J实验二用光学扫描法测量金属杆直径(word文档良心出品).docxVIP

J 实验二 用光学扫描法测量金属杆直径（ 2 人） 目的： （一） 用不同的方法测量金属杆的直径； （二） 用激光扫描测量金属杆直径 要求： （一）几何阴影是如何确定的； （一） 试分析光线经过金属杆表面是怎样传播 的。 （二） 如何得到测量金属杆较好的实验效果？ 提示： 单边衍射原理 激光扫描测量直径 马国欣 （华南理工大学电子与信息学院， 广东 广州 510640） 摘 要：提出一种应用光电共轭原理实现边界检出并进行激光扫描测量直径的新方法。 采用该方 法 的测量系统中，参考信号是测量信号的反向共轭函数，两函数的一对交点与被测工件边 界相对应，工件直径可通过测量两函数交点之间的距离获得。实践验证了该方法的可行性， 其边界检出精度±1 ym,连续工作漂移不大于±5 ym。关键词：直径测量；激光扫描； 光电共轭方法 中图分类号： TN24 TG806 文献标识码： A Laser Scanning System for Diameter Measurement MA Guo-xin （College of Electronics and Information Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China） Abstract: Signal characteristics of the measuring system is described and a new method based on photo-electric conjugate principle to distinguish boundaries is studied. In the new method, the reference signal is conjugate with scanning one, and two functions have a couple of cross points which are responding to the boundaries of object to be measured, so the diameter can be obtained via measuring the distant between two cross points. The feasibility of the method is tested by practice with the accuracy of boun dary dist in guish ing up to +/— 1—micron, and measuri ng error with in +/— 5—micron for continu ous work ing . Key words: Diameter measurement; Laser scanning; Photo-electric conjugate method 1 测量原理 使 用激光扫描方法测量圆形工件直径尺寸, 具有准确、 快速及良好的动态特性, 已有效应用于 通讯光缆、通讯电缆及类似的管（线）材生产控制领域,在保证产品质量、提高生产水平方 面,发挥了重要作用。 激光扫描直径测量系统的基本工作原理见图 1。 工作过程：准直 激光束被扫描转镜偏转，再经扫描物镜（f- 0透镜）后成为线性扫描光束。假定待测试工件 的直径为 d,扫描光束在工件边沿相对于主光轴的夹角 0 ,则有以下测量方程式 [1] 0 fd2= （1） 式中 f 为扫描透镜的焦距。 在光路后端放置一个稳定性良好的光电探测器, 当激光束扫描工件时、光电器件输出一个与工件直径相对应的光电 （阴影） 信号, 经其后的 电子线路处理并经计算机计算补偿后可获得工件直径 d,如何准确可靠地判定扫描边界是保 证测量精度和稳定度的关键。 收稿日期：2003 — 07—1 7; 收到修改稿日期：2 0 0 3 — 1 1 — 2 1 作者简介：马国欣（1963 — ）,男（汉族），洛阳人，高级工程师，博 士，主要从事光电子技术教学与研究 . E-mail: mgx119@gdjl.org 图 1 激光扫描直径测量系 统工作原理图 Fig.1 Laser scanning for diameter measuring Scanning mirror Object （ diameter is d ） f — 0 Lens Photo-Detector Focusing lens 0 扫描边界判定是实现准确可靠 测量的关键技术,常用的方法有过零检出法（标准电平切割法）和二次微分法（波峰波谷检 出法） [2, 3]。前者在确定工件边界时,使用了