光电检测技术及应用讲作-徐熙平201007

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41.4 优点 非接触、响应速度高、测量精度高、应用范围广。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： 0.2 23mm 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6 AEROEL 公司采用光学分光法研制的 ALS13XY型双向测微仪 ，测量范围： 0.1 10mm 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8LS-7030 型激光测微计测量范围 0.3 30mm 测量精度 2m 重复性 0.15m LS-7010 型激光测微计测量范围 0.04 6mm 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9 Tsi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： 2.5 m（ 单次）7.5 m（ 单次）测量范围： 0.038-6.4 mm 1.0-48.0 mm 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： 0.5 25mm 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： 0.2 30 mm 测量精度： 3m, 线性 2m， 重复性精度 0.5m 显示方式： 点阵液晶（ 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 :1 30mmu 双向 测量精度 : 0.002mm 分辨率 :0.001mm 测量范围 :1 20mm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