CN108955557A - 一种基于激光测量的物体变形量检测系统及其检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于激光测量的物体变形量检测系统，所述变形量检测系统包括激光发射单元、匀光单元、滤光单元、聚光单元、光电转换单元、信号调理单元、信号分析处理单元、存储单元、显示单元和按键输入单元；所述变形量检测系统将光带投射到与被测物体轮廓垂直的位置，使所述光带一部分光线被所述被测物体挡住，另一部分光线投射到所述光电转换单元，输出电信号，根据所述电信号的变化量计算出所述被测物体形变大小，并进行存储和显示。本发明提供一种基于激光测量的物体变形量检测系统和方法，提高了物体变形量测量的准确性和抗干扰性。
Description
技术领域
本发明属于光电检测技术领域，特别涉及一种基于激光测量的物体变形量检测系统及其检测方法。
背景技术
随着工业生产水平的不断发展，人们对测量的精度和效率要求越来越高。光电检测技术具有精度高、速度快、稳定性高等特点，能够满足人们对现代检测技术的要求与发展方向，因此光电检测技术受到人们越来越高的重视。
随着光电检测技术的应用，传统的测量物体变形量的方法已经被淘汰，而是将光电检测技术应用到物体变形量的测量当中。目前，人们常用的方法包括：光纤光栅法、光干涉法、数字散斑法等。其中光纤光栅法属于接触测量，将光栅片粘贴在被测物表面进行测量，容易因为操作人员操作不当而带来测量误差，测量效率低；而光干涉法容易受到环境因素的影响；数字散斑法硬件成本高。因此，本发明提出一种新的基于光电检测技术的物体变形量的测量，提高了物体变形量测量的准确性和抗干扰性。
发明内容
本发明提供一种基于激光测量的物体变形量检测系统和方法，提高了物体变形量测量的准确性和抗干扰性。
本发明具体为一种基于激光测量的物体变形量检测系统，所述变形量检测系统包括激光发射单元、匀光单元、滤光单元、聚光单元、光电转换单元、信号调理单元、信号分析处理单元、存储单元、显示单元和按键输入单元，所述激光发射单元与所述匀光单元通过光纤连接，所述光电转换单元与所述信号调理单元、所述信号分析处理单元顺序连接，所述信号分析处理单元还分别与所述显示单元、所述存储单元、所述按键输入单元分别连接；所述变形量检测系统将光带投射到与被测物体轮廓垂直的位置，使所述光带一部分光线被所述被测物体挡住，另一部分光线投射到所述光电转换单元，输出电信号，根据所述电信号的变化量计算出所述被测物体形变大小，并进行存储和显示。
所述激光发射单元采用半导体激光器，波长为638nm，能够连续工作，功率不稳定性小于3％；所述光纤采用多模方形光纤。
所述匀光单元采用单透镜对光信号进行准直匀光处理，输出能量均匀的光带；所述单透镜焦距为为10mm，并在表面增涂覆了透膜，提高了所述单透镜的透过率，减小光能量损失。
所述滤光单元采用滤光片滤除射入光带中的干扰光线，能够保证所需要的波长的光线透过，又能够屏蔽自然光；所述滤光片选择中心波长与所述半导体激光器波长一致。
所述聚光单元采用平凸透镜对射入光带进行聚光处理；所述半导体激光器与所述光电探测器安装在所述平凸透镜的焦平面上。
所述光电转换单元采用PN型硅光二极管进行光电转换，输出电流信号。
所述信号调理单元包括信号转换模块、信号放大模块和A/D转换模块，通过所述信号转换模块将电流信号转换为电压信号，通过所述信号放大模块对信号进行放大处理，通过所述A/D转换模块进行A/D转换，并通过所述存储单元进行存储。
所述按键输入单元结合所述存储单元、所述显示单元完成参数设置和历史数据查询。
本发明还提供一种基于激光测量的物体变形检测系统的检测方法，所述检测方法包括如下步骤：
步骤(1)：将被测物体放置在所述单透镜和所述滤光片中间位置；
步骤(2)：所述半导体激光器发射出激光信号；
步骤(3)：经过所述光纤将所述激光信号传输至所述单透镜进行匀光处理，输出能量均匀的光带；
步骤(4)：所述光带经过所述被测物体，部分光信号被所述被测物体挡住，另一部分光信号投射到所述滤光片；
步骤(5)：经过所述滤光片滤除所述光带中的干扰光线；
步骤(6)：经过所述平凸透镜进行聚光处理；
步骤(7)：经过所述硅光二极管将光信号转换为电流信号，并输入所述信号调理单元；
步骤(8)：经过所述信号转换模块将电流信号转换为电压信号；
步骤(9)：经过所述信号放大模块对信号进行放大处理；
步骤(10)：经过所述A/D转换模块进行A/D转换，并输入所述信号分析处理单元；
步骤(11)：根据电压信号的变化量计算出所述被测物体的形变量；
步骤(12)：通过所述显示单元将检测的结果进行显示。
所述电压信号的变化量与所述被测物体的形变量成比例关系，即ΔS＝K*ΔU。
附图说明
图1为本发明一种基于激光测量的物体变形量检测系统的结构示意图。
图2为本发明一种基于激光测量的物体变形量检测系统检测方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明一种基于激光测量的物体变形量检测系统的具体实施方式做详细阐述。
如图1所示，本发明的变形量检测系统包括激光发射单元1、匀光单元3、滤光单元5、聚光单元6、光电转换单元7、信号调理单元8、信号分析处理单元9、存储单元10、显示单元11和按键输入单元12，所述激光发射单元1与所述匀光单元3通过光纤2连接，所述光电转换单元7与所述信号调理单元8、所述信号分析处理单元9顺序连接，所述信号分析处理单元9还分别与所述显示单元11、所述存储单元10、所述按键输入单元12分别连接；所述变形量检测系统将光带投射到与被测物体4轮廓垂直的位置，使所述光带一部分光线被所述被测物体4挡住，另一部分光线投射到所述光电转换单元7，输出电信号，根据所述电信号的变化量计算出所述被测物体4形变大小，并进行存储和显示。
所述激光发射单元1采用半导体激光器，波长为638nm，能够连续工作，功率不稳定性小于3％；所述光纤2采用多模方形光纤。
所述匀光单元3采用单透镜对光信号进行准直匀光处理，输出能量均匀的光带；所述单透镜焦距为为10mm，并在表面增涂覆了透膜，提高了所述单透镜的透过率，减小光能量损失。
所述滤光单元5采用滤光片滤除射入光带中的干扰光线，能够保证所需要的波长的光线透过，又能够屏蔽自然光；所述滤光片选择中心波长与所述半导体激光器波长一致。
所述聚光单元6采用平凸透镜对射入光带进行聚光处理；所述半导体激光器与所述光电探测器安装在所述平凸透镜的焦平面上。
所述光电转换单元7采用PN型硅光二极管进行光电转换，输出电流信号。
所述信号调理单元8包括信号转换模块、信号放大模块和A/D转换模块，通过所述信号转换模块将电流信号转换为电压信号，通过所述信号放大模块对信号进行放大处理，通过所述A/D转换模块进行A/D转换，并通过所述存储单元10进行存储。
所述按键输入单元12结合所述存储单元10、所述显示单元11完成参数设置和历史数据查询。
本发明还提供一种基于激光测量的物体变形检测系统的检测方法，如图2所示，所述检测方法包括如下步骤：
步骤(1)：将被测物体放置在所述单透镜和所述滤光片中间位置；
步骤(2)：所述半导体激光器发射出激光信号；
步骤(3)：经过所述光纤将所述激光信号传输至所述单透镜进行匀光处理，输出能量均匀的光带；
步骤(4)：所述光带经过所述被测物体，部分光信号被所述被测物体挡住，另一部分光信号投射到所述滤光片；
步骤(5)：经过所述滤光片滤除所述光带中的干扰光线；
步骤(6)：经过所述平凸透镜进行聚光处理；
步骤(7)：经过所述硅光二极管将光信号转换为电流信号，并输入所述信号调理单元；
步骤(8)：经过所述信号转换模块将电流信号转换为电压信号；
步骤(9)：经过所述信号放大模块对信号进行放大处理；
步骤(10)：经过所述A/D转换模块进行A/D转换，并输入所述信号分析处理单元；
步骤(11)：根据电压信号的变化量计算出所述被测物体的形变量；
步骤(12)：通过所述显示单元将检测的结果进行显示。
所述电压信号的变化量与所述被测物体的形变量成比例关系，即ΔS＝K*ΔU。
最后应该说明的是，结合上述实施例仅说明本发明的技术方案而非对其限制。所属领域的普通技术人员应当理解到，本领域技术人员可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均在申请待批的权利要求保护范围之中。
Claims (9)
1.一种基于激光测量的物体变形量检测系统，其特征在于，所述变形量检测系统包括激光发射单元、匀光单元、滤光单元、聚光单元、光电转换单元、信号调理单元、信号分析处理单元、存储单元、显示单元和按键输入单元，所述激光发射单元与所述匀光单元通过光纤连接，所述光电转换单元与所述信号调理单元、所述信号分析处理单元顺序连接，所述信号分析处理单元还分别与所述显示单元、所述存储单元、所述按键输入单元分别连接；所述变形量检测系统将光带投射到与被测物体轮廓垂直的位置，使所述光带一部分光线被所述被测物体挡住，另一部分光线投射到所述光电转换单元，输出电信号，根据所述电信号的变化量计算出所述被测物体形变大小，并进行存储和显示。
2.根据权利要求1所述的一种基于激光测量的物体变形量检测系统，其特征在于，所述激光发射单元采用半导体激光器，波长为638nm，能够连续工作，功率不稳定性小于3％；所述光纤采用多模方形光纤。
3.根据权利要求2所述的一种基于激光测量的物体变形量检测系统，其特征在于，所述匀光单元采用单透镜对光信号进行准直匀光处理，输出能量均匀的光带；所述单透镜焦距为为10mm，并在表面增涂覆了透膜，提高了所述单透镜的透过率，减小光能量损失。
4.根据权利要求3所述的一种基于激光测量的物体变形量检测系统，其特征在于，所述滤光单元采用滤光片滤除射入光带中的干扰光线，能够保证所需要的波长的光线透过，又能够屏蔽自然光；所述滤光片选择中心波长与所述半导体激光器波长一致。
5.根据权利要求4所述的一种基于激光测量的物体变形量检测系统，其特征在于，所述聚光单元采用平凸透镜对射入光带进行聚光处理；所述半导体激光器与所述光电探测器安装在所述平凸透镜的焦平面上。
6.根据权利要求5所述的一种基于激光测量的物体变形量检测系统，其特征在于，所述光电转换单元采用PN型硅光二极管进行光电转换，输出电流信号；所述信号调理单元包括信号转换模块、信号放大模块和A/D转换模块，通过所述信号转换模块将电流信号转换为电压信号，通过所述信号放大模块对信号进行放大处理，通过所述A/D转换模块进行A/D转换，并通过所述存储单元进行存储。
7.根据权利要求6所述的一种基于激光测量的物体变形量检测系统，其特征在于，所述按键输入单元结合所述存储单元、所述显示单元完成参数设置和历史数据查询。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的基于激光测量的物体变形检测系统的检测方法，其特征在于，所述检测方法包括如下步骤：
步骤(1)：将被测物体放置在所述单透镜和所述滤光片中间位置；
步骤(2)：所述半导体激光器发射出激光信号；
步骤(3)：经过所述光纤将所述激光信号传输至所述单透镜进行匀光处理，输出能量均匀的光带；
步骤(4)：所述光带经过所述被测物体，部分光信号被所述被测物体挡住，另一部分光信号投射到所述滤光片；
步骤(5)：经过所述滤光片滤除所述光带中的干扰光线；
步骤(6)：经过所述平凸透镜进行聚光处理；
步骤(7)：经过所述硅光二极管将光信号转换为电流信号，并输入所述信号调理单元；
步骤(8)：经过所述信号转换模块将电流信号转换为电压信号；
步骤(9)：经过所述信号放大模块对信号进行放大处理；
步骤(10)：经过所述A/D转换模块进行A/D转换，并输入所述信号分析处理单元；
步骤(11)：根据电压信号的变化量计算出所述被测物体的形变量；
步骤(12)：通过所述显示单元将检测的结果进行显示。
9.根据权利要求8所述的一种基于激光测量的物体变形量检测系统的检测方法，其特征在于，所述电压信号的变化量与所述被测物体的形变量成比例关系，即ΔS＝K*ΔU。
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| CN117073567A (zh) * | 2023-08-30 | 2023-11-17 | 索罗曼(广州)新材料有限公司 | 一种钛扁条形变在线监测系统及其方法 |
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