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1、目 录摘 要 .IAbstract.II1 绪论 .11.1 引言 .11.2 国内外研究现状与发展趋势 .11.3 研究的内容 .21.4 研究的目的与意义 .22 系统总体结构及工作原理 .42.1 系统总体设计 .42.2 系统工作原理 .52.3 测径仪的基本功能与主要技术指标 .53 高性能扫描光学系统 .63.1 光学系统原理分析 .63.2 f 透镜 .103.3 扫描接收光学系统 .123.4 多面体反射镜 .124 光电检 测系统 .154.1 激光扫描测径仪结构 .154.2 检测及 控制系统 .184.3 系统的抗干扰设计 .22毕业设计 (论文 )15 系统误差分析 .
2、245.1 基本参数对测量精度的影响 .245.2 误差分析 .255.3 提高仪器检测精度的途径 .296 结 论 .30致 谢 .31参考文献 .32I激光扫描测径系统研究摘 要随着机械 、电子、光学产业的迅速发展，对工件参数的精度要求也越来越高，传统的测量方法不能够实现各个方面的需要。激光扫描测径仪采用激光扫描方式，对生产线上回转体被测对象实现高速度、高精度、非接触测量。由于非接触的特点，对被测对象无任何干扰，因此非常适合热的、软的和运动的被测对象。激光扫描测径系统是一种基于光学技术、现代激光、电子学、计算机、精密机械等多学科技术于一体的在线检测系统。它是用可见激光作为光源，把被测对象的
3、几何尺寸经过扫描光学系统和光电变换系统转变成电信号，再由计算机进行实时数据处理，给出测量结果，并数字显示。本文完成了对测径仪的总体方案的研究学习，并对系统的工作原理和总体结构进行了论述。由 透镜构成的特殊光学系统的确定，光电变换f及微机控制与数据处理系统的确定，最后对激光在线扫描检测系统的精度进行了综合分析。关键字：激光扫描；在线测量；测量精度；自动测量毕业设计 (论文 )IIThe Research of Laser Scanned Measuring System for Diameter AbstractWith the rapid development of mechanics el
4、ectronics and optics industries, the precision requirement of work pieces parameters is increased. The traditional inspect instruments cant achieve some new requirement. Laser-scanned Measuring for the Diameter can measure circular objects on production line in high speed, high precision, and this m
5、easurement is untouched. Because of un-touching, there is no interference with the objects being measured. So it is fit for the moving or vibrating objects that may be hot or soft. Laser scanned Measuring for the Diameter system involved optics, laser, electronics, computer and mechanics etc, In the
6、 system, a visible laser is taken a sit slight source, the geometric parameter of the measured object is transformed into the electrical signals by a scanning optical system and an opto-electronic transformation system, the measured result is given and displayed by the computer real time data proces
7、sing. In the paper we expound the total structure design of the diameter measurement. The working principle and overall structure of the diameter measurement are introduced, the choose of optics principle, the special optical system which consist f- lens, and the choose of light to current inversion
8、 as well as computer control and data processing system. At last, the accurate of laser beam on line measuring instrument has been analyzed.Key words: Laser-scanned, on-line inspection, measuring accuracy, automatic measurement11 绪 论1.1 引言随着机械 、电子、光学产业的迅速发展，对工件参数的精度要求也越来越高，传统的测量方法不能够实现各个方面的需要。激光扫描测径
9、仪采用激光扫描方式，对生产线上回转体被测对象实现高速度、高精度、非接触测量。由于非接触的特点，对被测对象无任何干扰，因此非常适合热的、软的和运动的被测对象。激光扫描测径系统是一种基于光学技术、现代激光、电子学、计算机、精密机械等多学科技术于一体的在线检测系统，它是用可见激光作为光源，把被测对象的几何尺寸经过扫描光学系统和光电变换系统转变成电信号，再由计算机进行实时数据处理，给出测量结果，并数字显示。1.2 国内外研究现状与发展趋势目前，高新技术产业逐渐向技术密集型转轨，测试技术面临着越来越多的复杂问题，不但要有较高的测量速度及可靠性，而且还要向自动化、数字化、智能化方向发展。这必将使原有的静态
10、、接触测量转向动态、非接触、在线测量。激光扫描尺寸检测技术作为一种非常有效的非接触测量方法，在国内外被广泛的应用于工件尺寸的在线检测。在单向激光扫描方面，日本 Keyence 公司生产的产品，扫描式 Ls-7000 系列其测量范围为 0.330mm，测量精度为3m，外形尺寸为 325.5*91*38mm，取样速度为2400 次/S，当测量范围为 0.046mm 时，测量精度达0.5m，重复性精度为0.06m。美国 Beta Laser Mike 公司为了满足不同客户的使用要求，设计了不同测量范围和测量精度的单向激光扫描产品，如型号 510-195，其测量范围为 0.3850mm，重复性精度 0
11、.0005mm。美国 TSI 公司研制了一种新的检测仪表 SA5050，其测量范围为 1.048.0mm，测量速度达 1167 次/秒/轴，重复性精度为0.76m，线性度达到 0.01%。在双向激光扫描方面，美国 Beta Laser Mike 公司的直径测量仪器达到了当今激光扫描的最高水平之一，测量范围为 025mm 时，测量精度为1m，外形尺寸为380*360*80mm.。美国 TSI 公司现在制造了名叫 holix 量具的双直径激光扫描器，其所采用的全息激光扫描检测技术处于世界领先水平，使这种仪器成为世界上最好的直径测量量具，而不受已存在技术的限制，这种量具能达到每轴每秒 2833 次测量，采用这种专利技术，holix 量具可以在每次扫描时提供如今所能达到的最高精度。而其他量具必须在平均多次测量之后才能得出一个精确的量值。毕业设计 (论文 )2我国在光电检测技术研究方面起步较晚，但发展迅速，从八十年代末、九十年代初国内一些单位开始研究激光扫描直径测量技术，到目前为止，北京、上海、南京等地的一些单位均采用激光扫描法研制出测量直径的设备。如河北激光研究所研制的JCJ-1
