測量原理

目前，國內(nèi)比較常用的兩種非接觸測量方法，一種是基于CCD器件接收光信號(hào)的測量方法，另一種是激光掃描測量方法。兩種方法各有各的優(yōu)勢(shì)以及劣勢(shì)，下面讓我們來看看他們的基本工作原理。

第一種測量原理:CCD尺寸測量

CCD尺寸測量系統(tǒng)基本都由CCD像傳感器、光學(xué)系統(tǒng)、微機(jī)數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)組成，我們先來看一下采用CCD測量的基本原理:

線陣CCD平行光法進(jìn)行非接觸測量的基本原理:將線陣CCD置于平行光路，被測物放于CCD前方光路中，射向CCD的光就被物體擋住一部分，因此CCD輸出的信號(hào)就有一個(gè)凹口。顯然，凹口的寬度與物體的尺寸有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，我們利用數(shù)字電路設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)處理就很容易的得到凹口對(duì)應(yīng)的CCD像元數(shù)，從而計(jì)算出被測物體的尺寸。但是我們也很容易的發(fā)現(xiàn)一個(gè)問題:這種測量方法要求CCD光敏區(qū)的長度大于被測物體的尺寸，而大尺寸的CCD特別昂貴，所以必須通過其他方法來實(shí)現(xiàn)光的接收。

CCD尺寸測量基本原理

下面讓我們來看一下，CCD測量的方法有哪些缺點(diǎn):

(1)采用CCD接收然后轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的方法，測量的精度受限于CCD像元的大小!我們知道CCD像元不管哪個(gè)部位接收到光，都會(huì)將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，從而制約了CCD測量方法的測量精度。當(dāng)然我們也可以采用盡量小的CCD像元，使它的測量誤差盡量減小。但我們也知道，CCD的像元越小，CCD的成本就越高，這是一個(gè)沒辦法回避的矛。

(2)同時(shí)，由于我們知道，CCD光敏區(qū)一般為28mm，這就直接限制了被測物體的大小，系統(tǒng)的型號(hào)受限。

(3)衍射，我們知道衍射在精密測量中是無法回避的問題。而在這里我們的CCD像元不是連續(xù)的，是一個(gè)一個(gè)像元互相緊密排列組成的，而由于衍射造成的光的傳播不是直線的，結(jié)果就很容易出現(xiàn)很大的誤差。

第二種測量原理:激光掃描測量ZM100激光測徑儀原理圖

激光掃描測徑儀系統(tǒng)采用激光器發(fā)出的光束通過多面體掃描轉(zhuǎn)鏡和掃描光學(xué)系統(tǒng)后，形成與光軸平行的連續(xù)高速掃描光束，對(duì)被置于測量區(qū)域的的工件進(jìn)行高速掃描，并由放在工件對(duì)面的光電接收器接收，投射到光電光電接收器上的光線在光束掃描工件時(shí)被遮斷，所以通過分析光電接受器輸出的信號(hào)，可獲得與工件直徑有關(guān)系的數(shù)據(jù)。為保證測量的高精度以及可靠性，光掃描計(jì)量系統(tǒng)必須滿足以下三點(diǎn)基本要求:

(1)激光束應(yīng)垂直照射被測物體表面;

(2)光束必須對(duì)物體表面做勻速直線掃描運(yùn)動(dòng);

(3)掃描時(shí)間必須測的很準(zhǔn)確。

而在現(xiàn)實(shí)情況下，掃描速度并不是常數(shù)，而是隨掃描轉(zhuǎn)鏡的角位移的變化而變化，這樣就會(huì)產(chǎn)生原理誤差。

綜上所述，我們可以看出，使用CCD進(jìn)行測量的這種方法有它的優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也有它自己無法克服的缺點(diǎn)。再看利用激光掃描測量直徑的方法，雖然會(huì)出現(xiàn)如掃描速度達(dá)不到均勻而產(chǎn)生的原理誤差，但是我們可以利用算法的不同降低這部分誤差。