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1、1光电尺寸检测技术及应用 报 告 人： 徐熙平2报告内容一、光电检测技术概述二、光电尺寸检测现状三、我校开展的主要研究工作 四、综合检测方面的应用 五、涉及知识结构31.1 定义 光电检测技术是光学与电子学技术有机结合而产生一门新检测技术，他是利用电子技术对光信息进行检测，并进一步传递、存储、控制、计算和显示等。1.2 检测对象 可以检测一切能够影响光量或光特性物理量。如位移、长度、角度、振动、力、压力、转矩、转速、温度、流量、液位、湿度、浓度、成分及图象等。1.3 检测系统结构一、光电检测技术概述待测对象光电传感器信号采集信息处理结果显示4 1.4 优点 非接触、响应速度高、测量精度高、应用
2、范围广。 光电检测技术包含十分丰富的内容，从光信息的获得，光电转换到电信号处理和智能化控制等方面，都有很大的差异，光电检测也没有固定的模式，同一个参数的测量也可以用不同的方法实现。关键是根据具体要求，设计并选择能满足检测精度、检测范围、使用场合、操作难易、自动化水平等诸方面要求的最合理的方案。 现在国际上利用光电检测方法进行各种几何尺寸、形状和形位误差等参数的测量，采用的原理和方法也是多种多样的。现就国外几个有代表性的光电尺寸检测仪器做以介绍。 一、光电检测技术概述52.1 径向测量技术美国AEROEL公司采用激光扫描方法研制的ALS40型高精度在线非接触式雷射测微仪。其主要技术指标：测量范围
3、：0.223mm 分辨率:0.1m 测量精度: 0.2m 它非常适合下列产品的外径径向偏差值检测:电力电缆线、挤压成型产品、钢棒和钢管、抽拉加工线材、钢索和钢丝、磁性(漆包)线材、光纤、医疗管材等。二、光电尺寸检测现状6AEROEL 公司采用光学分光法研制的ALS13XY型双向测微仪 ， 测量范围：0.110mm 分辨率:0.1m 重复精度: 0.3m 可同时测量相互垂直两个方向的不圆度。二、光电尺寸检测现状7日本Keyence公司生产的以线阵CCD为光电器件的尺寸检测仪 u 高速线性CCD和远心光学系统 u 每秒2400个样本的高速取样 u 重复性精度： 0.06m二、光电尺寸检测现状8 L
4、S-7030 型激光测微计 测量范围0.330mm 测量精度2m 重复性0.15m LS-7010 型激光测微计测量范围0.046mm 测量精度0.5m 重复性0.06m 日本Keyence公司研制的两种测径仪二、光电尺寸检测现状9Tsi公司研制的Holix 系列激光扫描检测仪测量原理测量速度：1167-2833次/秒精度：2.5m（单次）7.5m（单次）测量范围：0.038-6.4mm 1.0-48.0mm 两种测量系统（TS5000、2833型）用于光纤生产线在线测量二、光电尺寸检测现状10 我国的光电检测技术起步较晚，但发展迅速，经过近二十年的发展，现在已经有了长足的进步。迄今为止，一大
5、批新研制的光电检测仪器已进入了实用阶段，其中有相当数量的产品已达到了国际先进水平，并且正向着高度集成化、柔性化方向发展。 现就几种有代表性的国内检测仪器做以介绍。台湾生产的Laser mike 雷射测径仪二、光电尺寸检测现状11西安达盛公司生产的测径仪 测量范围：0.525mm 测量精度: 0.01mm 测量速度: 10次/秒二、光电尺寸检测现状12单向/双向/便携/旋转四种类型高扫描速度600次/秒高重复性1m最多可同时测量12个数据（外径、缝）北京SD1激光扫描测径仪二、光电尺寸检测现状13 测量范围： 0.230 mm 测量精度： 3m, 线性2m， 重复性精度0.5m 显示方式： 点阵
6、液晶（19264）和7位LED数码管 分 辨 率： 0.0001 mm 扫描速度： 1800次/秒TLSM100激光扫描测微仪(北京时代集团)二、光电尺寸检测现状14 主要技术指标:u 单向 测量精度: 0.003mm 分辨率:0.001mm 测量范围:130mmu 双向 测量精度: 0.002mm 分辨率:0.001mm 测量范围:120mm二、光电尺寸检测现状15激光测径仪的自动测量和自动识别应用实例二、光电尺寸检测现状16u 线性达到0.1u 超长测量距离达到750mm（LK长距离系列）u 分辨率:1m(LK-031) u 测量不受色彩、表面材质或离散光线所影响u 30m直径激光射束光点
7、2.2 轴向测量技术日本Keyence公司研制的LK系统位移传感器 二、光电尺寸检测现状17测量CD磁头的跳动量测量电路板芯片引脚排列测量电路板芯片的相对高度测量圆铁薄片的厚度国外典型厂家还有：美国Zygo公司，英国Renishaw公司，瑞士Zambach公司， 德国Zeiss和Opton公司，日本安立、三菱、松下公司等。 位移计的几种应用方法二、光电尺寸检测现状182.3 光栅位移检测技术n 直线光栅n 圆光栅二、光电尺寸检测现状192.4 空间坐标检测技术n 三坐标测量机二、光电尺寸检测现状桥式测量机 龙门式测量机 20水平臂测量机 二、光电尺寸检测现状21车间型测量机 二、光电尺寸检测现
8、状22n 移动式（或柔性）坐标测量臂二、光电尺寸检测现状23n 新一代ATOS坐标扫描仪u 采用炭纤维框架，具有更好的机械稳定性u 采取新的相机安装方式，提高操作稳定性u 在相机安装架上集成激光测距点u 稳定的系统标定u 减少系统标定的频率u 具有更高的精度二、光电尺寸检测现状24扫描大型零件二、光电尺寸检测现状25二、光电尺寸检测现状扫描复杂零件26差别显示石膏 1911 / 原型 2005原件-2005石膏模型扫描模型二、光电尺寸检测现状27n 绝对激光跟踪仪二、光电尺寸检测现状28二、光电尺寸检测现状29n 全站仪与经纬仪二、光电尺寸检测现状全站仪经纬仪302.5 X射线探伤技术二、光电
9、尺寸检测现状工作原理X射线管31三、我校开展主要研究工作n 激光扫描检测技术数学模型：发射光学系统：JSY系列激光扫描检测仪基本型JSY系列激光扫描检测仪扩展型32双发射式双向激光扫描检测系统原理光式双向激光扫描检测系统原理双路激光扫描检测系统原理 反射激光扫描检测系统原理 双路激光扫描检测系统反射激光扫描检测系统三、我校开展主要研究工作33n 激光位移检测技术三、我校开展主要研究工作测量原理模型分析PSD输出34三、我校开展主要研究工作35n 激光测距技术脉冲法激光测距相位法激光测距三、我校开展主要研究工作36n 透明材料厚度检测系统设石英管的壁厚为 ，根据几何关系由OAB和OBC，可以求出
10、BC值。 式中， 三、我校开展主要研究工作37三、我校开展主要研究工作38 石英管壁厚光电在线检测系统实物图测量系统主体控制器石英管三、开展的主要研究工作39n 光栅直线位移检测技术莫尔条纹原理图三、我校开展主要研究工作条纹宽度：放大倍数：40n 光栅角位移检测技术光电轴角编码器原理结构图 编码器的码盘形状 三、我校开展主要研究工作41n 综合检测系统二维光电综合测量机总体结构图 四、综合检测方面的应用42探头结构原理框图实物图片四、综合检测方面的应用管道内部疵病检测系统43 曲臂光电综合测量机总体结构图四、综合检测方面的应用44激光圆度测量系统总体结构激光圆度仪四、综合检测方面的应用45飞轮齿圈总成综合测量机飞轮齿圈总成圆跳动测量系统结构图 四、综合检测方面的应用46四、综合检测方面的应用CCD成像检测高温变形测量系统的工作原理47激光扫描石英管综合测量仪方案 四、综合检测方面的应用48五、涉及知识结构机械光学电子学机械原理工程制图互换与测量技术基础仪器制造工艺学应用光学物理光学电工技术电子技术微机原理及接口技术仪器零件设计传感与检测技术仪器精度分析光电检测技术光学测量精密仪器设计光学仪器装配与调整智能仪器设计精密测量技术虚拟仪器光电测控技术及系统测控仪器设计计算机控制技术测试与计量技术基础49 谢 谢！
