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    一種基于數字散斑相關法的激光位移測量方法技術

    技術編號:8411970 閱讀:321 留言:0更新日期:2013-03-14 01:34
    本發明專利技術公開了一種基于數字散斑相關法的新型激光位移測量方法,具體為:激光經聚焦垂直入射移動中的被測物體表面;接收被測物體表面入射光點處的散射光,并通過成像透鏡成像在CCD的敏感面上得到散射光斑;當散射光斑的信號帶寬小于等于帶寬閥值時,則表明被測物體表面為弱散射界面,采用平均加權重心法測量散射光斑在CCD上的位移;當散射光斑的信號帶寬大于帶寬閥值時,則表明被測物體表面為強散射截面,采用相關法測量散射光斑在CCD上的位移;根據散射光斑在CCD上的位移計算被測物體的位移。本發明專利技術實現對各種粗糙度物面位移的精確測量,具有測量快速性和精確性。

    【技術實現步驟摘要】

    本專利技術涉及位移傳感測量領域,具體涉及,適用于強散射、粗糙界面位移測量。
    技術介紹
    激光三角法位移傳感器是一種非接觸測量位移的重要傳感器,廣泛應用于三維輪廓、厚度、寬度、料位、及振動等測量。它將激光束投射到被測物面形成的漫反射光斑作為傳 感信號,用透鏡成像原理將收集到的漫反射光匯聚到焦平面的光接收器上形成像點。該接收器可為光點位置探測器(CXD),也可用位置敏感器件PSD。運用激光三角法理論測量物體表面的位移時,在弱散射情況下,經過硬件濾波和軟件濾波之后,可以通過重心法求出位移前后光斑信號的重心變化,得到光斑在CCD上的位移值,進而求出物面的實際位移值。但是物體表面較粗糙,發生強散射時,CCD上所接收到的測點散射光斑將淹沒在散斑噪聲中,這時采取抑制散斑效應的技術措施將效果很差。
    技術實現思路
    本專利技術的目的是在于針對現有技術存在的上述問題,提供,,該方法能夠實現在被測物面很粗糙的條件下的位移測量,并具有測量快速性和精確性。本專利技術的上述目的通過以下技術方案實現—種基于數字散斑相關法的激光位移測量方法,具體為步驟I激光經聚焦垂直入射移動中的被測物體表面;步驟2接收被測物體表面入射光點處的散射光,并通過成像透鏡成像在CXD的敏感面上得到散射光斑;步驟3當散射光斑的信號帶寬小于等于帶寬閥值F時,則表明被測物體表面為弱散射界面,采用平均加權重心法測量散射光斑在CCD上的位移8 ;當散射光斑的信號帶寬大于帶寬閥值F時,則表明被測物體表面為強散射截面,采用相關法測量散射光斑在CCD上的位移S ;步驟4根據散射光斑在CXD上的位移8計算被測物體的位移A。進一步地,所述帶寬閥值F取值范圍為150 250。進一步地,所述步驟3中的平均加權重心法具體為位移5等于散射光斑的重心橫坐標i在前后移動的差值,散射光斑的重心橫坐標i計算公式為權利要求1.,具體為 步驟I激光經聚焦垂直入射移動中的被測物體表面; 步驟2接收被測物體表面入射光點處的散射光,并通過成像透鏡成像在CCD的敏感面上得到散射光斑; 步驟3當散射光斑的信號帶寬小于等于帶寬閥值F時,則表明被測物體表面為弱散射界面,采用平均加權重心法測量散射光斑在CCD上的位移δ ;當散射光斑的信號帶寬大于帶寬閥值F時,則表明被測物體表面為強散射截面,采用相關法測量散射光斑在CCD上的位移δ ; 步驟4根據散射光斑在CCD上的位移δ計算被測物體的位移Λ。2.根據權利要求I所述的一種基于數字散斑相關法的新型激光位移測量方法,其特征在于,所述帶寬閥值F取值范圍為15(Γ250。3.根據權利要求I或2所述的激光位移測量方法,其特征在于,所述步驟3中的平均加權重心法具體為位移δ等于散射光斑的重心橫坐標在前后移動的差值,散射光斑的重心橫坐標 計算公式為4.根據權利要求I或2所述的激光位移測量方法,其特征在于,所述步驟3中的相關法具體為 讀取被測物體位移前的散射光斑的光強,并轉換成位移前一維象元光強矩陣,在位移前一維象元光強矩陣中選取包含主峰信息的樣本子區間; 讀取被測物體位移后的散射光斑的光強,并轉換成位移后一維象元光強矩陣,在位移后一維象元光強矩陣中選取多個與樣本子區間寬度相同的目標子區間; 搜尋與樣本子區間相似系數最大的目標子區間,并輔以插值處理得到散射光斑位移。5.根據權利要求4所述的激光位移測量方法,其特征在于,按照如下方式計算6.根據權利要求I或2或3所述的激光位移測量方法,其特征在于,所述步驟4采用直射式三角法計算被測物體的位移Λ,具體為被測物體的位移全文摘要本專利技術公開了一種基于數字散斑相關法的新型激光位移測量方法,具體為激光經聚焦垂直入射移動中的被測物體表面;接收被測物體表面入射光點處的散射光,并通過成像透鏡成像在CCD的敏感面上得到散射光斑;當散射光斑的信號帶寬小于等于帶寬閥值時,則表明被測物體表面為弱散射界面,采用平均加權重心法測量散射光斑在CCD上的位移;當散射光斑的信號帶寬大于帶寬閥值時,則表明被測物體表面為強散射截面,采用相關法測量散射光斑在CCD上的位移;根據散射光斑在CCD上的位移計算被測物體的位移。本專利技術實現對各種粗糙度物面位移的精確測量,具有測量快速性和精確性。文檔編號G01B11/02GK102967261SQ20121044715公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月10日 優先權日2012年11月10日專利技術者李頂根, 沈磊, 朱鴻茂, 褚俊, 羅鋒, 劉明勇 申請人:華中科技大學本文檔來自技高網...

    【技術保護點】
    一種基于數字散斑相關法的激光位移測量方法,具體為:步驟1激光經聚焦垂直入射移動中的被測物體表面;步驟2接收被測物體表面入射光點處的散射光,并通過成像透鏡成像在CCD的敏感面上得到散射光斑;步驟3當散射光斑的信號帶寬小于等于帶寬閥值F時,則表明被測物體表面為弱散射界面,采用平均加權重心法測量散射光斑在CCD上的位移δ;當散射光斑的信號帶寬大于帶寬閥值F時,則表明被測物體表面為強散射截面,采用相關法測量散射光斑在CCD上的位移δ;步驟4根據散射光斑在CCD上的位移δ計算被測物體的位移Δ。

    【技術特征摘要】

    【專利技術屬性】
    技術研發人員:李頂根沈磊朱鴻茂褚俊羅鋒劉明勇
    申請(專利權)人:華中科技大學
    類型:發明
    國別省市:

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