一种非接触式工件尺寸测量的方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种非接触式工件尺寸测量的方法及系统，系统包括光纤耦合半导体激光器、光纤准直镜、线阵CCD、标准块/待测工件、调节套筒、CCD线阵面板、示波器、支杆/激光管夹持器、导轨、光纤、信号测试线，光纤耦合半导体激光器通过光纤与安装在导轨一侧的光纤准直镜相连接，导轨中部安装有调节套筒，调节套筒上安装有标准块/待测工件，导轨另一侧安装有线阵CCD，安装时，使得从光纤准直镜中由光纤耦合半导体激光器发出的激光与线阵CCD、标准块/待测工件保持在同一水平位置，线阵CCD与CCD线阵面板相连接，CCD线阵面板通过信号测试线与示波器相连接。本发明专利技术利用线阵CCD和示波器达到测量工件尺寸目的。量工件尺寸目的。量工件尺寸目的。

【技术实现步骤摘要】
一种非接触式工件尺寸测量的方法及系统


[0001]本专利技术属于物理光电子
，尤其涉及一种利用示波器和线阵CCD投影来测量工件尺寸的方法。

技术介绍

[0002]近年来，伴随着科学技术的不断改革与创新，以及高新技术的蓬勃与发展，生产出的产品日益趋向于结构精细，这就对于出厂产品的工件尺寸要求更加严格，进而对于工件尺寸的测量要求更加精密。常规的测量方式以接触式测量为主，目前，结构较为精细的工件测量常采用的游标卡尺、螺旋测微器等接触式测量方式，这种方式检测速度慢、精度相对较低，同时游标卡尺、螺旋测微器的接触式测量方式也会造成对仪器的磨损，需要折旧。而接触测量方式由于测量具有非常重要的实际意义。而由于光电子等新兴技术的产生与蓬勃发展，其中光电子元器件线阵CCD结构简单，成本较低。可以同时储存一行电视信号。由于其单排感光单元的数目可以做得很多，在同等测量精度的前提下，其测量范围可以做的较大，并且由于线阵CCD实时传输光电变换信号和自扫描速度快、频率响应高，能够实现动态测量，并能在低照度下工作，所以线阵CCD广泛地应用在产品尺寸测量和分类、非接触尺寸测量，于是人们想到利用线阵CCD以及结合电脑软件，来进行对工件尺寸的非接触式测量，以期减小测量误差以及对测量工具的损耗。这样的操作虽然消除了接触式测量的固有缺陷，但在实际操作的过程中的某些方面仍然不尽如人意，没有达到预期的目的和要求。
[0003]现有技术的缺点：
[0004]现有技术中，在测量过程中前期准备工作较为复杂，需要在计算机中安装相关软件并进行调试。其计算的速度的快慢，直接取决于计算机的性能，对于计算机的算力极度依赖，计算机的体积较为庞大，不易携带，不能够随时随地进行测量，由于使用计算机故而不能够在相对恶劣条件下进行使用，对环境的要求相对较为苛刻。由于使用电脑软件进行测量，故而对电脑系统的稳定性要求较高，在实际测试中，常常遇到由于操作频繁而出现电脑死机现象，从而影响测量的进程与效率。最重要的一点是计算机的价格高，若追求性能更稳定、算力更高的计算机则价格更为昂贵从而导致整体成本的增加，不利于广泛应用。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种非接触式工件尺寸测量的方法及系统，利用线阵CCD和示波器达到测量工件尺寸目的。
[0006]本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种非接触式工件尺寸测量的系统，包括光纤耦合半导体激光器、光纤准直镜、线阵CCD、标准块/待测工件、调节套筒、CCD线阵面板、示波器、支杆/激光管夹持器、导轨、光纤、信号测试线。
[0008]光纤耦合半导体激光器通过光纤与安装在导轨一侧的光纤准直镜相连接，导轨中部安装有调节套筒，调节套筒上安装有标准块/待测工件，导轨另一侧安装有线阵CCD，安装
时，使得从光纤准直镜中由光纤耦合半导体激光器发出的激光与线阵CCD、标准块/待测工件保持在同一水平位置，线阵CCD与CCD线阵面板相连接，CCD线阵面板通过信号测试线与示波器相连接。
[0009]进一步的，光纤准直镜通过支杆/激光管夹持器安装在导轨上。
[0010]非接触式工件尺寸测量的方法，包括如下步骤：
[0011]步骤1.将电源线与光纤耦合半导体激光器进行连接，再将光纤耦合半导体激光器与光纤准直镜进行连接；
[0012]步骤2.进行光学光路准直工作
[0013]通过调节支杆/激光管夹持器在导轨中的位置，使得从光纤准直镜中由光纤耦合半导体激光器发出的激光与线阵CCD、标准块/待测工件保持在同一水平位置；
[0014]步骤3.将线阵CCD与CCD线阵面板相连接，CCD线阵面板与示波器进行连接；
[0015]步骤4:将标准块放置于调节套筒上，使得其在激光的照射下产生的阴影部分，投影到线阵CCD中，并将此时在示波器上显示出来的单位长度为记为
‘
标准单位长度
’
；
[0016]步骤5.取下标准块，将待测工件放置于调节套筒上，使得其在激光的照射下产生的阴影部分投影到线阵CCD中；
[0017]步骤6.通过调节示波器，使示波器中显示出待测工件的投影宽度的尺寸大小；
[0018]步骤7.待测工件在示波器中的投影尺寸的大小，通过示波器自带的光标定位系统确定出待测工件尺寸的长度数量，后通过单位转化，并用计算器计算出待测工件的尺寸。
[0019]本专利技术的有益效果：
[0020]本专利技术运用了非接触式测量方法，克服了传统接触测量的固有缺陷。
[0021]本专利技术中利用到了线阵CCD在相对于传统接触式测量其测量范围可以做的更大，并且由于线阵CCD实时传输光电变换信号和自扫描速度快、频率响应高，能够实现动态测量。
[0022]本专利技术在同类非接触式测量中将常用的计算机软件替换成示波器从而大大降低了设备的体积，使设备更易于携带，便于在不同环境下进行工作。
[0023]示波器相对于计算机软件是一种具有测量时稳定性好、耐用性强电子测量仪器。
[0024]最重要的一点是示波器的价格，相对于计算机价格更为便宜，便于在工业生产检测中普及。
附图说明
[0025]图1为本专利技术的结构示意图；
[0026]图2为标准块的示波器测试视图；
[0027]图3为圆柱型待测工件的示波器被测视图。
[0028]图中，1
‑
光纤耦合半导体激光器、2
‑
光纤准直镜、3
‑
线阵CCD、4
‑
标准块/待测工件、5
‑
调节套筒、6
‑
CCD线阵面板、7
‑
示波器、8
‑
支杆/激光管夹持器、9
‑
导轨(使得从光纤准直镜中由光纤耦合半导体激光器发出的激光与线阵CCD保持在同一水平位置)、10
‑
光纤、11
‑
信号测试线(BNC
‑
2mm)。
具体实施方式
[0029]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0030]利用激光具有普通光所不具有的特点：即单色性、相干性、方向性、高亮度的特点，使得激光直接照射在待测工件物体表面使得被遮光部分(即待测工件尺寸)产生阴影区域。
[0031]再利用线阵CCD并将平行光照射在被测物体上从而产生阴影区域投影在线阵CCD的传感面上，被测物的尺寸可以通过计算在线阵CCD上产生阴影宽度获得。
[0032]利用示波器数据采集系统(示波器是一种常用的电子测量仪器，具有测量精度高、稳定性好、耐用性强、使用寿命长等多种的优点)来采集阴影宽度的尺寸。
[0033]最后本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非接触式工件尺寸测量的系统，包括光纤耦合半导体激光器、光纤准直镜、线阵CCD、标准块/待测工件、调节套筒、CCD线阵面板、示波器、支杆/激光管夹持器、导轨、光纤、信号测试线，其特征在于：光纤耦合半导体激光器通过光纤与安装在导轨一侧的光纤准直镜相连接，导轨中部安装有调节套筒，调节套筒上安装有标准块/待测工件，导轨另一侧安装有线阵CCD，安装时，使得从光纤准直镜中由光纤耦合半导体激光器发出的激光与线阵CCD、标准块/待测工件保持在同一水平位置，线阵CCD与CCD线阵面板相连接，CCD线阵面板通过信号测试线与示波器相连接。2.根据权利要求1所述的非接触式工件尺寸测量的系统，其特征在于，光纤准直镜通过支杆/激光管夹持器安装在导轨上。3.非接触式工件尺寸测量的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1.将电源线与光纤耦合半导体激光器进行连接，再将光纤耦合半导体激光器与光纤准直镜进行连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄长明，韩海潮，周小芳，赵波，黄振芬，张凡，王凯雷，
申请(专利权)人：长治学院，
类型：发明
国别省市：