光电检测技术及应用讲作-徐熙平.ppt

光电尺寸检测技术及应用,报 告 人：徐熙平,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,1.1 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,1.4 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,2.1 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：0.223mm 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,AEROEL 公司采用光学分光法研制的ALS13XY型双向测微仪，测量范围：0.110mm 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,日本Keyence公司生产的以线阵CCD为光电器件的尺寸检测仪 高速线性CCD和远心光学系统 每秒2400个样本的高速取样 重复性精度：0.06m,二、光电尺寸检测现状,LS-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,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：2.5m（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,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,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,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,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,主要技术指标:单向 测量精度:0.003mm 分辨率:0.001mm 测量范围:130mm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,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,线性达到0.1超长测量距离达到750mm（LK长距离系列）分辨率:1m(LK-031)测量不受色彩、表面材质或离散光线所影响 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,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,2.3 光栅位移检测技术,直线光栅,圆光栅,二、光电尺寸检测现状,2.4 空间坐标检测技术,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,水平臂测量机,二、光电尺寸检测现状,车间型测量机,二、光电尺寸检测现状,移动式（或柔性）坐标测量臂,二、光电尺寸检测现状,新一代ATOS坐标扫描仪,采用炭纤维框架，具有更好的机械稳定性采取新的相机安装方式，提高操作稳定性在相机安装架上集成激光测距点稳定的系统标定减少系统标定的频率具有更高的精度,二、光电尺寸检测现状,扫描大型零件,二、光电尺寸检测现状,二、光电尺寸检测现状,扫描复杂零件,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,绝对激光跟踪仪,二、光电尺寸检测现状,二、光电尺寸检测现状,全站仪与经纬仪,二、光电尺寸检测现状,全站仪,经纬仪,2.5 X射线探伤技术,二、光电尺寸检测现状,工作原理,X射线管,三、我校开展主要研究工作,激光扫描检测技术,三、我校开展主要研究工作,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,三、我校开展主要研究工作,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,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BC值。,式中，,三、我校开展主要研究工作,三、我校开展主要研究工作,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,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：,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,综合检测系统,四、综合检测方面的应用,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,曲臂光电综合测量机总体结构图,四、综合检测方面的应用,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,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,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,激光扫描石英管综合测量仪方案,四、综合检测方面的应用,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,谢 谢！,