“激光测微仪”技术说明书

“激光测微仪”技术说明书一、仪器的技术原理

自60年代激光产生以后，其高方向性和高亮度的优越性就一直吸引着人们不断探索它在各方面的应用，其中，工业生产中的非接触、在线测量是非常重要的应用领域，它可以完成许多用接触式测量手段无法完成的检测任务。普通的光学测量在大地测绘、建筑工程方面有悠久的应用历史，其中距离测量的方法就是利用基本的三角几何学。在80年代末90年代初，人们开始激光与三角测量的原理相结合，形成了激光三角测距器。它的优点是精度高，不受被测物的材料、质地、型状、反射率的限制。从白色到黑色，从金属到陶瓷、塑料都可以测量。

激光三角法位移测量的原理是，用一束激光以某一角度聚焦在被测物体表面，然后从另一角度对物体表面上的激光光斑进行成像，物体表面激光照射点的位置高度不同，所接受散射或反射光线的角度也不同，用CCD光电探测器测出光斑像的位置，就可以计算出主光线的角度，从而计算出物体表面激光照射点的位置高度。当物体沿激光线方向发生移动时，测量结果就将发生改变，从而实现用激光测量物体的位移。过去，由于成本和体积等问题的限制，其应用未能普及。随着近年来电子技术的飞速发展，特别是半导体激光器和CCD等图象探测用电子芯片的发展，激光三角侧距器在性能改进的同时，体积不断缩小，成本不断降低，正逐步从研究走向实际应用，从实验室走向实际。

图1、激光三角法工作原理示意图

图2、激光三角测微仪（LT77d型）实物图

二、主要技术指标注：表中L1和L2的意义参见图1注：可根据客户的特殊使用要求，为客户制造特殊量程，精度及形状的测感器*用于电机轴测量的是LT77d型

三、仪器工作方式与功能：1）

通过“RS-232”串行口接计算机工作一般计算机显示测量数据界面如下图，也可按用户要求设计显示画面和数据处理功能。

图3数据界面2）

脱离计算机，接独立的信号处理器工作，用LED数码管显示测量数据，如下图4

图4电源面板并可输出电压或电流信号用于控制其他设备；

四、仪器基本应用方法图示1、单测量头工作（1）、安装在特定的工作台上：可用于实验室计量

将被测工件置于导轨工作台上，测微头激光照射在工件上待测部位，记录测量高度值，移动导轨，改变工件上的测量部位，记录新的测量高度值，处理后可得需要的工件尺寸特性结果。（2）、安装在生产线上：用于产品的尺寸检验

（3）、安装在机器设备上：用于设备上特定尺寸检验

（4）物体（电机轴）震动幅度测量

（5）双测量头工作*用于板材、带材厚度的在线测量

*用于软质材园柱棒工件直径的非接触测量

*用于镜面物体（例如玻璃平板或液面）由于镜面物体的散射光太弱，因此只能利用表面的反射光成像，故测微头要倾斜安置，使反射光进入测量窗口（如下图）

附件电机轴振动量测量装置的设计要求与操作要求1）、电机轴方向与激光测微仪测量平面垂直。电机与激光测微仪安装相对关系如下图。激光测微仪测量平面是指由出射激光线与测量窗中心点所决定的平面。激光测微仪实际外形尺寸请参考设计图纸。

2）、激光在电机轴上的照射点位置应可调节。这可以用调节测微仪的高度y实现。调节的目的是改变电机轴表面对激光的反射方向，使进入测量窗中心的光强度合适。如果激光正对电机轴，则大部分激光将按原方向反射，进入测量窗中心的光强度将太小，测微仪的曝光时间将不得不延长，从而降低了测量速度；反之，如果激光偏离电机轴中心并使反射光直射向测量窗中心，进入测量窗的光强度将太大，则测微仪的曝光时间即使调节到最短也可能仍存在信号强度饱和问题，导致测量误差。因此，在测量装置的设计中，一定要考虑实现测微仪高度的调节，或电机轴高度的相对调节。同时，一旦调节好了，还应可以将位置锁定，以免在以后的生产中发生变动。3）、电机定位块应可更换或可调节由于在生产中，存在不同外壳尺寸的被测电机，当它们都定位于同一个“电机定位块”后，电机轴的表面到激光测微仪的距离必然不同，如果差距太大，就有可能导致被测表面离开有效测量区域，造成信号质量差甚至无信号，因此，当被测电机尺寸差别较大时，应更换“电机定位块”，或者调节激光测微仪的测距x（见上图）。4）、激光测微仪的操作方法激光测微仪的操作方法非常简单，在被测电机固定到位后，只需按电源面板上的‘F’键（见图4电源面板），大约1.1秒钟，测量结果将在LED数码管上显示出来。之所以需要一定的时间测量，是因为激光测微仪需要在电机轴尽可能慢速旋转若干圈的过程中，采集足够多个轴表面位置的数据，然后利用这些数据计算出被测表面的振动量。在实际生产中，‘F’键也可以用外接的开关代替。如果整个测量过程是计算机控制的，则也可以在被测电机自动固定到位后，由计算机发出开始测量的指令。5)、电机转速的限制由于激光测微仪的单次测量周期中的曝光时间大约是20毫秒，因此电机转速不能太快，以在20毫秒内不转过30度为好，即转速<(p/6弧度/20ms)=25/6转/秒@4转/秒。（6）电机轴表面的清洁要求由于光学测量是非接触测量，如果电机