基于红外激光位移传感器轨距在线测量的研究
基于红外激光位移传感器轨距在线测量的研究
作者:王彦军
激光三角法具有非接触、不易损伤表面、材料适应性广、结构简单、测量距离大、抗干扰、测量点小、测量准确度高、可用于实时在线快速测量等特点 ,在几何量测量领域中得到广泛的应用 。目前在轨道轨距测量中普遍采用非接触光电测量方法、边界法和图像法 ,这些方法各有优缺点。本文基于激光位移传感器三角法测量提出了一种用于线路轨道几何参数在线检测的新型激光位移传感器。该传感器采用红外脉冲半导体激光器和四象限光电探测器 ,不仅避免了外界杂散光的影响 ,而且响应频率高 ,同时避免外界温度的干扰。经过理论分析和现场试验 ,证明了该传感器的有效性和实用性。
1、激光三角法测量原理
三角位移测量系统是从光源发射一束光到被测物体表面 ,在另一方向通过成像观察发射光点的位置 ,从而计算得出物点的位移。由于入射光和反射光构成一个三角形 ,所以这种方法被称为三角测量法。按入射光线与被测工作表面法线的关系分为直射式和斜射式。在本测量系统采用直入射结构 。
2 、实验结果
对研制的激光位移传感器在实验室进行标定 ,标定采用 LG250 光电测长仪 (北京超精细工程研究所生产) ,该测长仪的测量范围为 ±25 mm ,准确度 011μm。标定后的激光位移传感器实时测量轨距的结果 (范围为 ±10 mm)曲线可以看出 ,该系统在测量范围 ±10 mm 内 ,线性相关系数01999 49 ,拟合直线方程 : Y = 0105 + 0195 x ,标准偏差为01194 9 ,该系统分辨率为 013 mm。
3、结论
激光三角法测量是三维曲面非接触测量的主要方法之一。本文基于激光位移传感器三角法测量提出了一种用于线路轨道几何参数在线检测的新型激光位移传感器。该传感器采用红外脉冲半导体激光器和四象限光电探测器 ,不仅避免了外界杂散光的影响 ,而且响应频率高 ,同时避免外界温度的干扰。经过理论分析和现场试验 ,证明了该传感器的有效性和实用性。在测量范围 ±10 mm 内 ,线性相关系数01999 49 ,拟合直线方程 : Y = 0105 + 0195 x ,标准偏差为01194 9。该系统分辨率为 013 mm。
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