[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

说明书

本发明公开了一种基于三标准棒法的双光路激光扫描测径系统及方法，系统由激光发射部分、检测部分和光接受部分构成；激光发射部分由激光器、扫描转镜组成；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；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；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，再通过两透镜把平行光束聚焦到两个光电二极管，由两个光电二极管获取的光信号转换成电信号传输给数据处理单元将测得直径显示出来。本发明降低了环境和偶然误差的影响。

技术领域

本发明属于测控技术领域，涉及一种激光扫描测径系统及方法，具体涉及一种基于三标准棒法的双光路激光扫描测径系统及方法。

背景技术

尺寸测量方法主要有两大类：接触测量方法和非接触测量方法。典型的接触测量方法如游标卡尺、千分尺、三坐标测量机等，测量精度一般在几微米，但是，由于其测量速度慢，对工件造成磨损，影响测量精度，不能实时测量。而非接触式测量具有高速，高精度等特点，逐步遍及各种高精度检测领域，其中激光测径法是目前普遍运用的非接触测量方法。常用的激光测径方法有两种：基于CCD接收光信号测径法、激光扫描测径法。

CCD接收光信号测径法受到光学透镜与同步电机的制约，对于环境要求较高，导致测量精度较低。激光扫描测径法采样频率快，测量动态范围大，抗干扰性强，精度高。现有的双光路激光扫描测径系统的测量上限不受平凸透镜直径影响，解决了利用小透镜测量大口径的难题，但忽略了同步电机转速产生的影响，导致测量精度不高。

发明内容：

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种基于“三标准棒法”的双光路激光扫描测径系统及方法，应用3个标准棒相对测量原理，采用数据分组策略方法，降低了环境和偶然误差的影响。

本发明的系统所采用的技术方案是：一种基于三标准棒法的双光路激光扫描测径系统，其特征在于：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。

本发明的方法所采用的技术方案是：一种基于三标准棒法的双光路激光扫描测径方法，其特征在于，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；