光電檢測技術(shù)及應用講作徐熙平.ppt

1、光電尺寸檢測技術(shù)及應用,報 告 人： 徐熙平,報告內(nèi)容,一、光電檢測技術(shù)概述 二、光電尺寸檢測現(xiàn)狀 三、我校開展的主要研究工作 四、綜合檢測方面的應用 五、涉及知識結(jié)構(gòu),1.1 定義 光電檢測技術(shù)是光學與電子學技術(shù)有機結(jié)合而產(chǎn)生一門新檢測技術(shù)，他是利用電子技術(shù)對光信息進行檢測，并進一步傳遞、存儲、控制、計算和顯示等。 1.2 檢測對象 可以檢測一切能夠影響光量或光特性物理量。如位移、長度、角度、振動、力、壓力、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、溫度、流量、液位、濕度、濃度、成分及圖象等。 1.3 檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu),一、光電檢測技術(shù)概述,待測對象,光電傳感器,信號采集,信息處理,結(jié)果顯示,1.4 優(yōu)點 非接觸、響應速度高

2、、測量精度高、應用范圍廣。 光電檢測技術(shù)包含十分豐富的內(nèi)容，從光信息的獲得，光電轉(zhuǎn)換到電信號處理和智能化控制等方面，都有很大的差異，光電檢測也沒有固定的模式，同一個參數(shù)的測量也可以用不同的方法實現(xiàn)。關(guān)鍵是根據(jù)具體要求，設計并選擇能滿足檢測精度、檢測范圍、使用場合、操作難易、自動化水平等諸方面要求的最合理的方案。 現(xiàn)在國際上利用光電檢測方法進行各種幾何尺寸、形狀和形位誤差等參數(shù)的測量，采用的原理和方法也是多種多樣的。現(xiàn)就國外幾個有代表性的光電尺寸檢測儀器做以介紹。,一、光電檢測技術(shù)概述,2.1 徑向測量技術(shù),美國AEROEL公司采用激光掃描方法研制的ALS40型高精度在線非接觸式雷射測微儀。其主

3、要技術(shù)指標：測量范圍：0.223mm 分辨率:0.1m 測量精度: 0.2m 它非常適合下列產(chǎn)品的外徑徑向偏差值檢測:電力電纜線、擠壓成型產(chǎn)品、鋼棒和鋼管、抽拉加工線材、鋼索和鋼絲、磁性(漆包)線材、光纖、醫(yī)療管材等。,二、光電尺寸檢測現(xiàn)狀,AEROEL 公司采用光學分光法研制的ALS13XY型雙向測微儀 ， 測量范圍：0.110mm 分辨率:0.1m 重復精度: 0.3m 可同時測量相互垂直兩個方向的不圓度。,二、光電尺寸檢測現(xiàn)狀,日本Keyence公司生產(chǎn)的以線陣CCD為光電器件的尺寸檢測儀 高速線性CCD和遠心光學系統(tǒng) 每秒2400個樣本的高速取樣 重復性精度： 0.06m,二、光電尺寸

4、檢測現(xiàn)狀,LS-7030 型激光測微計 測量范圍0.330mm 測量精度2m 重復性0.15m,LS-7010 型激光測微計 測量范圍0.046mm 測量精度0.5m 重復性0.06m,日本Keyence公司研制的兩種測徑儀,二、光電尺寸檢測現(xiàn)狀,Tsi公司研制的Holix 系列激光掃描檢測儀測量原理,測量速度：1167-2833次/秒 精度：2.5m（單次） 7.5m（單次） 測量范圍：0.038-6.4mm 1.0-48.0mm,兩種測量系統(tǒng)（TS5000、2833型）,用于光纖生產(chǎn)線在線測量,二、光電尺寸檢測現(xiàn)狀,我國的光電檢測技術(shù)起步較晚，但發(fā)展迅速，經(jīng)過近二十年的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)有了長

5、足的進步。迄今為止，一大批新研制的光電檢測儀器已進入了實用階段，其中有相當數(shù)量的產(chǎn)品已達到了國際先進水平，并且正向著高度集成化、柔性化方向發(fā)展。 現(xiàn)就幾種有代表性的國內(nèi)檢測儀器做以介紹。,臺灣生產(chǎn)的Laser mike 雷射測徑儀,二、光電尺寸檢測現(xiàn)狀,西安達盛公司生產(chǎn)的測徑儀 測量范圍：0.525mm 測量精度: 0.01mm 測量速度: 10次/秒,二、光電尺寸檢測現(xiàn)狀,單向/雙向/便攜/旋轉(zhuǎn)四種類型 高掃描速度600次/秒 高重復性1m 最多可同時測量12個數(shù)據(jù)（外徑、縫）,北京SD1激光掃描測徑儀,二、光電尺寸檢測現(xiàn)狀,測量范圍： 0.230 mm 測量精度： 3m, 線性2m， 重復

6、性精度0.5m 顯示方式： 點陣液晶（19264）和7位LED數(shù)碼管 分 辨 率： 0.0001 mm 掃描速度： 1800次/秒,TLSM100激光掃描測微儀(北京時代集團),二、光電尺寸檢測現(xiàn)狀,主要技術(shù)指標: 單向 測量精度: 0.003mm 分辨率:0.001mm 測量范圍:130mm 雙向 測量精度: 0.002mm 分辨率:0.001mm 測量范圍:120mm,二、光電尺寸檢測現(xiàn)狀,激光測徑儀的自動測量和自動識別應用實例,二、光電尺寸檢測現(xiàn)狀,線性達到0.1 超長測量距離達到750mm（LK長距離系列） 分辨率:1m(LK-031) 測量不受色彩、表面材質(zhì)或離散光線所影響 30m直

7、徑激光射束光點,2.2 軸向測量技術(shù),日本Keyence公司研制的LK系統(tǒng)位移傳感器,二、光電尺寸檢測現(xiàn)狀,測量CD磁頭的跳動量,測量電路板芯片引腳排列,測量電路板芯片的相對高度,測量圓鐵薄片的厚度,國外典型廠家還有：美國Zygo公司，英國Renishaw公司，瑞士Zambach公司， 德國Zeiss和Opton公司，日本安立、三菱、松下公司等。,位移計的幾種應用方法,二、光電尺寸檢測現(xiàn)狀,2.3 光柵位移檢測技術(shù),直線光柵,圓光柵,二、光電尺寸檢測現(xiàn)狀,2.4 空間坐標檢測技術(shù),三坐標測量機,二、光電尺寸檢測現(xiàn)狀,橋式測量機,龍門式測量機,水平臂測量機,二、光電尺寸檢測現(xiàn)狀,車間型測量機,二

8、、光電尺寸檢測現(xiàn)狀,移動式（或柔性）坐標測量臂,二、光電尺寸檢測現(xiàn)狀,新一代ATOS坐標掃描儀,采用炭纖維框架，具有更好的機械穩(wěn)定性 采取新的相機安裝方式，提高操作穩(wěn)定性 在相機安裝架上集成激光測距點 穩(wěn)定的系統(tǒng)標定 減少系統(tǒng)標定的頻率 具有更高的精度,二、光電尺寸檢測現(xiàn)狀,掃描大型零件,二、光電尺寸檢測現(xiàn)狀,二、光電尺寸檢測現(xiàn)狀,掃描復雜零件,差別顯示 石膏 1911 / 原型 2005,原件 - 2005,石膏模型,掃描模型,二、光電尺寸檢測現(xiàn)狀,絕對激光跟蹤儀,二、光電尺寸檢測現(xiàn)狀,二、光電尺寸檢測現(xiàn)狀,全站儀與經(jīng)緯儀,二、光電尺寸檢測現(xiàn)狀,全站儀,經(jīng)緯儀,2.5 X射線探傷技術(shù),二、光

9、電尺寸檢測現(xiàn)狀,工作原理,X射線管,三、我校開展主要研究工作,激光掃描檢測技術(shù),三、我校開展主要研究工作,激光位移檢測技術(shù),三、我校開展主要研究工作,測量原理,模型分析,PSD輸出,三、我校開展主要研究工作,激光測距技術(shù),脈沖法激光測距,相位法激光測距,三、我校開展主要研究工作,透明材料厚度檢測系統(tǒng),設石英管的壁厚為,，根據(jù)幾何關(guān)系由OAB和OBC，可以求出BC值。,式中，,三、我校開展主要研究工作,三、我校開展主要研究工作,石英管壁厚光電在線檢測系統(tǒng)實物圖,測量系統(tǒng)主體,控制器,石英管,三、開展的主要研究工作,光柵直線位移檢測技術(shù),莫爾條紋原理圖,三、我校開展主要研究工作,條紋寬度：,放大倍數(shù)：,光柵角位移檢測技術(shù),光電軸角編碼器原理結(jié)構(gòu)圖,編碼器的碼盤形狀,三、我校開展主要研究工作,綜合檢測系統(tǒng),四、綜合檢測方面的應用,探頭結(jié)構(gòu),原理框圖,實物圖片,四、綜合檢測方面的應用,管道內(nèi)部疵病檢測系統(tǒng),曲臂光電綜合測量機總體結(jié)構(gòu)圖,四、綜合檢測方面的應用,激光圓度測量系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu),激光圓度儀,四、綜合檢測方面的應用,飛輪齒圈總成綜合測量機,飛輪齒圈總成圓跳動測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖,四、綜合檢測方面的應用,四、綜合檢測方面的應用,CCD成像檢測高溫變形測量系統(tǒng)的工作原理,激光掃描石英管綜合測量儀方案,四、綜合檢測方面的應用,五、涉及知識結(jié)構(gòu),機械,光學,電子學,機械原理,工程制圖,互