激光測徑儀工作原理

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電梯直達(dá)

樓主

發(fā)表于 2025-7-7 08:26:46 | 只看該作者 |倒序瀏覽 |閱讀模式

激光測徑儀是一種高精度、非接觸式的尺寸測量儀器，其工作原理主要基于激光掃描測量技術(shù)和光學(xué)幾何原理，通過激光束與被測物體的相互作用來獲取直徑信息。以下是其核心工作原理及技術(shù)細(xì)節(jié)的詳細(xì)說明：

一、激光掃描測量技術(shù)

激光測徑儀的核心是利用激光光源的優(yōu)良焦點特性，通過高速旋轉(zhuǎn)的多面體掃描轉(zhuǎn)鏡（如八面鏡或十六面鏡）將激光束轉(zhuǎn)換為與光軸平行的連續(xù)高速掃描光束。具體流程如下：

激光發(fā)射與準(zhǔn)直
激光發(fā)射器（如HeNe激光器）發(fā)出激光束，經(jīng)透鏡組處理后形成平行光束，確保光束在傳播過程中保持穩(wěn)定。
高速掃描生成
平行光束投射到旋轉(zhuǎn)的掃描轉(zhuǎn)鏡上，轉(zhuǎn)鏡以每秒數(shù)千轉(zhuǎn)的速度旋轉(zhuǎn)，將激光束反射為線性掃描光束，形成連續(xù)的掃描光幕。
被測物遮擋信號
當(dāng)被測物體（如線材、管材）進(jìn)入掃描區(qū)域時，會遮擋部分掃描光束。光電接收器（如光電二極管或光電傳感器）位于光束對面，接收未被遮擋的光束。
信號處理與直徑計算
物體遮擋導(dǎo)致接收器輸出的光信號產(chǎn)生凹口，凹口的寬度與物體直徑成正比。通過測量凹口對應(yīng)的時間差（即光束被遮擋的時間），結(jié)合已知的掃描速度，可計算出物體直徑。公式為：

D=v?Δt

其中，D為直徑，v為掃描速度，Δt為光束被遮擋的時間。

二、光學(xué)幾何原理（CCD投影法）

部分激光測徑儀采用CCD（電荷耦合器件）投影法，基于光學(xué)幾何原理實現(xiàn)測量：

平行光路設(shè)計
激光束經(jīng)透鏡組轉(zhuǎn)換為平行光，照射到被測物體上。物體遮擋部分光線，形成陰影。
CCD信號采集
線陣CCD傳感器置于平行光路中，接收未被遮擋的光線。物體遮擋導(dǎo)致CCD輸出信號產(chǎn)生凹口，凹口寬度對應(yīng)物體尺寸。
數(shù)據(jù)處理與輸出
通過數(shù)字電路和計算機(jī)處理，將凹口對應(yīng)的CCD像元數(shù)轉(zhuǎn)換為實際尺寸，實現(xiàn)高精度測量。

三、關(guān)鍵技術(shù)要求

為保證測量精度和可靠性，激光測徑儀需滿足以下條件：

四、技術(shù)優(yōu)勢與應(yīng)用場景

優(yōu)勢
- 非接觸測量：避免對高溫、易碎或軟性物體造成損傷。
- 高精度與高速度：測量精度可達(dá)±0.0005mm，掃描頻率高達(dá)2400次/秒。
- 寬測量范圍：覆蓋0.1mm至1600mm，適用于不同尺寸物體。
- 抗干擾能力強(qiáng)：適用于復(fù)雜工業(yè)環(huán)境，如振動、高溫等場景。
應(yīng)用場景
- 線纜行業(yè)：測量電線、電纜、光纖的外徑及圓度跳動。
- 管材行業(yè)：檢測鋼管、塑料管的外徑尺寸。
- 金屬加工：測量軋鋼、棒材的直徑及厚度。
- 科研領(lǐng)域：實驗室計量檢測、材料性能研究。