激光位移传感器在角度测量中的应用.pdf

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1、2010年第29卷第6期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)131激光位移传感器在角度测量中的应用朱万彬，钟俊一，莫仁芸(1．中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学重点实验室，吉林长春130033；2．中国科学院研究生院，北京100039)摘要：激光位移传感器因其较高的测量精度和非接触测量特性，可应用在很多方面，将其用在测量工件的角度上能够实现角度的高精度测量。通过步进电机带动激光位移传感器扫描二面角的2个面，然后对测量的数据采用Matlab程序做最小二乘拟合，得到

2、二面角两边的斜率，从而求出角度。实验中采用的位移传感器分辨率为0．3p,m，导轨和步进电机重复定位精度高于3m，则测量角度的精度高于1”。关键词：角度测量；激光位移传感器；最小二乘拟合；精度中图分类号：TP212．14文献标识码：B文章编号：1000-9787(2010)06--0131--03ApplicationoflaserdisplacementsensorinmeasurementofangleZHUWan．bin，ZHONGJun，MORen．yun，。(1．StateKeylaboratoryofAppliedO

3、ptics，ChangchunInstituteofOptics，FineMechanicsandPhysics，ChineseAcademyofScience，Changchun130033，China；2．GraduateSchoolofChineseAcademyofScience，Beijing100039，China)Abstract：Laserdisplacementsensorcanbeusedinmanyareasbecauseofitshighprecisionandnon-contactmeasuringc

4、haracteristics．Itisusedinmeasurementofangleoftheworkpieceandcanachievedhigh—precisionanglemeasurement．Thelaserdisplacementsensorsteppermotorisdrivedbyscandihedralangleoftheworkpiece．Least-squa,’PfittingiscarriedoutbyMatlabtogettheslopeoftheangle，thentheangleisequate

5、d．Theresolutionofdisplm‘etnentsensorusedintheexperimentis0．3m，therepetitionlocalizationprecisionofrailandsteppermotorsis3txm．theprecisionofmeasuringanglesishigherthanl．Keywords：anglemeasurement；laserdisplacementsensor；least—squaresfitting；precision0引言还有光电编码器法、衍射法、圆光

6、栅法、激光干涉法等。这角度测量是计量科学的重要组成部分，特别是微些方法中的很多方法在小角度精密测量中已经成功应用，小角度的测量在精密加工、航空航天、军事和通信等许多领并得到了较高的测量精度和测量灵敏度，通过适当的改进域都具有极其重要的意义和作用。对于角度的测量可以分还可对360。整周角度进行测量。为接触式和非接触式测量，近年虽然非接触式测量角度虽激光位移传感器是一种高精度测量位移的传感器J，然逐渐成为主流，但是要获得高精度的角度测量值，则仍需本文将其应用在角度测量中来，实现高精度角度的测量。要采用接触式测量。接触式测量是测量头

7、与工件表面的某1激光位移传感器测量角度原理一个点接触进行测量，沿着工件形状进行扫描，可在短时间激光位移传感器测量角度系统组成如图l所示。内高密度地获得大量点数，测量点数越多，越能获得更为正步进电机带动激光位移传感器向右移动，传感器每前确的形状参数，主要采用三坐标机进行测量。非接触测量进一步，激光位移传感器可以得出一个距离值，最终可以扫则有其独特优点，如，测量速度快，与工件非接触，这可以避描出二面角的形状。免对工件的划伤。图2给出了激光位移传感器测量角度的基本原理图。本文只探讨非接触式光学测量方法，对于光学测角方所求角度由直线A

8、和A组成，激光位移传感器沿着轴法，除了大家熟知的光学分度头法和多面棱体法外，常用向右移动，可以测量出多个距离值，最终可以求出A和A收稿日期：2O1O_o4_o7基金项目：吉林省科技发展计划资助项目(20080339)132传感器与微系统第29卷2激光位移传感器角度测量精度估计