半光斑成像式多功能激光瞄准测头的研究.pdf

第３３卷　第４期 计　　　 量　　　学　　　报 　 Ｖｏｌ．３３，№４ ２０１２年　７月 ＡＣＴＡ　ＭＥＴＲＯＬＯＧＩＣＡ　ＳＩＮＩＣＡ 　 Ｊｕｌｙ，２０１２ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００１１５８．２０１２．０４．０６ 半光斑成像式多功能激光瞄准测头的研究 １，２ １ １ ２ 朱凌建 ，　谭　宇 ，　邱宗明 ，　刘君华 （１西安理工大学，陕西 西安７１００４８；　２西安交通大学，陕西 西安７１００４９） 摘要：运用半光斑成像原理设计了一种用于三坐标测量机的多功能激光瞄准测头。详细介绍了测头的光学系 统工作原理和设计思路，采用自适应控制方法实时调节激光光强使其可以适应不同光学特性表面的瞄准测量，并 进行了多功能测头的重复性瞄准测量、灵敏度测量、倾角跟踪实验。实验结果表明，该测头重复性瞄准测量不确定 度优于１ ｍ，测量灵敏度可达３０ｍＶ／ｍ，激光跟踪瞄准被测曲面倾角可达２５°，能满足三坐标测量机的使用要求。 μ μ 该测头具有检测速度快、自动化程度高、瞄准精度高的特点，结合三坐标测量机或者其它测长仪器，能够实现对自 由曲面进行快速精确瞄准及轮廓图像瞄准测量，具有广泛的应用前景和实用价值。 关键词：计量学；半光斑成像；激光瞄准；多功能测头；三坐标测量机 中图分类号：ＴＢ９２　　　　文献标识码：Ａ　　　　文章编号：１０００１１５８（２０１２）０４０３１３０４ ＳｔｕｄｙｏｎＭｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌＬａｓｅｒＡｉｍｉｎｇＤｅｔｅｃｔｏｒＢａｓｅｄｏｎ ＨａｌｆＦａｃｕｌａｒＰｏｉｎｔＯｐｔｉｃａｌＩｍａｇｅｒｙ １，２ １ １ ２ ＺＨＵＬｉｎｇｊｉａｎ ，　ＴＡＮＹｕ，　ＱＩＵＺｏｎｇｍｉｎｇ，　ＬＩＵＪｕｎｈｕａ （１Ｘｉ′ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ′ａｎ，Ｓｈａａｎｘｉ７１００４８，Ｃｈｉｎａ； ２Ｘｉ′ａｎＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ′ａｎ，Ｓｈａａｎｘｉ７１００４９，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｌａｓｅｒａｉｍｉｎｇｄｅｔｅｃｔｏｒａｐｐｌｉｅｄｏｎｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｍａｃｈｉｎｅｓｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄｂａｓｅｄｏｎ ｈａｌｆｆａｃｕｌａｒｐｏｉｎｔｏｐｔｉｃａｌｉｍａｇｅｒｙＴｈｅｄｅｓｉｇｎｉｎｇｔｈｏｕｇｈｔａｎｄｏｐｅｒａｔｉｏｎｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｔｈｅｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌａｉｍｉｎｇｄｅｔｅｃｔｏｒ ｏｐｔｉｃａｌｓｙｓｔｅｍｗａｓｄｅｓｃｒｉｂｅｄｉｎｄｅｔａｉｌＡｎａｄａｐｔｉｖｅｉｎｔｅｎｓｉｔｙｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄｗａｓｕｓｅｄｉｎｔｈｅｃｉｒｃｕｉｔｔｏａｄｊｕｓｔｔｈｅｌａｓｅｒ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙｔｉｍｅｌｙｓｏｔｈａｔｉｔｃａｎａｄａｐｔｔｏａｉｍｉｎｇｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｏｐｔｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｓｕｒｆａｃｅＲｅｐｅａｔｅｄａｉｍｉｎｇ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ，ｌｉｎｅａｒｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙａｉｍｉｎｇｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓａｎｄｉｎｃｌｉｎａｔｉｏｎｔｒａｃｋｉｎｇｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｏｆｔｈｅｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｄｅｔｅｃｔｏｒｗｅｒｅｃｏｎｄｕｃｔｅｄｉｎｐｒａｃｔｉｃｅＴｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍ