[發明專利]對稱光橋式自穩激光測徑系統的標定方法、測量方法

有效

• 申請號: 201710166449.9
• 申請日: 2017-03-20
• 公開（公告）號: CN106969717B
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發明（設計）人: 康學亮;王麗;張白;陳科
• 申請（專利權）人: 北方民族大學;合肥工業大學
• 主分類號: G01B11/08
• 分類號: G01B11/08
• 代理公司: 北京市領專知識產權代理有限公司 11590
• 代理人: 林輝輪;王小磊

本發明涉及一種對稱光橋式自穩激光測徑系統及其標定方法、測量方法，該對稱光橋式自穩激光測徑系統包括平行激光源、對稱角反射鏡、兩個聚光鏡及兩個光電探測器，平行激光源產生的平行激光被對稱角反射鏡分為兩部分，分別反射至一個聚光鏡，每個光電探測器檢測聚光鏡所會聚的激光的強度。本發明所述系統及方法，測量精度不受掃描速度影響，因此測量精度更高，而且測徑系統的結構也更簡單，成本更低。

技術領域

本發明涉及直徑測量技術領域，特別涉及一種對稱光橋式自穩激光測徑系統及其標定方法、測量方法。

背景技術

激光測徑技術是上世紀 70 年代出現的一種動態在線測量技術，一般是激光、機械、電子、計算機相結合的新型測試技術。隨著光電子學的迅猛發展，激光測徑技術也逐漸走向成熟，目前常見的激光測徑儀有激光多普勒測徑儀、激光衍射測徑儀、激光掃描測徑儀和投影成像測徑儀等，其中，激光掃描測徑和CCD投影測徑是目前較為常用的直徑測量方法。

如圖1所示，目前常用的激光掃描測徑系統包括激光器、準直系統、反光鏡、掃描棱鏡、同步電機、兩個透鏡及光電探測器，由激光器產生的光束，經聚焦準直系統整形后，經反光鏡反射到掃描棱鏡上，掃描棱鏡由同步電機帶動以恒定角速度旋轉，形成掃描光束，掃描光束通過第一個透鏡后，形成于勻速的、且光軸平行的掃描光束，并掃過待測件，然后光束經過第二個透鏡聚焦后被光電探測器接收，光電探測器將光信號轉換為電信號，產生一個隨時間變化的光電信號輸出，當掃描光束被待測件擋住時產生低電平，當掃描光束沒有被待測件擋住時產生高電平，因此，測得擋光時間T ，再根據掃描棱鏡的回轉速度ω，即可求出被測件的直徑。但是，在實際工作中，激光經過旋轉的掃描棱鏡反射后，其掃描光束的掃描速度并不是定值，因此其測量精度受掃描速度變化的影響，精度不夠高，不適用于測量精度要求較高的場合。

在CCD投影測徑系統中，平行光束照射在被測物體上，在物體后方的CCD上產生陰影，通過測量該陰影區域的寬度，從而求出被測物體的直徑。該系統原理簡單，無機械轉動部件，結構緊湊，但測量范圍取決于CCD尺寸，無法測量大尺寸物體的直徑，測量精度也受限于CCD像素大小。

發明內容

本發明的目的在于改善現有技術中所存在的測量精度不高的不足，提供一種對稱光橋式自穩激光測徑系統及其標定方法、測量方法。

為了實現上述發明目的，本發明實施例提供了以下技術方案：

一種對稱光橋式自穩激光測徑系統，包括：

平行激光源，用于產生平行激光；

具有兩個反射面的對稱角反射鏡，用于將入射的平行激光分為兩部分，分別反射至一個聚光鏡；

兩個所述聚光鏡，每個所述聚光鏡用于將反射進來的平行激光會聚至一個光電探測器；

兩個所述光電探測器，分別位于一個聚光鏡的后焦面，用于檢測接收到的激光的強度。

上述對稱光橋式自穩激光測徑系統的標定方法，定義所述的對稱光橋式自穩激光測徑系統中的兩個光電探測器分別為第一光電探測器和第二光電探測器，所述方法包括以下步驟：

調整平行激光源與對稱角反射鏡的相對位置，使得對稱角反射鏡將入射的平行激光平均分為兩部分，且對稱角反射鏡的兩個反射面與入射的平行激光的夾角相等；

控制平行激光源按照恒定的輸出功率輸出平行激光；

沿著垂直于平行激光的方向調整對稱角反射鏡的位置，分別讀取第一光電探測器和第二光電探測器的測量值，當第一光電探測器和第二光電探測器的測量值相同時，記錄此時的測量值，兩個測量值之和作為標定功率P₀，固定對稱角反射鏡的位置；

控制遮光板沿著垂直于平行激光的方向向前移動，當第一光電探測器的測量值最小時，記錄此時遮光板的位置，將該位置作為系統標定的參考零點；