[发明专利]一种基于三标准棒法的双光路激光扫描测径系统及方法

权利要求书

1.一种基于三标准棒法的双光路激光扫描测径方法，采用基于三标准棒法的双光路激光扫描测径系统；其特征在于：所述系统由激光发射部分、检测部分和光接受部分构成；

所述激光发射部分由激光器、扫描转镜组成；所述检测部分由第一透镜、第二透镜、第三透镜、半透半反棱镜和全反棱镜组成；所述光接受部分由第一光电二极管、第二光电二极管和数据处理单元组成；

所述激光器发出光线通过扫描转镜产生扫描光束，第一透镜将扫描光束变成平行光束，然后分别通过半透半反棱镜和全反棱镜变成两路平行光束，对被置于测量区域的标准棒和被测工件进行高速的扫描，再分别通过第二透镜、第三透镜把平行光束聚焦到第一光电二极管、第二光电二极管，由第一光电二极管、第二光电二极管将获取的光信号转换成电信号传输给所述数据处理单元将测得直径显示出来；所述扫描转镜由八棱镜和电机组成；

所述方法包括以下步骤：

步骤1：进行第一次测量和第二次测量；

所述第一次测量是将两个小直径标准棒和一个大直径标准棒放在扫描区域进行测量；所述第二次测量是将测量棒以及两个小直径标准棒放在测量区域进行测量；

设第一次测量时两个小直径标准棒所遮挡光强的时间分别为Ta和Tb，大直径标准棒遮挡区域和两个小直径标准棒遮挡区域之间的高电平时间分别为T1、T2，测量棒遮挡区域和两个小直径标准棒遮挡区域之间的高电平时间分别为T3和T4，扫描转镜在两个光路的扫描速度分别为V1和V2，两个小直径标准棒直径分别设置为Da、Db，大直径标准棒为D1，测量棒的直径为D2；

则小直径标准棒的直径分别为：D_a＝V₁*T_a，D_b＝V₂*T_b；

测量棒与大直径标准棒之差为：

D₂-D₁＝V₁*(T₁-T₃)+V₂*(T₂-T₄)；

测量棒的直径为：

步骤2：将光电信号发送给光电信号处理模块进行放大和二值化的处理，形成标准的方波脉冲，将脉冲发送给主控制模块对信号进行采集和处理，将采集到的两路信号通过数据处理计算出被测工件的直径，按键模块对测量直径进行最后数据校正，最后把直径值发送给显示模块显示。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述数据处理单元由光电信号处理模块、主控制器模块、按键模块、显示模块组成；由第一光电二极管、第二光电二极管将获取的光信号转换成电信号传输给所述光电信号处理模块，经过光电信号处理模块放大、二值化处理后，最后通过所述主控制器模块将数据进行处理后，通过按键模块把实时测量结果进行数据的校正，最后通过实时显示模块显示出来。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤2中所述将脉冲发送给主控制模块对信号进行采集和处理，将采集到的两路信号通过数据处理计算出被测工件的直径；数据处理采用分组策略的方法，每累加到100个数据就把这些数据分成10组，每组有10个数据，然后把每组的10个数据里面去掉最大值和最小值后再对每组求平均值，最后对所有平均值再求平均值，最后的平均值即测量值。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤2中所述按键模块对测量直径进行最后数据校正，采用非线性修正方法，设K1、K2、K3、K4、K5五个分段系数，分别对20mm-30mm直径进行校正，若被测直径D2小于24mm，则使用K1系数；若被测直径D2大于27mm，则使用K5系数；若被测直径D2在24mm-27mm之间，则使用相邻的两个系数加权求平均值，校正后的直径即为最终的测量直径。