光学与光电技术, 2013, 11 (3): 62, 网络出版: 2013-10-29   

高精度激光三角位移测量系统误差分析

Analysis of Error in High Precision Laser Triangulation Displacement Measurement System
作者单位
中国科学院上海技术物理研究所红外成像材料与器件重点实验室, 上海 200083
摘要
激光三角测量方法因其具有结构简单、非接触、信号处理便捷等特点而得到广泛应用。针对工程应用中提出的高精度、大工作距离的测量要求,从激光三角位移传感器结构、光斑定位不确定度和定标方法等方面进行分析,分别讨论了各个因素对于测量精度的影响,并提出了优化方案。经实验验证,该激光三角位移测量系统在110 mm的工作距离下测量误差小于1.2 μm,优于在同等工作条件下的商用激光三角位移传感器。
Abstract
Laser triangulation is widely applied due to its simple setup, contactless feature and fast data processing. In this paper, the technique is analyzed from the perspectives of light path structure, spot locating uncertainty and calibration method, aiming at high precision, large work distance measurements. The effects of above-mentioned factors on measuring accuracy are discussed, and an optimal scheme is proposed. Experimental results demonstrate that the measurement error of the present sensing system is below 1 μm at a work distance of 110 mm, better than that of a commercial laser triangulation sensor.
参考文献

[1] CHANG R S, CHIU J H, CHEN F P, et al. A Parkinsons disease measurement system using laser lines and a CMOS image sensor[J]. Sensors, 2011, 11(2): 1461-1475.

[2] 杨芳, 杨坤涛, 黄可. CCD大范围轴向位移量测量研究[J]. 光学与光电技术, 2006, 4(4): 59-61.

[3] 孙晶玢. 基于差分激光三角法的水面油膜测厚系统光学传感器设计[D]. 天津: 天津大学, 2010.

[4] 高春甫, 邬敏. 粗糙表面精度测量系统的研究[J]. 光学精密工程, 2005, 13(6): 697-702.

[5] 李雅倩, 付献斌, 周坤. CCD分段测量的光学位移测量系统[J]. 光学精密工程, 2011, 19(9): 2036-2042.

[6] 刘维, 韩旭东, 艾华. 激光三角法在位移测量中得应用[J]. 光学精密工程, 2004, 12(4): 104-107.

[7] 赵辉, 张海波, 陶卫. 激光三角位移传感器分辨率不均匀性分析与参数优化[J]. 红外与激光工程, 2008, 37(增刊): 75-78.

[8] 钱晓凡, 吕晓旭, 钟丽云, 等. 提高激光三角法测量精度的新方法[J]. 激光杂志, 2000, 21(3): 54-55.

[9] 陈晓东, 李为民, 李静, 等. 利用重心法求光斑信号位置的误差分析[J]. 光学技术, 2000, 26(1): 5-8.

[10] 章小兵, 戚俊, 张毅, 等. 一种关于大位移激光三角法测量参数标定方法的研究[J]. 量子电子学报, 2002, 19(1): 74-77.

[11] Rioux M, Bechthold G, Taylor D, et al. Design of a large depth of view three-dimensional camera for robot vision[J]. Optical Engineering, 1987, 26(12): 1245-1250.

[12] Dorsch R G, Hasler G, Herrmann J M. Laser triangulation: fundamental uncertainty in distance measurement[J]. Applied Optics, 1994, 33(7): 1306-1314.

何凯, 陈星, 王建新, 张勤耀. 高精度激光三角位移测量系统误差分析[J]. 光学与光电技术, 2013, 11(3): 62. HE Kai, CHEN Xing, WANG Jian-xin, ZHANG Qin-yao. Analysis of Error in High Precision Laser Triangulation Displacement Measurement System[J]. OPTICS & OPTOELECTRONIC TECHNOLOGY, 2013, 11(3): 62.

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