《光电检测技术及应用 教学课件 ppt 作者 徐熙平 第8章 外形尺寸检测》由会员分享，可在线阅读，更多相关《光电检测技术及应用 教学课件 ppt 作者 徐熙平 第8章 外形尺寸检测（23页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2019年5月25日星期六,光电检测技术及应用,第8章 外形尺寸检测,任课教师：徐熙平,目 录,8.1 概述 8.2 模拟变换检测法 8.3 光电扫描检测法 光学扫描法、电扫描法 8.4 CCD自扫描检测法,第8章 外形尺寸检测,一、概述,先将长度量通过光学元件变成光学量（光通量或光脉冲数），通过光电器件将光学量变成电量，这个反映被测量（或误差）的电量通过电子技术实现自动测量和控制。 1、模拟量变换法 通过光通量的变化或光通量的有无来反映零件尺寸及公差大小。影响测量准确度的主要因素主要有光电器件的灵敏度和噪声（背景噪声、器件噪声和放大器噪声）。另外对光源的稳定性也要求很高，但由于这种方法简单，
2、使用方便，在精确度要求不高的情况下得到应用。 2、模数转换法 用离散量来表示。检测精度高、易于数字化和智能化。,第8章 外形尺寸检测,二、模拟变换检测法,经光学系统得到一束平行光，投射到被测工件上。其中一部分光通量被工件遮挡，而另一部分照射到光电器件上，工件遮挡光通量的多少取决于被测工件的尺寸大小，所以光电器件输出的电流是被测工件尺寸的函数。光电器件输出的电信号进行放大，然后进行信号处理，最后通过控制机构。,光通量测量法,第8章 外形尺寸检测,二、模拟变换检测法,从光源发出的光束经样板和被测圆环之间的空隙而射到光电器件上，空隙的大小由被测圆环的尺寸所决定。射到光电器件上的光通量的大小会随着被测
3、圆环尺寸而改变，因而改变了光电流的强度，人们通过光电流大小便可确定圆环尺寸和误差大小。,活塞环检测原理 1被测圆环 2样板 3光源 4光学透镜 5齿形调制盘 6光电器件,第8章 外形尺寸检测,二、模拟变换检测法,变化，将光电流进行放大等电路处理，不仅能测量值的大小，而且能判断出误差是正差还是负差，经分选后分出成品和废品。,多狭缝检测原理,格栅向上移动时通光面积增大，向下移动通光面积减小，光电器件输出的光电流也随之,第8章 外形尺寸检测,三、光电扫描检测法,1、光学扫描法,激光扫描检测系统原理图,第8章 外形尺寸检测,三、光电扫描检测法,信号检出和计数过程,第8章 外形尺寸检测,三、光电扫描检测
4、法,位移误差分析图,影响测量精度的因素 量化误差 旋转棱镜8面体的几何形状误差 工件在移动过程中进行检测时带来的位移误差 扫描轴线与工件轴线不垂直误差 随机误差,扫描面与工件轴线不垂直误差,第8章 外形尺寸检测,三、光电扫描检测法,2、电扫描法 真空摄像管检测法,摄像管检测装置的示意图,第8章 外形尺寸检测,三、光电扫描检测法,设扫描电子束每扫一行的有效距离为L，定时器所计一行的脉冲数为N，则每一脉冲的当量即量化单位： 若电子在扫过影像的时间内，定时器所计脉冲为n， 则影像尺寸为：,摄像管工作波形图,第8章 外形尺寸检测,三、光电扫描检测法,光敏二极管阵列检测法,线阵列等效电路,工作波形图,第
5、8章 外形尺寸检测,四、CCD自扫描检测法,微小尺寸的检测,线阵CCD衍射的方法测量微小尺寸原理框图,细丝衍射图像,当 很小时，,第8章 外形尺寸检测,四、CCD自扫描检测法,对式进行微分得误差公式为： 简化得： 若使用氦氖激光，632.8nm，L=1000mm0.5mm，d=500m。 则得： 当CCD像元选用（131）m，则S=10m，得误差为：,第8章 外形尺寸检测,四、CCD自扫描检测法,S 的测量方法,S测量原理框图,S计算波形图,第8章 外形尺寸检测,四、CCD自扫描检测法,小尺寸的检测,CCD小尺寸对象测量原理框图,第8章 外形尺寸检测,四、CCD自扫描检测法,大尺寸（或高精度工
6、件）检测,双CCD方法大尺寸测量原理图,第8章 外形尺寸检测,四、CCD自扫描检测法,透明材料（石英玻璃管）厚度的测量,石英玻璃管壁厚测量原理,第8章 外形尺寸检测,四、CCD自扫描检测法,由折射定律： 由几何关系得： 光束宽度为： 此光束被线阵CCD接收，输出两个携带有被测玻璃管壁厚信息的光强脉冲信号，经电子学系统采集和数据处理后，可以得到h的值。玻璃管壁厚为：,第8章 外形尺寸检测,四、CCD自扫描检测法,设计一个石英玻璃管壁厚在线检测系统，主要技术指标为： 测量范围：1.515mm；测量精度：0.01mm 1）光源及光源准直系统,测量光束的扩束准直整形原理图,第8章 外形尺寸检测,四、C
7、CD自扫描检测法,2）接收光学系统 接收光学系统由扩束透镜组和CCD接收器件组成，从被测件出射的两束光带着被测件厚度信息进入准直扩束系统。本系统的扩束系统是两个镜片组成的无焦透镜组，扩束倍率为4，扩束倍率主要受接收器件CCD的尺寸限制。为了提高测量精度，使反射出来的两束光有最大的宽度距离。 取 =49，则k=0.3927，BC=0.7854mm。系统测量范围为1.515mm，从被测件出射的两光束最大距离为1.1911.91mm，经准直扩束透镜组后的距离为4.7647.64mm。所以本系统的CCD选用有效像元为7500，像元尺寸为7m的黑白线阵CCD 器件，其有效接收范围为52.5mm，满足测量范围要求。,第8章 外形尺寸检测,四、CCD自扫描检测法,精度分析 1）入射激光光束与石英玻璃管轴线的夹角误差 2）由石英玻璃管水平度引起的误差 3） CCD器件与光束的垂直度误差带来的误差 4） CCD像元选取所带来的误差 根据标准偏差合成法可得总误差为：,再见！,
