激光三角測量法

激光三角測量法

激光位移傳感器根據測量光路的不同分爲斜射式和直射式激光位移傳感器。

1 斜射式

激光束不垂直被測物體表面入射，該種測量的方式稱爲斜射式測量。測量光束如下圖所示。

                                                                      圖1.斜射式

激光束與被測基準面法線的夾角爲，散射光束 AA'與法線的夾角爲 ，與光敏陣列單元之間的夾角爲，入射光點 A 與到成像光學系統中心O 之間的距離爲 ，相應成像點 A' 與光學成像中心點之間的成像距離爲 。過 B 和 B' 點分別作 AA'的延長線及 AA′的垂線，垂足分別爲C 和 D 。光敏陣列上的成像光斑隨着待測面與基準面之間距離的變化移動。如圖 上圖所示，當待測面與基準面之間的距離爲 y 時，相應的探測器上光斑移動距離爲 x。根據三角形定理可得：

如圖所示，其中：,, ,,,,,將以上參數帶入上式可得：

整理可得：

當成像透鏡組的焦距 f 已知時，在理想成像條件下，根據高斯成像定理可知:

於是可得：

同理，當待側面在標準面上時：

綜上所述斜射式測量的位移 y 與光斑移動距離之間的關係爲:

根據已知參數就可以計算出物體的位移y。

2 直射式

激光束垂直被測物體表面入射，該種測量方式稱爲直射式測量，測量光路如圖所示：

                                               圖2.直射式

通過對圖 1 與圖 2 所示的測量的原理圖進行對比可知，直射式測量可以看作是斜射式的測量在入射角時的情況。則可根據已知條件得：物體的位移 y 與探測器上的光斑移動的距離 x 之間的理論計算關係式爲：