激光三角法在物面倾斜时的测量误差研究.pdf

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1、28传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2015年第34卷第2期DOI：10．13873／J．1000-9787(2015)02-0028-02激光三角法在物面倾斜时的测量误差研究李冬冬，王永强，许增朴，周聪玲(天津科技大学机械工程学院。天津300222)摘要：相比传统的触针式测量，激光位移传感器因其高精度和非接触式测量的优点，在机械工程中已广泛使用。鉴于激光三角法的设计原理，当工件产生倾斜角时，激光位移传感器会产生误差。通过激光位移传感器、精密电移台、精密旋转台构建了实验测量系统，对测量数据使用Matlab进行分析

2、，所用电移台的重复精度小于5txm，测得了不同倾斜角度下激光传感器的误差，用最小二乘法拟合进行了误差补偿。实验证明：误差标定后，激光传感器在测量倾斜物面时仍能保证高精度。关键词：激光三角法；倾斜角；误差分析；最小二乘法中图分类号：TP274文献标识码：A文章编号：1000--9787(2015)02-0028-02RIt-IesearCn●0nmeaSUrement·errorwh-i-l-ework_pi-ecesurt一ace●-l●-ll·●l·-ISincliningDylasettriangulationLIDong—dong，WANGYong—qiang，X

3、UZeng—pu，ZHOUCong-ling(CoHegeofMechanicalEngineering，TianjinUniversityofScience&Technology，Tianjin300222，China)Abstract：Comparedwithtraditionaltouchmeasurement，laserdisplacementsensorhasbeenwidelyusedinmechanicalengineeringforitshighprecisionandpropertyofnon—contactmeasurement．Accordingt

4、odesignprincipleoflasertriangulation，laserdisplacementsensorwillproduceerrorswhenthereisaslantangleovertheworkpiece．Tosolvethisproblem，buildanexperimentalmeasurementsystembyusingalaserdisplacementsensor，apreciseelectricdisplacementplatformandpreciserotaryplatform；analyzemeasurementdatasb

5、yMatlab；repeatabilityofelectricdisplacementplatformislessthan5mobtainerrorsunderdifferentslantangles，andemployleastsquaresfittingforerorcompensation．Experimentverifythatlaserdisplacementsensorcanstillensurehighprecisioninmeasuringinclinedplaneofobjectswithslantanglesaftererrorcalibration

6、．Keywords：lasertriangulation；inclinedangle；erroranalysis；leastsquaresmethod0引言心之间的关系，推导出了理想模型的方程。，还有学者定汽车变速箱中的倒角齿轮是传动系统中的关键部件，性研究了激光测量系统的误差J，但不足以满足应用要倒角轮廓的精度是评价齿轮加工的重要数据。测量方法主求，因此，需要进一步研究激光三角法测量倾斜角度时的误要分为接触式和非接触式两种，接触式测量是采用坐标测差。量机的探针触划齿轮倒角的表面，沿轮廓进行扫描采集数本文采用激光三角法，用激光位移传感器进行测量，结据点，测量精度高但容易

7、划伤工件表面。非接触测量现在果表明：激光传感器在测量倾斜物面时仍能保证测量精度。已有多种方法，其测量速度快、避免划伤工件等特点，使其1激光位移传感器测量原理应用越来越广泛，如视觉图像处理法、光干涉法等。由于齿直射式激光三角法测量原理如图1所示，激光器发射轮倒角是平面尖角，存在一个倾斜角度，激光位移传感器的光线，经过会聚透镜后入射到被测物体的表面，物体移动或精度是指当待测面与发射光线垂直测量时的精度，而当平者表面形状发生改变后会导致光斑沿着入射光轴移动。若面有倾斜时会产生一定的误差，在精密测量中不能忽略。光斑在探测器光敏面上移动，利用相似三