CN100462736C - 高精度激光折角测量方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高精度激光折角测量方法及系统。它是利用激光测距仪对被测物体的位移进行测量，所述在激光测距仪的激光光路上设有反射镜，在被测物体表面相对应的设置的反射镜；激光测距仪将测量信号通过A/D转换模块传送给PC处理机处理显示位移值和/或输出控制信号。该高精度激光折角测量系统在激光光路上设有反射镜，这样通过激光折射实现测量；它解决了当测量空间狭小时，按现有测量方法，测量设备无法安装实现直线测量的问题；本发明的测量系统测量精度达到0.1mm；而该系统中在进行测量时，还能实现单级测量报警控制、双级测量滑差报警控制。它特别适用于是空间狭小的地方进行位移测量。
Description
技术领域
本发明属于激光测量技术，具体涉及一种利用激光测距仪进行高精度的、折角测量控制的高精度激光折角测量方法及系统。
背景技术
激光测位移最常见的方法是激光三角法测位移，其基本原理是，用一束激光以某一角度聚焦在被测物体表面，然后从另一角度对物体表面上的激光光斑进行成像，物体表面激光照射点的位置高度不同，所接受散射或反射光线的角度也不同，用CCD光电探测器测出光斑像的位置，就可以计算出主光线的角度，从而计算出物体表面激光照射点的位置高度。当物体沿激光线发生移动时，测量结果将发生改变，从而实现用激光测量物体的位移。这种方法不能适用于空间狭小的地方进行位移测量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能在狭小的空间实现高精度激光位移变化监测，进而实现控制的高精度激光折角测量方法及系统，以解决上述问题。
实现本发明目的之一的技术方案为：它包括激光测距仪，A/D转换模块，PC处理机，其特征在于所述激光测距仪采用左右两套，激光测距仪的激光光路上设有折角反射镜；在被测物体表面相对应的可设置的反射镜；激光测距仪的激光束经经过折角反射镜折射后照射到被测物体表面，经被测物体表面的反射镜反射后再经反射镜折射返回激光测距仪；它还包括用以接收PC处理机输出信号的报警系统，报警系统实现单侧位移报警和/或双测位移滑差报警。
它还包括接收D/A转换模块输出信号的的控制继电器。
所述激光测距仪采用激光测距仪采用高精度激光测距仪，最小测量距离为0.1米的高精度激光测距仪，如LRFS—0040—1/2激光测距仪。
采用双激光测距仪采用两套进行双向测量。
实现本发明目的之二的技术方案为：它是利用激光测距仪对被测物体的位移进行测量，所述在激光测距仪的激光光路上设有折角反射镜；激光测距仪将测量信号通过A/D转换模块传送给PC处理机处理显示位移值和/或输出控制信号；所述采用双激光测距仪进行双向测量；所述PC处理机处理信号的输出控制单侧位移报警和/或双侧位移滑差报警。
所述A/D转换模块中采用COM口及并采用高的波特率，不能采用组态方式。
所述激光测距仪采用激光测距仪采用高精度激光测距仪，激光测量精度0.1mm/10米内，如LRFS—0040—1/2激光测距仪。
所述采用双激光测距仪采用两套进行双向测量。
所述PC处理机处理信号的输出控制单级测量报警和/或双级测量滑差报警。
单侧位移报警和/或双侧位移滑差报警可采用三级报警。
LRFS—0040—1/2型激光测距仪是通过计算发射和接收反射回来的激光的时间差，用微处理器计算出相应相位偏移所对应的物体间距离，从而测量出物体的位移的。
该高精度激光折角测量系统在激光光路上设有反射镜，这样通过激光折射实现测量；它解决了当测量空间狭小时，按现有测量方法，测量设备无法安装实现直线测量的问题；而经检索国内外尚未见采用本发明方法即激光折角法进行测量的。本发明的测量系统测量精度高，其精度达到0.1mm；而该系统中在进行测量时，还能实现单侧位移报警控制、双侧位移滑差报警控制。该方法简单，系统设备少；适用于各种测量场合，特别是空间狭小的地方进行位移测量，如船舶机舱内。
附图说明
图1高精度激光折角测量系统框图
图2激光测距仪及反射镜结构示意图
图3高精度激光折角测量系统测量示意图
图4高精度激光折角测量方法流程示意图
图5PC位移监控系统界面示意图
图6报警参数设置界面示意图
具体实施方式
如图1所示，激光测距仪采用LRFS—0040—1/2激光测距仪，它是能精确测量距离从0.1米到并超过100米的激光测距仪。激光测距仪的信号经A/D转换模块转换后，通过RS232传输端口将信号传送给PC处理机，PC处理机处理后进行声光报警，PC处理机的控制信号通过D/A转换模块输出信号的控制继电器，实现控制。PC处理机可采用触摸屏式工控机。
如图2所示，LRFS—0040—1/2激光测距仪1固定在底座2上，底座2上设反射镜3，反射镜3将LRFS—0040—1/2激光测距仪1发出的激光束折角90度后进行测量。
如图3所示，它是将本系统用于船舶上，在船舶上由于船舶舱室空间狭小及辅推装置运动的特殊性要求激光传感器不能像一般工业用的激光传感器那样垂直安装。采用本发明确定为折角测量方案。采用左右两套LRFS—0040—1/2激光测距仪1，LRFS—0040—1/2激光测距仪1激光束经经过反射镜3折射后照射到辅推装置的翼板上，经翼板5上的反射镜4反射后再经反射镜3折射返回激光测距仪1。激光传感器接受到返回激光后，经内部相位延迟处理电路计算出辅推装置位移的精确距离。
如图4所示，左右激光测距仪的测量信号经A/D转换模块，A/D转换模块采用RemoDAQ8017进行转换，采用COM口及并采用高的波特率，波特率不低于115200。A/D转换模块输出信号给PC处理机进行处理，数据处理包括校验和:校验和帮助检测系统内部数据通讯是否有错误，如果校验和不正确，设备将不予回答；计算出相应相位偏移所对应的物体间距离，从而测量出物体的位移；左、右位移上下限设置，1、2、3级报警报警设置，包括单侧位移报警和双侧位移滑差值设置；左右位移轨迹曲线生成；滑差计算公式：△δ＝△1-△2。PC位移监控系统界面如图5所示，报警参数设置界面如图6所示。
本系统采用单侧传感器和双侧传感器的三级报警机制，可以有效地保证辅推装置的正常平稳的运行。单侧传感器的三级报警机制是，第一级报警，当辅推位移偏差量刚好达到报警值0.01m时，发出光报警，报警灯不停的闪烁，若位移偏差量继续增大，则报警灯不停的闪烁，若位移偏差量回复到正常值时，则报警灯停止闪烁，不报警，这样就可以有效地防止误报警；第二级报警，当位移偏差量达到0.015m时，报警系统发出声、光混合报警，这时操作人员要提高警惕，查找原因，并消除报警；第三级报警，当位移偏差量继续增大，达到极限报警值0.02m时，报警系统就会自动切断辅推装置电动机的电源，使辅推装置停止运行，排出故障的原因后，装置才能再一次启动，以达到保护装置的作用。双侧传感器的三级报警机制是，当辅推装置监测的左右激光传感器测量的位移滑差达到报警值0.01m(系统可以设定不同值)时，系统开始报警，当滑差继续增大，与单级传感器报警形式一样，三级报警分为闪光报警，声、光混合报警，辅电机停电。滑差报警检测的是辅推装置在水下运行时的变形程度，可以为系统的安全运行提供更可靠的保证。第三级报警中，PC处理机的控制输出信号经D/A转换模块输出控制继电器工作。D/A转换模块采用RemoDAQ8042。图4仅显示滑差报警流程，单侧报警的流程与滑差报警流程一样未示。
Claims (6)
1.一种高精度激光折角测量系统，它包括激光测距仪，A/D转换模块，PC处理机，其特征在于所述激光测距仪采用左右两套，激光测距仪的激光光路上设有折角反射镜；在被测物体表面相对应的可设置的反射镜；激光测距仪的激光束经经过折角反射镜折射后照射到被测物体表面，经被测物体表面的反射镜反射后再经反射镜折射返回激光测距仪；它还包括用以接收PC处理机输出信号的报警系统，报警系统实现单侧位移报警和/或双侧位移滑差报警。
2.如权利要求1所述高精度激光折角测量系统，其特征在于它还包括接收D/A转换模块输出信号的控制继电器。
3.如权利要求1所述高精度激光折角测量系统，其特征在于所述激光测距仪采用高精度激光测距仪，激光测量精度0.1mm/10米内。
4.一种高精度激光折角测量方法，它是利用激光测距仪对被测物体的位移进行测量，所述在激光测距仪的激光光路上设有折角反射镜；激光测距仪将测量信号通过A/D转换模块传送给PC处理机处理显示位移值和/或输出控制信号；所述采用双激光测距仪进行双向测量；所述PC处理机处理信号的输出控制单侧位移报警和/或双侧位移滑差报警。
5.如权利要求4所述高精度激光折角测量方法，其特征是所述A/D转换模块的波特率不低于115200。
6.如权利要求4所述高精度激光折角测量方法，其特征是所述激光测距仪采用高精度激光测距仪，激光测量精度0.1mm/10米内。
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