[實用新型]一種點激光位移傳感器測量誤差校對的實驗裝置

有效

• 申請號: 201821891426.0
• 申請日: 2018-11-16
• 公開（公告）號: CN208887577U
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 劉萬山;張夢迪;林珮汝;張賀翔;盧杰
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應森

一種點激光位移傳感器測量誤差校對的實驗裝置，涉及點激光位移傳感器。實驗裝置設有激光干涉儀、光路組件、六自由度固定架、點激光位移傳感器、正弦規、分度盤、標準量塊和數控加工中心，激光干涉儀和光路組件由磁力表架固定在數控加工中心的Z軸和工作臺上，Z軸通過數控系統控制進行移動；六自由度固定架安裝在數控加工中心的Z軸上，分度盤安裝在工作臺上，所述正弦規放置在點激光位移傳感器正下方的分度盤上，隨分度盤進行轉角的旋轉，入射傾角由正弦規、標準量塊搭建，通過調整標準量塊的高度達到調整入射傾角大小的目的，通過調整旋轉分度盤和六自由度固定架調整入射轉角、入射擺角的大小。

技術領域

本實用新型涉及點激光位移傳感器，尤其是涉及一種點激光位移傳感器測量誤差校對的實驗裝置。

背景技術

激光測量作為極具發展前景的非接觸式測量方法被廣泛用于解決各類幾何信息的測量問題。激光測量的基本工作原理為激光三角法，利用該原理制造的激光測量系統廣泛用于測量物體表面輪廓、各類幾何尺寸以及自由曲面形貌等。但激光三角法測量過程中也會有如下誤差因素：1)成像系統誤差，主要受橫向放大倍率和物鏡畸變的影響；2)數據處理誤差和系統安裝誤差；3)溫度、濕度等環境因素誤差；4)被測表面特性變化引入的誤差；主要包括被測表面顏色、粗糙度、測量傾角等誤差因素引起的位移值偏離誤差。其中對于現有點激光位移傳感器而言，其數據的處理誤差、系統安裝誤差、物鏡畸變率、溫度及濕度等環境因素均得到較高的控制。因此，影響激光三角測距精度的主要誤差因素為被測表面特性變化引入的誤差。

查閱相關文獻發現，點激光位移傳感器在自由曲面測量中的應用(李兵,孫彬,陳磊,等.點激光位移傳感器在自由曲面測量中的應用[J].光學精密工程,2015,23(7):1939-1947)文中從激光三角法入手，推導出入射傾角對點激光位移傳感器測量精度的影響，并用傾角誤差模型對測量結果進行補償。但文獻存在如下局限性：1)僅對入射傾角進行了具體分析，至于其他物面測量特性，如入射轉角、入射擺角并未闡述。2)傾角誤差實驗針對特定且常用的傾角角度，并未作普遍性傾角實驗。3)傾角誤差實驗的特殊性，使得文章沒有通過實驗得到一般性規律。綜上所述，研究激光傳感器測量過程中的誤差影響因素及其誤差補償方法對其工業化推廣應用意義重大。

發明內容

為克服點激光位移傳感器在上述測量過程中出現的問題，本實用新型的目的在于提供一種點激光位移傳感器測量誤差校對的實驗裝置。

本實用新型設有激光干涉儀、光路組件、六自由度固定架、點激光位移傳感器、正弦規、分度盤、標準量塊和數控加工中心；所述激光干涉儀和光路組件由磁力表架固定在數控加工中心的Z軸和工作臺上，Z軸可通過數控系統控制進行移動；六自由度固定架安裝在數控加工中心的Z軸上，分度盤安裝在工作臺上，所述正弦規放置在點激光位移傳感器正下方的分度盤上，可隨分度盤進行轉角的旋轉，入射傾角由正弦規、標準量塊搭建，通過調整標準量塊的高度達到調整入射傾角大小的目的，通過調整旋轉分度盤和六自由度固定架調整入射轉角、入射擺角的大小。

本實用新型可采用以下實驗方法：

1)首先定義入射傾角、入射轉角和入射擺角，入射傾角由正弦規、標準量塊搭建，通過調整標準量塊的高度達到調整入射傾角大小的目的，根據測量點、測量面、入射光束、測量面法線等幾何關系定義入射轉角、入射擺角及其正負號，通過調整旋轉分度盤和六自由度固定架調整入射轉角、入射擺角的大小；

2)通過建立入射傾角轉角與擺角數學模型，得到入射傾角轉角與擺角之間的關系：可將入射擺角轉換成一定數學關系的入射轉角和傾角，要想求解入射擺角誤差模型，即可通過建立入射傾角與轉角誤差模型，進而得到入射擺角誤差模型；

3)選取點激光位移傳感器和激光干涉儀，結合數控系統搭建實驗平臺；