保证测量准确性的条件是：两个传感器发射光束必须同轴，以及两个传感器扫描必须同步。同轴是靠安装实现，而同步要靠选择有同

7、步端激光传感器。安装使两个激光同轴，不但确保被测体同一位置上的厚度，同时降低了被测体倾斜带来的误差。精密测厚，选精密激光位移传感器很重要，但如果两个传感器不能同步工作，安装不同轴，则根本测不准。17四、激光位移传感器应注意的问题方法2：CD5系列测量透明物体厚度无需连接控制器即可独立检测玻璃的表面并测量其厚度18四、激光位移传感器应注意的问题4.激光位移传感器测头的选择直射式：接收散射及漫反射光，用于表面粗糙度不太高的物体。19四、激光位移传感器应注意的问题斜射式：接收正反射光，用于表面粗糙度近于镜面的被测物。20