激光三維輪廓掃描儀使用激光掃描技術(shù),具有高頻率、高精度,可以對物體的輪廓、二維尺寸、二維位移進行精確和快速測量與檢驗的儀器,并且環(huán)境適應(yīng)性強,作為精密測量儀器在各個行業(yè)應(yīng)用十分廣泛。意大利Julight公司提供的三維輪廓掃描儀,不僅具有輪廓掃描功能,還具有表面振動的測振功能。
3.1測試原理:脈沖型光纖激光器,以1550nm(不可見激光)釋放出脈沖,該脈沖的重復(fù)率是從100KHZ 到1MHZ,脈沖寬度是3ns到0.5ns ,請看以下圖一為一個例子。
對于每一個發(fā)送的激光脈沖,被遠距離的測試表面背散射或背反射回來的光信號就由一個光學(xué)鏡頭(大約100mm)收集,和被一個高速/高靈敏度的雪崩式光電二極管所探測,在連接到串聯(lián)式信號放大器。
這些對應(yīng)START和STOP事件的電脈沖信號被發(fā)送到的時間測量單元電路(TMU),能測量出分辨率在10ps的飛行時間(TOF)。通過飛行時間(TOF)的測量,就能夠測量出瞬時目標的距離。
通過重復(fù)率達到1MHZ的多次飛行時間(TOF)的重復(fù)測量,就可以對運動軌跡和振動參數(shù)的重構(gòu),帶寬達到1MHZ。TOF數(shù)據(jù)由FPGA系統(tǒng)和ARM微處理器實時處理和分類。數(shù)據(jù)通過專業(yè)的軟件存儲在大容量存儲器里,可以做后續(xù)的分析。這樣客戶自己就可以采用離線的方式對目標的位置和位移進行重構(gòu)。通過時間平均法,可以提高測量結(jié)果的分辨率和精度,但是這需要犧牲帶寬為代價。
3.2 系統(tǒng)框圖:
3.3 系統(tǒng)參數(shù):
1) 輪廓掃描的精度:4-6mm@100m,10-15mm@300m ,30-40mm@800m
2) 表面振動測量距離和精度以及頻帶寬的關(guān)系見下表:
Measurement bandwidth (and pulsed laser repetition-rate, RR) | |||||
1 MHz (RR = 1MHz) | 100 kHz (RR = 100kHz) | 10 kHz (RR = 100kHz + 10 avg) | 1 kHz (RR = 100kHz + 100 avg) | ||
Target distance | 10 | 3*5 mm | 3*5 mm | ||
20 | |||||
50 | |||||
100 | |||||
200 | |||||
500 |
3)速度:1000m/s
4)激光指標 :
3.4應(yīng)用領(lǐng)域 :
文物保護、城市建筑測量、地形測繪、采礦業(yè)、變形監(jiān)測、工廠、大型結(jié)構(gòu)、管道設(shè)計、飛機船舶制造、公路鐵路建設(shè)、隧道工程、橋梁改建等領(lǐng)域里應(yīng)用。
四.系統(tǒng)集成產(chǎn)品:
系統(tǒng)集成
模態(tài)分析軟件
應(yīng)變/應(yīng)力計算軟件
提供:激光頭/三角距離傳感器/三維輪廓儀,數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),相關(guān)專業(yè)軟件(模態(tài)分析軟件,應(yīng)變分析軟件,疲勞分析軟件)