第6章-光电检测技术应用举例

1第6章光电检测技术应用举例2一、光电检测电路应用举例34测光器件充电电路时间检出电路驱动放大电路Uth=1~1.5V电磁铁吸合---开门叶片打开电磁铁不吸合---开门叶片闭合快门开启时间----电容充电时间决定5恒压偏置PbS---暗电阻1M，亮电阻0.2M，峰值波长0.2m（近红外，火焰峰值）高输入阻抗放大器耦合61.厚度测量二、光电检测系统举例78910112sinsin'[sin'sin()]zabkzbz非线性---参数法非线性误差补偿120500100015003.9903.9954.0004.0054.0104.0154.0204.0252507501250重复测量结果及规律曲线130500100015003.9903.9954.0004.0054.0104.0154.0204.0252507501250系统误差曲线反函数140500100015003.9994.0004.0014.002250750125015信号处理：技术指标：16172.宽度测量1819202122生产现场：3.内尺寸测量23被测钻杆及其内轮廓公称值：D(88.9~139.7mm)d(60~108mm)内加厚：dou(60~95mm)(38)Liu(70~150mm)Miu(76~250mm)24被测钻杆微机控制系统测量臂测量箱导向定位机构组成：测量臂、测量箱、控制柜1)测量原理25原理：驱动电机带动测量臂进入钻杆内部，对内壁轮廓进行连续检测，测量结果通过调理电路送入计算机，通过计算得出钻杆的内径尺寸，测量臂的位置由光栅测量和定位，连续移动获得内加厚轮廓规律。特点：非接触测量，稳定可靠；通过连续扫描测量，得到内加厚全轮廓，对钻杆位置要求不高，可以满足不同规格的钻杆测量要求。测量臂钻杆定位架基座光栅滚动导轨电机驱动器采样电路计算机采样电路2612CCDcameraPipeRingoflightLaserdiodeL27Laser9090Multi-modeopticalsplitterMulti-modeopticalfiber650nmspotlaserRingdiscretedistributedredlaserStructuredlasersource28PowerRFsingalOpticalfibercasingMulti-modeopticalfiberFixedholeoflasercollimationlensConicmirrorCCDLensWatchwindowMeasuringarmMulti-modeopticalsplitterMeasuringarm293)测量臂工作原理原理：由计算机控制激光器发出32束激光，激光束经过反射镜反射到钻杆内壁上，并形成激光光斑，通过镜组成像到工业摄像机中，通过图像处理和计算得出光板坐标激光器光学镜组摄像机图像卡计算机驱动器特点：结构光+视觉测量原理，非接触，稳定可靠，技术成熟通过连续32条扫描母线测量，得到内加厚全轮廓，对钻杆位置要求不高，可以满足不同规格的钻杆测量要求。3031322030mm25mm25/2068.69tgmm25mm68.69mm16mm2020cos2.7/sin38.0920*sin2.7/cos5.68hh18mm5.68mm18mm8.41mm168.5468.6920cos2.7/sintgMeasurementarmdesigning33ConicmirrorZuvXYOo1rdfLlCCDplaneLensWatchwindowMovingdirection1l2l3l4l5lEABCDFFixedholeoflasercollimationlensh2rMathematicmodelabstractofmeasuringarm1211(,,,,,,,,,,,,,)xttCfrrfnlLhduvvt1211(,,,,,,,,,,,,,)yttCgrrfnlLhduvvt1211(,,,,,,,,,,,,,)zttChrrfnlLhduvvt341nabc1l2lglAZ2drZuvXYOofLl2l3l4l5lEBDF2r1lA'BC2OpticalpathofpointAOpticalpathofvisualpart3536Work-piece&experimentresults374)计算机系统操作面板光栅传感器驱动电机网络接口显示器外摄像机图像卡接近传感器数据采集卡数据采集卡工业控制计算机控制卡控制卡控制卡激光器打印机加热器385)软件系统软件系统图像采集处理光栅传感器采样电机控制及驱动辅助环节显示、打印存储、通讯3940416)辅助环节钻杆端部检测环节：采用接近开关判定钻杆端部的位置，自动开始测量，为光栅系统提供绝对零位，作为测量臂位置的原点，同时可以作为意外碰撞的报警信号。环境温度检测环节：采用集成温度传感器，检测工作环境的温度，修正温度变化产生的误差，保证精度和稳定性。中心高度调整环节：系统增加中心高度手动调整环节，简单易用，适应不同外径的钻杆测量要求。自动校准环节：采用精密标准件和校准软件，可以定期进行自校准，减小系统机械蠕变产生的精度损失，提高长期稳定性。低温预热环节：采用电加热环节，低温时系统自动预热，保持精度不变。4243