光电量测技术雷射准直仪的原理与应用班级：车辆三乙姓名：庄乃璁.DOC

光電量測技術 雷射準直儀的原理與應用 班 級：車輛三乙 姓 名：莊乃璁 學 號：4971505 摘要 這是這學期老師要我們做的個人報告，每個人都要自己做一份，於是我就開始到網路上找尋我想要的資料，我就去網路找到了討論使用角錐棱鏡作為活動靶鏡的測量原理，給出了準直儀的軟硬體設計方案。通過各種實驗證明，本準直儀可直接應用於工業測量。 前言 目前國內外出現了許多雷射準直方法和裝置，但這些雷射裝置存在如下不足： (1)測量靶鏡帶有跟隨光電接收器的電線，測量不方便；(2)雷射準直頭大多採用和He-Ne雷射器的準直裝置；(3)受諸多的因素影響，造成準直精度不高。 光學儀器應用在精密量測上是相當多，光源可包含一般光源和單色光源兩種。前者包括自動視準儀、光學投影機、工具顯微鏡、光學尺、測長儀、光學塊規比測儀、電子高度規和光學分度頭等均用光學原理作為量測的基礎。後者包括光學平板和氦氣燈、雷射塊規比測儀、雷射準直儀、雷射掃描儀和雷射干涉儀等均利用單色光源的特性，以提昇精密度。採用單模光纖和器的準直裝置，對減少器本身的漂移和提高準直精度有好處，但採用分離元件來耦合器和光纖，造成出射光強的不穩定。近年來，出現了採用半導體準直的方法，可減少測量頭的體積，但同樣採用分離元件耦合與光纖，造成光束穩定性差。本論文提出一種簡單的基於半導體光纖組件的準直方法，同時通過角錐棱鏡將光電接收器固定在發射頭上，實現了測量靶鏡上無電纜連接，使得測量裝置具有體積小，測量方便，測量穩定性高等優點，可在工業測量中得到普遍使用 雷射準直儀iiguang Zhunzhiyi直儀(laser Collimator)利用束標定直線的儀器。?通常由發射系統和光電檢側系統組成。?其原理是:利用的方向性好、發散角小、亮度強等特點，通過望遠鏡作定向發射，在空間形成一條光束作為直的墓準線。?分為經緯儀直和波帶板直。?經緯儀直，由望遠鏡發射器和光電檢測器(光電接收靶)組成。?激光通過望遠鏡發射，調節焦距使光束能在接收靶上形成較小的光斑，在需要直的點上用光電檢測器觀測光斑能量中心，以測定各點偏離基準線的偏差值。?束受本身的漂移和大氣條件的影響，直精度約為長度的10一5一10一“。用於軍用坑道和飛機洞庫等地下工程開挖、管道敷設、建築物施工等。波帶板直儀，由器點光源、波帶板裝置與光電接收靶組成。測量時，在基準線兩端點上分別安置器和接收靶，在中間需要直的點上安置波帶板，器l掖光源發射出一束，照射到波帶板，在??接收處由於光干涉作用聚焦形成亮點或亮十字線。根據光的衍射原理，激光發射中心、波帶板中心及成像光斑中心將構成一條直線。三點直克服了漂移，能提高直精度，若讓束穿過真空管道，還可克服大氣折射影響，直精度達長度的10一7。用於軍事工程長距離精密准直測量，例如導彈發射用的火箭橇軌道、高能粒子對撞機直線加速器、大型機械設備軸線安裝及建築物變形觀測等 雷射準直儀之應用 (a)為車床複式刀座之校準，其內容可包含平行度、真直度等。 (d)為機器基座水平之檢驗。 利用高方向性和高亮度性，使雷射光束能傳送到足夠遠的目標而幾乎不擴散的平行光，目前，雷射準直儀可應用在建築工程作為準直之用，如屋頂、牆壁、大樑，及在土木工程中作為鋪路、開鑿溝槽、橋樑、開鑿隧道、鋪設管路等準直用；在光學工程中可作為光學元件光軸的準直、光學平面的調整；在機械工程中作為檢驗工具機或平板之真平度、垂直度、角度、對準等用途圖9-4-1為雷射準直儀示意圖，對於精密定位準直，則需要用到四象限光電二極體(Quadrant Detector)，通常將這光電二極體裝在待測目標物上進行準直。 Laser collimator?? 雷射準直儀 控制Sensor?傾角是非常重要的。一般紅光雷射LD（λ=650nm）光會被IR Filter遮蔽因此無法測是封裝好的Sensor角度。 用途:只要測試1次光,就可了解CCD面的傾角。量測CCD1次光前必須先量測架台與Tilt sensor的傾度。 因此先用紅光LD量測架台平面的傾角,?接下來再用藍光Tilt Sensor?計算反射的1次光。 測量原理 1.半導體光纖組件，2光纖固定器，3準直透鏡，4四象限光電接收器， 5信號處理器，測量頭6，7角錐棱鏡，8活動頭圖1基於單模光纖半導體組件的準直儀的測量原理圖 如圖1所示為基於半導體光纖組件的準直儀的測量原理示意圖，測量基準為半導體光纖組件發出的光束。採用一體化的半導體光纖組件作為發生器，可提高其發射的光束的時間和空間穩定性，使用角錐棱鏡可實現移動測量頭的無電纜連接，給現場測量帶來極大的方便。 通過實驗表明，採用半導體單模光纖組件作為準直儀的發射光源，可提高激光光束的穩定性，同時大大減少激光測量頭的體積，便於現場使用，同時也會減少激光產生的熱源對準直的影響;將角錐棱鏡