扫描式激光测径仪中电机转速波动对精度的影响及误差修正研究

发布时间：2024-02-20 03:40

　　激光扫描测量设备中,测量精度主要取决于扫描光带的平行性以及其扫描速度是否均匀,而扫描速度的均匀性主要取决于驱动多面棱镜旋转的驱动电机,其转速波动或漂移是造成测量误差的主要原因。该研究通过在测量光路中加入尺寸已知的光阑,利用同时测量光阑和未知测量对象直径的同步测量方法来消除电机转速波动的影响,并利用非线性补偿方法进行误差修正,尽可能减小系统误差对测量误差的影响。实验验证结果表明,经以上方法优化的激光扫描测量设备测量精度达到±0.002 mm,能够满足实际应用需要。

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【部分图文】：

图1扫描式激光测径原理图

式中，f为f-θ透镜的焦距。平行扫描光线经聚焦透镜汇聚于聚焦透镜的后焦点处的光电探测器上，若测量区域存在被测对象，在一定时间内光电探测器上表现为：接收光照、无光照、接收光照，其中无光照持续时间Δt即为被测直径的遮光时间。光电探测器产生的光电变换信号将被测对象的直径信息记录下来后，....

图2同步测量光路原理图

采用稳压电源模块对直流电机供电，故短时间内的电压波动无突变现象，电压变化平缓。因此可采用同步测量原理，消除速度波动对测量精度的影响。同步测量光路原理如图2所示，在f-θ透镜后安装一个尺寸已知的光阑，光阑尺寸满足测量范围要求，放射状扫描光线经过f-θ透镜后形成平行扫描光线，经光阑遮....

图3光电二极管输出波形

图2同步测量光路原理图扫描光束经高灵敏度光电二极管后，在时域内形成带有直径信息的电信号，经过小信号放大、波形整形处理后的信号传送到单片机，分离出带有直径信息的信号和带有光阑尺寸信息的信号，如图4所示。在FPGA内的两路计数器分别对这两路信号代表的时间宽度进行量化计数，经过SPI....

图4同步测量电路原理图

式中：d为被测对象尺寸；DT为光阑间距；To为FPGA的晶振周期；K为比例系数。则被测对象尺寸可表示为：采用同步测量方式，同时测量被测对象尺寸与光阑间距尺寸，通过计算未知尺寸与已知尺寸的比值来求出未知尺寸，可将因扫描电机速度波动及环境温度、供电电压波动对测量精度的影响减小至最小。....

本文编号：3903785