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激光雷达测量仪精度校准方法的研究吴博海(西安飞机国际航空制造股份有限公司 , 西安 710089 )[摘 要 ] 文章根据激光雷达测量仪结构及原理 , 提出了校准项目及校准方法 , 通过对仪器四周 24 个位置的双面测试和在大型测量机的帮助下与激光干涉仪的比对测试 , 实现全面校准的目的 , 为激光雷达测量仪的验收和校准提供依据 。
[关键词 ] MV260; 激光雷达测量仪 ; 校准 [中图分类号 ] TB921[文献标识码 ] B[文章编号 ] 1002 - 1183 ( 2010 ) 03 - 0001 - 04Study on Ca li bra t i o n M ethod for M ea s ur i n g Accuracy of La s er R ad arW U Bo - ha i( X i ′an A ir c r af t I n te r na tiona l Co r po r a tion, X i ′an 710089 , Ch ina )A b s tra c t : I n acco r dance w i th struc t u r e and p rinc i p le of la s e r rada r , ca l ib r a t ion item and m e t hod is p u t f o r wa r d . Th r oug h two face s check in 24 po s iti o n s a r ound th i s in s tru m e n t and con s trac t be t ween la s e r rada r and la s e r in t e r fe r om e t e r w i th the he l p of la r g e m e a s u r em e n t m a ch i ne, comp rehen s ive ca l ib r a t ion wa s rea l ized . b r a t i o n of la s e r rada r .Key word s : MV260; la s e r rada r ; ca l ib r a t ionThe r efo r e, it p r ovide s a theo r e t ica l ba s is fo r accep tance and ca l i 2 比利时 M e t ri cV is i o n 公司的 MV260 型激光雷达测 量仪是一种结合雷达的分布特性 、激光扫描技术和强 大 3D 软体功能的非接触式坐标测量系统 。
激光干涉仪测量三坐标示值误差方法步骤仪器的校准是产品控制的重要一环。
随着三坐标测量机的不断发展，传统的校准方法已经无法满足一些大型三坐标测量机的校准工作。
JJF1064-2010《坐标测量机校准规范》是我国各计量技术机构及校准实验室对三坐标测量机进行校准的唯一技术依据。
JJF 1064-2010中规定，在实物标准器无法满足测量要求时，可使用激光干涉仪进行位置示值误差测量，并且测量可以只在使用尺寸实物标准器不能满足要求的轴向进行。
关于尺寸实物标准器的要求中有“在尺寸实物标准器的最大长度无法达到空间对角线的66%时，可以增加测量位置或使用激光干涉仪进行位置示值误差测量”的规定。
激光干涉仪测量三坐标测量机本文以深圳中图仪器公司的SJ6000激光干涉仪为例，因其具有极高的测量准确度、广泛的用途度，能够实现准确定位、距离测量、重复性测量等任务。
激光干涉仪的示值误差直接影响对三坐标测量机示值误差的校准结果，因此要尝试各种不同的校准试验方法，尽量避免或减少由激光干涉仪的激光友生器（以下简称激光器）、XC80环境补偿系统、夹持器组、线性长度测量镜组、重负荷三脚架等引入的测量误差。
1.测量系统的建立选择工作状态良好、稳定、测量数据准确可靠的三坐标测量机为被测对象，其测量范围为X轴方向0~ 900 mm;Y轴方向0~1600 mm；Z轴方向0~ 800 mm。
在稳定的温度、湿度和大气压测量环境中，选用双频激光干涉仪对三坐标测量机进行校准试验。
校准试验过程如下：确立试验方法和步骤，建立测量模型（包括如何减小激光干涉仪引入的各项误差），通过线位移法，按照试验流程图1进行校准试验，最后得到测量结果。
校准过程中首先对三坐标测量机X、Y、Z坐标轴上的移动距离进行测量，并将三坐标测量机的示值与激光干涉仪的示值进行比对，得到三坐标测量机的示值误差。
因为在三个坐标轴方向上的测量过程类似，而在Y方向的测量范围为0~1 600 mm，是本次试验对象中测量范围最大的一个方向，用标准实物量具无法有效测量Y轴全量程的示值误差，所以Y轴是本次试验中最有效的一个测量轴方位。
激光测量技术第一章 激光原理与技术1、简并度：同一能级对应的不同的电子运动状态的数目；简并能级：电子可以有两个或两个以上的不同运动状态具有相同的能级，这样的能级叫 简并能级2、泵浦方式：光泵浦，电泵浦，化学泵浦，热泵浦3、激光产生三要素：泵浦，增益介质，谐振腔阀值条件:光在谐振腔来回往返一次所获得光增益必须大于或者等于所遭受的各种 损耗之和.4、He-Ne 激光器的三种结构：【主要结构：激光管（放电管，电极，光学谐振腔）+电源+光学元件】 1）内腔式；2）外腔式；3）半内腔式5、激光器分类：1）工作波段：远红外、红外激光器；可见光激光器；紫外、真空紫外激光器；X 光激光器2）运转方式：连续激光器；脉冲激光器；超短脉冲激光器6、激光的基本物理性质：1）激光的方向性。
不同类型激光器的方向性差别很大，与增益介质的方向性及均匀性、谐振腔的类型及腔长和激光器的工作状态有关。
气体激光器的增益介质有良好的均匀性，且腔长大，方向性 ，最好！例1：对于直径3mm 腔镜的632.8nmHe-Ne 激光器输出光束，近衍射极限光束发散角为2）激光的高亮度。
3）单色性。
激光的频率受以下条件影响：能级分裂；腔长变化←泵浦、温度、振动4）相干性：时间相干性(同地异时)：同一光源的光经过不同的路径到达同一位置，尚能发生干涉，其经过的时间差τc 称为相干时间。
相干长度： 例 : He-Ne laser 的线宽和波长比值为10-7求Michelson 干涉仪的最大测量长度是多少？ 解： ，最大测量长度为Lmax=Lc/2=3.164m 。
空间相干性（同时异地）：同一时间，由空间不同的点发出的光波的相干性。
7、相邻两个纵模频率的间隔为谐振腔的作用：（1）提供正反馈；（2）选择激光的方向性；（3）提高激光的单色性。
例 设He-Ne 激光器腔长L 分别为0.30m 、1.0m,气体折射率n~1,试求纵模频率间隔各为多少?8、激光的横模：光场在横向不同的稳定分布，激光模式一般用TEMmnq 表示原因：激活介质的不均匀性，或谐振腔内插入元件（如布儒斯特窗）破坏了腔的旋转对称性。
计量设备的类型用途有计量设备是一种用来测量、检测和监测各种物体或事件的工具，广泛应用于许多行业和领域。
随着科学技术的发展和产业的进步，计量设备的种类也越来越多样化，下面将介绍一些常见的计量设备及其用途。
1. 温度计：用于测量物体的温度，常见于气象、制冷空调、医疗、实验室等领域。
2. 压力计：用于测量气体或液体的压力，广泛应用于工业、制造、能源、石油等行业，如空压机、油气管道、锅炉等。
3. 流量计：用于测量液体或气体的流量，常见于工业自动化、水处理、石化等领域。
4. 电表：用于测量电能的消耗或产生，被广泛应用于电力系统、建筑物、家庭用电等领域。
5. 气象仪器：包括气压计、湿度计、风速仪等，用于测量大气环境参数，广泛应用于气象学、气候研究、天气预报等领域。
6. 扭矩计：用于测量旋转物体的转矩，常见于汽车制造、航空航天、机械加工等领域。
7. 频谱分析仪：用于测量信号的频率和幅度，广泛应用于通信、无线电、音频等领域。
8. 激光测距仪：利用激光技术进行测距，常见于建筑、测绘、航天等领域。
9. pH计：用于测量溶液的酸碱性，广泛应用于化学、生物、环境监测等领域。
10. 血压计：用于测量人体的血压，常见于医疗领域。
11. 称重传感器：用于测量物体的质量或重量，广泛应用于物流、仓储、交通、工业生产等领域。
12. 摄像头：用于捕捉图像或录制视频，广泛应用于安防监控、交通监管、医疗影像等领域。
13. 色谱仪：用于分离和检测混合物中的成分，常见于化学分析、制药、食品安全等领域。
14. 气体检测仪：用于检测空气中的有害气体或化学物质，常见于工业安全、环境监测等领域。
15. 无线电测量设备：包括频谱分析仪、信号发生器等，用于进行无线电频率、功率、幅度等参数的测量，广泛应用于通信、无线电、电子设备等领域。
16. 光谱仪：用于测量光的波长、频率和强度，广泛应用于光学研究、光通信、材料科学等领域。
17. 烟气检测仪：用于检测烟气中的有害物质，广泛应用于环境监测、工业安全等领域。
计量检查方法1. 简介计量检查是指通过一系列的测试和测量，对物体的尺寸、质量、电气特性、化学成分等进行检查和评估的过程。
计量检查方法是指用于进行计量检查的具体方法和步骤。
计量检查在各个领域都有广泛的应用，包括工业生产、科学研究、质量控制等。
它可以确保产品的质量和符合相关标准，同时也可以提高生产效率和降低成本。
2. 计量检查方法的分类根据不同的检查对象和检查目的，计量检查方法可以分为以下几类：2.1 尺寸测量尺寸测量是最常见的计量检查方法之一，它用于测量物体的长度、宽度、高度、直径等尺寸参数。
常用的尺寸测量方法包括：•用尺子或卡尺进行直接测量；•使用投影仪或激光扫描仪进行非接触式测量；•利用光学显微镜或电子显微镜进行微观尺寸测量。
2.2 质量测量质量测量是用于测量物体质量的计量检查方法。
常用的质量测量方法包括：•使用天平或电子秤进行直接测量；•利用密度计算法进行间接测量；•利用质谱仪或核磁共振仪进行精确测量。
2.3 电气特性测量电气特性测量是用于检测电子器件和电路的电气性能的计量检查方法。
常用的电气特性测量方法包括：•使用万用表或示波器进行电压、电流和阻抗等基本参数的测量；•利用频谱分析仪或网络分析仪进行频率和幅度响应的测量；•使用逻辑分析仪或信号发生器进行数字信号的测量和分析。
2.4 化学成分分析化学成分分析是用于确定物体中各种元素和化合物的含量和比例的计量检查方法。
常用的化学成分分析方法包括：•使用质谱仪或原子吸收光谱仪进行元素的定性和定量分析；•利用红外光谱仪或紫外可见分光光度计进行有机物和无机物的分析；•使用气相色谱仪或液相色谱仪进行化合物的分离和定性分析。
3. 计量检查方法的步骤进行计量检查时，通常需要按照以下步骤进行：3.1 确定检查目标首先需要明确检查的目标和要求，包括需要测量或分析的参数、精度要求等。
3.2 选择合适的仪器和设备根据检查的目标和要求，选择适当的仪器和设备进行测量或分析。
激光技术简介及发展历程介绍世界上第一台激光器诞生于1960年，我国于1961年研制出第一台激光器，40多年来，激光技术与应用发展迅猛，已与多个学科相结合形成多个应用技术领域，比如光电技术，激光医疗与光子生物学，激光加工技术，激光检测与计量技术，激光全息技术，激光光谱分析技术，非线性光学，超快激光学，激光化学，量子光学，激光雷达，激光制导，激光分离同位素，激光可控核聚变，激光武器等等。
这些交叉技术与新的学科的出现，大大地推动了传统产业和新兴产业的发展。
一、激光技术应用简介激光加工技术是利用激光束与物质相互作用的特性对材料(包括金属与非金属)进行切割、焊接、表面处理、打孔、微加工以及做为光源，识别物体等的一门技术，传统应用最大的领域为激光加工技术。
激光技术是涉及到光、机、电、材料及检测等多门学科的一门综合技术，传统上看，它的研究范围一般可分为：1.冠钧激光加工系统。
包括激光器、导光系统、加工机床、控制系统及检测系统。
2.冠钧激光加工工艺。
包括切割、焊接、表面处理、打孔、打标、划线、微调等各种加工工艺。
激光焊接：汽车车身厚薄板、汽车零件、锂电池、心脏起搏器、密封继电器等密封器件以及各种不允许焊接污染和变形的器件。
目前使用的激光器有YA G激光器，CO2激光器和半导体泵浦激光器。
激光切割：汽车行业、计算机、电气机壳、木刀模业、各种金属零件和特殊材料的切割、圆形锯片、压克力、弹簧垫片、2mm以下的电子机件用铜板、一些金属网板、钢管、镀锡铁板、镀亚铅钢板、磷青铜、电木板、薄铝合金、石英玻璃、硅橡胶、1mm以下氧化铝陶瓷片、航天工业使用的钛合金等等。
使用激光器有YAG激光器和CO2激光器。
激光打标：在各种材料和几乎所有行业均得到广泛应用，目前使用的激光器有YA G激光器、CO2激光器和半导体泵浦激光器。
标准台式激光测径仪说明书宁波北仑区科诚仪器有限公司地址：宁波市北仑区明州路长江国际B座1105室邮编：315803手机:138****5802Q Q:99673817网址：邮箱:****************联系:王成军153****0071电话**************传真**************开户行:中国银行股份有限公司宁波北仑华山路支行帐号:401360776738目录一、概述 (2)二、性能指标及功能特点 (2)三、机器结构介绍1）外观结构 (3)2）外形尺寸 (4)3）面板功能键介绍 (5)4）背板接线口示意图 (6)四、安装说明 (6)五、操作说明1）开机测量状态 (7)2）名义值设置 (7)3）偏差上限 (8)4）偏差下限 (8)5）机器校准 (9)6）数据保持功能 (11)7）报警功能 (11)六、附录 (11)联系:王成军153****0071电话**************传真**************开户行:中国银行股份有限公司宁波北仑华山路支行帐号:401360776738一、标准台式激光测径仪的概述：台式测径仪LDM-01A、LDM-01B、LDM-03A、LDM-03B、LDM-10A、LDM-10B、LDM-30A、LDM-30B、LDM-60A、LDM-60B、LDM-90A、LDM-90B，包括传感器和显示控制单元，两部分是分体结构。
可广泛用于线缆、漆包线、光纤、微拉丝、各种管材和棒材、机加工等行业。
二、标准台式激光测径仪的性能指标及功能特点：标准台式激光测径仪的技术指标：1.测量参数：型号量程精度重复性误差分辨力LDM-01A0.05000~1mm±0.5μm±0.2μm0.00001mmLDM-01B0.0500~1mm±1μm±0.5μm0.00001mmLDM-03A0.0500~2.5mm±0.5μm±0.2μm0.00001mmLDM-03B0.0500~2.5mm±1μm±0.5μm0.00001mmLDM-10A0.0500~10mm±1μm±0.3μm0.0001mmLDM-10B0.0500~10mm±1μm±1μm0.0001mmLDM-30A0.0500~30mm±2μm±0.5μm0.0001mmLDM-30B0.050~30mm±2μm±1μm0.0001mmLDM-60A0.5000~60mm±3μm±1μm0.0001mmLDM-60B0.5000~60mm±3μm±2μm0.0001mmLDM-90A0.5000~90mm±5μm±2μm0.0001mmLDM-90B0.5000~90mm±5μm±3μm0.0001mm2、扫描速度：1800次/秒。
激光多普勒测速仪1 激光多普勒测速仪概念激光多普勒测速仪(LDV: Laser Doppler Velocimetry，是应用多普勒效应，利用激光的高相干性和高能量测量流体或固体流速的一种仪器，它具有线性特性与非接触测量的优点，并且精度高、动态响应快。
由于它大多数用在流动测量方面，国外习惯称它为激光多普勒风速仪（Laser Doppler Anemometer，LDA，或激光测速仪或激光流速仪（Laser Velocimetry，LV的。
示踪粒子是利用运动微粒散射光的多普勒频移来获的速度信息的。
因此它实际上测的是微粒的运动速度，同流体的速度并不完全一样。
幸运的是，大多数的自然微粒（空气中的尘埃，自来水中的悬浮粒子）在流体中一般都能较好地跟随流动。
如果需要人工播种，微米量级的粒子可以同时兼顾到流动跟随性和LDV测量的要求。
图1 德国elovis激光多普勒测速仪2 激光多普勒测速仪组成（1）激光器（2）入射光学单元（3）频移系统（4）接受光学单元（5）数据处理器3 激光多普勒测速仪基本原理仪器发射一定频率的超声波，由于多普勒效应的存在，当被测物体移动时（不管是靠近你还是远离你）反射回来波的频率发生变化，回收的频率是(声速±物体移动速度/波长，由于和波长都可以事先测出来（声速会随温度变化有所变化，不过可以依靠数学修正），只要将回收的频率经过频率-电压转换后，与原始数据进行比较和计算后，就可以推断出被测物体的运动速度。
图2 激光多普勒测速仪基本原理图4 激光多普勒测速仪特点和应用1）激光多普勒测量仪应用多普勒频差效应的原理，结构紧凑、重量轻、容易安装操作、容易对光调校；2）激光多普勒测量仪可以在恒温，恒湿，防震的计量室内检定量块，量杆，刻尺和坐标测量机等。
3）激光多普勒测量仪既可以对几十米甚至上百米的大量程进行精密测量，也可以对手表零件等的微小运动进行精密测量；既可以对几何量如长度、角度、直线度、平行度、平面度、垂直度等进行测量，也可以用于特殊场合，诸如半导体光刻技术的微定位和计算机存储器上记录槽间距的测量等等。
