CD33激光位移传感器

外形尺寸图接线图电缆线及电缆连接器的引脚配置如下。

该产品经JIS C6802 / IEC 激光安全标准被列为2类（Ⅱ）激光产品。

如果安装产品时遮住了本机上的激光标签时，请把附带的激光标签贴在可见的位置。

●美国规范CD22系列CD22-15-485□□ CD22M-15-485□□CD22-35-485□□ CD22M-35-485□□CD22-100-485□□CD22M-100-485□□操作说明书●请确认该产品是否满足您的需求。

●请认真阅读说明书里的注意事项，并在了解相关内容之后再使用。

超小型激光位移传感器规格各模式和基本操作CD22系列各个模式之间的切换。

CD22系列各部件的名称：・CD22-□□□□・产品说明书（本操作说明书）0568210*English manual is on flip side测试条件 无特别指定的测试条件是，使用环境温度：23°C （常温）、电源电压：24V DC 、采样周期500µs ， 平均采样次数：64次、检测距离：中心位置、测试标准目标物：白色陶瓷。

※1 由中心光束强度的1/e 2(13.5%)来界定。

界定的光斑尺寸范围以外有漏光、或光束周边存在被测物 体反射率高的物体时，有可能出现误检。

※2 平均采样次数为512次时的测试结果。

※3 电源电压为24DC 时。

※4也可以订制做Class 1等级的产品。

●型号命名规则操作面板●各模式之间的切换方法按一下［ZERO/RUN ］键则返回检测模式。

在基本设定模式或详细设定模式状态下时「MANUAL」指示灯亮。

●参数值设定方法［＋］［－］设定项目的选择，设定值的调整。

［SET ］键：确定键。

［ZERO/RUN ］键：按一下则返回检测模式。

示教模式按［SET ］键进入示教模式，选择所需的示教项目。

■连接器的引脚配置 （传感器侧）■M12型■M8型（订制产品）・安装螺丝M3×15…2只再校正再校正scale 2/1[mm]・M12连接器・M8连接器　（订制产品）・激光警告标签scale 1/1示教模式详解CD22有3种示教模式。

激光位移传感器的光学系统设计莫仁芸;朱万彬;钟俊;陈璇【摘要】针对目前国内自主研制的激光位移传感器精度低,测量范围小等问题,提出了一种采用光学设计软件预先仿真整个激光位移传感器光学系统的方法.在分析系统各部分的光学特性的基础上,结合具体要求设计了一个激光位移传感器的光学系统,其工作范围为(50 ±10)mm.采用系统分割的方法,将整个光学系统分为两部分进行设计,第一部分是激光束的整形透镜,要求在有效的工作范围内得到小而均匀的出射光斑,设计结果表明,在测量范围内,光斑大小能够控制在10-1mm量级;另一部分是被测面散射光接收的成像物镜,该系统的特点是物面和像面相对于光轴都有一定的角度,实验结果表明其成像满足Scheimpflug条件.【期刊名称】《中国光学》【年(卷),期】2010(003)005【总页数】5页(P513-517)【关键词】激光位移传感器;激光三角法;整形镜;成像透镜;光学设计【作者】莫仁芸;朱万彬;钟俊;陈璇【作者单位】中国科学院,长春光学精密机械与物理研究所,应用光学国家重点实验室,吉林,长春,130033;中国科学院,研究生院,北京,100039;中国科学院,长春光学精密机械与物理研究所,应用光学国家重点实验室,吉林,长春,130033;中国科学院,长春光学精密机械与物理研究所,应用光学国家重点实验室,吉林,长春,130033;中国科学院,研究生院,北京,100039;长春理工大学,吉林,长春,130022【正文语种】中文【中图分类】TP212.12;TN2491 引言随着现代化工业的发展,激光位移传感器作为高精度、高响应的非接触测量仪器,在光电技术检测领域得到了广泛的应用。

其采用的激光三角法原理在理论上已相当成熟,但在实际应用中还有一定的困难。

由于三角法建立在理想成像的基础之上,所以三角法能否准确实现还要依赖于所采用的光学系统。

现阶段,国外此类的高精度物镜设计处于领先水平,并拥有比较成熟的产品,但其多透镜组合与非球面的加工方式在制造成本上相当昂贵。

警用线条痕迹激光检测系统的设计与实现孙亚军;潘楠;刘益;侯占伟;吴林长【摘要】针对目前图像及3D扫描方法难以通过痕迹有效快速匹配剪切工具的弊端，设计并实现了一套警用线条痕迹激光检测系统。

该系统由运动控制子系统、激光检测子系统和显微摄像子系统三部分组成。

通过夹持线缆断头，首先控制单点激光位移传感器拾取剪切类线性痕迹的表面特征信号，随后利用痕迹特征相似重合度匹配算法，将痕迹激光检测数据与数据库进行比对，最终实现对应剪切工具的快速匹配。

%In view of the disadvantages that the current image and 3D scanning method is difficult to fast and effectively match the cutting tool through the traces, design and implement a set of police line traces laser detection system. The system is composed of three parts: the motion control subsystem, the laser detection subsystem and the micro imaging subsystem. By holding the cable breakage, firstly, control the surface characteristic signal of that single point laser displacement sensor picks up the linear shear traces, then using the similar coincidence degree matching algorithm of the traces characteristics, compare the trace laser detection data with the database, and finally realize the fast matching the corresponding cutting tool.【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2017(036)003【总页数】4页(P82-84,85)【关键词】剪切工具;激光检测;快速匹配【作者】孙亚军;潘楠;刘益;侯占伟;吴林长【作者单位】昆明理工大学机电工程学院，昆明650500;昆明理工大学机电工程学院，昆明650500;昆明信诺莱伯科技有限公司，昆明650500;铁路公安局刑侦处，北京100844;武汉铁路公安局襄阳公安处，襄阳441003【正文语种】中文【中图分类】TP302.1目前，犯罪分子在割偷盗铁路沿线通信电缆、贯通地线时多使用断线钳、线缆剪等大型剪切工具，剪切形成的线缆断头表面线性痕迹是案发现场中最为常出现的一种痕迹，其具有不易破坏、难以伪装、出现率频繁、鉴定价值高等特点，对于办案人员认定案件性质，确定作案工具，进而证实犯罪嫌疑人有着十分重要的意义[1-2]。

激光位移传感器，就是以微米（μm）为单位，测量物体的高度、厚度、距离等的传感器，用来检测物体的「有/无」而位移传感器则用于测量「物体移动了几mm的距离」，因此使用较为广泛。

由于这一传感器具备多种优势，从而其具有的功能也较为多样化：
1、量程可设置，至大40 米
2、分辨率1mm，精度1.5mm+d*万分之5
3、数码管实时显示测量结果
4、LED 状态显示
5、电压模拟输出
6、越限继电器输出（支持NPN/PNP）
7、测量距离矫正
8、基本参数设定
9、RS485 接口，支持Modbus RTU 协议
引出线介绍
①黑色，GND；②白色，+24VDC；③蓝色，RS485 A；④紫色，RS485 B；
⑤灰色，4mA~20mA 电流输出
主要参数指标
表1 主要参数指标
以上就是相关内容的介绍，希望对大家了解这一问题会有更多的帮助，同时如有这方面的兴趣或需求，可以咨询一下南京凯基特电气有限公司。

文章标题：深度探讨激光位移传感器三角法位移测量原理激光位移传感器是一种常用的高精度位移测量设备，其原理基于三角法。

在工业生产和科学研究中，激光位移传感器被广泛应用于各种需要精密测量的领域，如机械加工、材料测试、建筑工程等。

本文将从深度和广度的角度对激光位移传感器三角法位移测量原理进行全面探讨，旨在帮助读者全面理解和掌握这一重要原理。

一、激光位移传感器的工作原理激光位移传感器是通过激光束测量目标物体表面到传感器本体的距离，从而实现对目标物体位移的测量。

激光位移传感器内部包含激光器、接收器和信号处理器等关键部件，其工作原理基于激光的反射和回波时间的测量。

激光位移传感器能够实现高精度的位移测量，其原理基于三角法。

二、激光位移传感器三角法位移测量原理的流程讲解2.1 发射激光束当激光位移传感器开始工作时，激光器内的激光束被发射出去，同时记录下发射的时间t1。

2.2 激光束照射目标物体激光束照射到目标物体表面后，被反射回激光位移传感器，同时记录下接收的时间t2。

2.3 计算激光束的传播时间利用激光发射和接收的时间差Δt=t2-t1，结合光速c，可以计算出激光束的传播时间。

根据传播时间和光速的关系，可以得到激光束从传感器到目标物体表面再返回传感器的距离。

2.4 计算目标物体的位移通过测量激光束的传播时间和目标物体的距离，可以计算出目标物体的位移。

激光位移传感器利用三角法原理，通过测量激光束的传播时间和目标物体的距离，实现对目标物体位移的精确测量。

三、总结回顾激光位移传感器的三角法位移测量原理是基于激光的反射和回波时间的测量，通过测量激光束的传播时间和目标物体的距离，实现对目标物体位移的精确测量。

这一原理在工业生产和科学研究中具有重要的应用价值，对于提高生产效率和实现精密测量起着至关重要的作用。

对激光位移传感器三角法位移测量原理进行深入的了解和掌握，对于工程技术人员和科研人员来说是至关重要的。

个人观点与理解经过对激光位移传感器三角法位移测量原理的深入研究和思考，我认为这一原理的实现过程虽然复杂，但其基本原理是相对简单的。

E3Z激光位移传感器参数表
分辨率
一般是指传感器的最小量程是多少，也就是传感器的Z大识别率。

如果是该参数标注为1mm，那么分辨率就等于1mm。

重复精度
我们一定要知道就算被测物在静止状态下，测量值都会有轻微的波动。

静止状态下的被测物在相同位置下反复测量的误差幅度就是重复精度。

例如该参数标注为1μm那该传感器重复精度即为1μm。

满量程(有效量程)
即传感器额定的有效量程范围。

我们在选择传感器一定要针对需求的检测距离选择包含有效量程范围内的传感器。

线性精度
测量值和实际位移的误差。

线性精度用百分比表示，但由于量程是一段范围而且越到量程顶点越难保证测量精度，所以大多传感器都会标注量程顶点的线性精度来直观反映传感器的性能。

采样频率/采样周期
频率是指每秒钟测量的次数，频率越高测量一次花费的时间越短，测量时间越短越适合高速移动物体的检测。

平均采样次数
即使在静止状态下都会有轻微的测量波动，此时需要多次测量计算平均数使测量值稳定准确。

激光位移传感器测量目标三维形貌的实验装置王进峰;范孝良;商正【摘要】为了测量目标的三维形貌,搭建了一套实验装置,该装置包括实验台、激光位移传感器、可编程控制器PLC、步进电动机及驱动器、十字滑台.首先,通过PLC 编程驱动步进电动机旋转,并通过联轴器带动十字滑台沿X、Y轴移动平移,放置在十字滑台的被测对象随之移动;然后,利用激光位移传感器测量被测对象Z向位移数据;最后,利用Matlab拟合被测对象的Z向位移数据,获得被测对象的三维形貌.【期刊名称】《实验室研究与探索》【年(卷),期】2018(037)011【总页数】3页(P71-73)【关键词】激光位移传感器;十字滑台;步进电动机;可编程控制器【作者】王进峰;范孝良;商正【作者单位】华北电力大学机械工程系,河北保定071003;华北电力大学机械工程系,河北保定071003;华北电力大学机械工程系,河北保定071003【正文语种】中文【中图分类】TP212.10 引言表面缺陷是影响零件加工质量的重要因素，利用传统的表面粗糙度计能够从二维角度获得零件表面缺陷数据。

为了能够较为形象地获得零件表面的三维形貌数据，则需要利用三维形貌仪等高端仪器[1-2]。

激光位移传感器由于较高的测量精度和较小的尺寸，在许多场合的质量测量中应用广泛[3]。

洪波等[4]针对箱梁焊接结构自动化生产中工件偏移问题，提出了一种基于激光位移传感器的角焊缝位姿检测方法。

彭希锋等[5]利用激光位移传感器搭建了面角度非接触测量装置。

邱林等[6]设计了一种基于激光位移传感器的锥齿轮综合测量装置。

冯冬冬等[7]开发了一种新型的基于激光位移传感器的带锯条分齿在线检测系统。

周愿愿等[8]利用激光位移传感器测量圆柱误差。

李兵利等[9]用激光位移传感器实现了自由曲面测量。

刘宾等[10]开发了基于激光位移传感器的分布孔径缸套形廓尺寸测量系统。

本文尝试利用激光位移传感器获得被测对象的Z向数据，然后利用Matlab软件将获得Z向数据拟合成被测对象的三维形貌数据[9-10]。

4...20mARS485GCD11系列激光位移传感器高精度激光位移传感器GCD11-50系列注①重复精度表示在23±5℃环境下，90%反射率白卡测试100个数据统计结果②统计数据遵循3σ准则公司：国创（深圳）电子科技技术开发有限公司电话：176*********国创传感保留产品各项参数修改权和最终解释权Ver.1.1/AGCD11系列激光测距传感器高精度激光测距传感器GCD11-290系列型号规格RS485GCD11-290-RS4854...20mA GCD11-290-AA规格参数光源类型红色激光（650nm）输出方式1路推挽输出+RS485（支持ModBus协议）激光等级Class Ⅱ1路推挽输出+4~20mA模拟电流光斑大小Φ2.5mm@500mm 内置功能从栈地址&波特率设置（RS485Only）、参数查询、产品自检、示教模式、输出设置、平均值设置、单点（SP）/窗口（Wnd）模式设置、恢复出厂检测范围80...500mm 线性度±0.3%F.S.@90%反射率白卡(RS485)±0.4%F.S.@90%反射率白卡(4...20mA)设置方式外部设置（RS485Only）、按键设置重复精度①②30um@80mm指示灯电源指示：绿色LED；动作指示：黄色LED；250um@250mm显示屏14*10.7mm OLED显示屏1000um@500mm环境温度-10℃…50℃重复稳定性③＜5mm@500mm 温度漂移±0.02%F.S./℃分辨率15um@80mm环境湿度35…85%（无凝霜）500um@500mm抗环境光＜3,000lux 电源电压10...30VDC (RS485)冲击耐压1000V/AC 50/60Hz 60s 12...24VDC (4...20mA)抗振动10Hz...55Hz（振幅1.5mm，x,y,z轴各2个小时）压降<2.5V防护等级IP67消耗功率≤700mW外壳材料铝6061负载电流＜200mA外形尺寸65*51*23mm 保护电路短路保护、逆极性保护、浪涌保护连接方式2m 5芯PVC电缆线响应频率500Hz 注①重复精度表示在23±5℃环境下，90%反射率白卡测试100个数据统计结果②统计数据遵循3σ准则③重复稳定性表示23±5℃环境下，90%反射率白卡测试24H数据统计结果公司：国创（深圳）电子科技技术有限公司电话：176*********国创传感保留产品各项参数修改权和最终解释权Ver.1.1/A4...20mARS485接线图尺寸图。

目录镭神LS10A系列激光传感器 (3)镭神LS10B系列高速高精度激光传感器 (5)镭神LS11A系列激光位移传感器 (7)镭神LS11B系列高速激光位移传感器 (9)镭神LS50系列TOF激光测距传感器 (11)镭神相位法激光传感器 (12)镭神三维激光扫描仪 (13)镭神LS10A系列激光传感器LS10A基本概况LS10A系列激光传感器是深圳市镭神智能系统有限公司研发的近距离高精度的非旋转扫描测距产品。

该传感器运用激光三角法测量物体三维尺寸，可完成物体检查、定位、测量等多种工作任务，帮助客户提高生产力，实现生产控制和质量控制。

LS10A系列激光传感器的扫描频率30Hz，采用USB接口输出数据，根据测量尺寸的不同，可划分为不同的产品型号，具体参数如下表所示。

产品参数LS10A-050 LS10A-095 LS10A-245 LS10A-350 量程起点50mm 70mm 170mm 200mm量程中点55mm 95mm 245mm 350mm量程终点60mm 120mm 320mm 500mm 高度方向测量范围10mm 50mm 150mm 300mm±0.17%FSO ±0.10%FSO ±0.13%FSO ±0.40%FSO5μm 20μm 50μm 1200μm 量程起点10mm 14mm 34mm 40mm量程中点11mm 19mm 49mm 70mm量程终点12mm 24mm 64mm 100mm360测量点/扫描线标准655nm 655nm 655nm 655nm可选405nm 405nm 405nm 405nm2M5mW 8 mW 10 mW 15 mW30° 30° 30° 30°10000lx 10000lx 5000lx 5000lx30Hz 30Hz 30Hz 30HzUSBUSB不锈钢5VDC，±10%IP65阳极氧化铝/不锈钢PMMA/安全玻璃15g2g/20~500Hz0℃~40℃-20℃~+70℃产品应用物体检查形状测量镭神LS10B系列高速高精度激光传感器LS10B基本概况LS10B系列激光传感器是深圳市镭神智能系统有限公司研发的高速高精度的扫描测距产品。

第５期２０２０年５月组合机床与自动化加工技术ＭｏｄｕｌａｒＭａｃｈｉｎｅＴｏｏｌ＆ＡｕｔｏｍａｔｉｃＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅＮｏ.５Ｍａｙ２０２０文章编号:１００１－２２６５(２０２０)０５－００７１－０３㊀㊀㊀㊀ＤＯＩ:１０.１３４６２/ｊ.ｃｎｋｉ.ｍｍｔａｍｔ.２０２０.０５.０１７收稿日期:２０１９－０７－２６ꎻ修回日期:２０１９－０８－１４㊀∗基金项目:国家自然科学基金资助项目(５１７７５０９４)作者简介:卢泽宸(１９９１ )ꎬ男ꎬ辽宁铁岭人ꎬ东北大学博士研究生ꎬ研究方向为几何误差检测ꎬ(Ｅ－ｍａｉｌ)９１５１２４６６７＠ｑｑ.ｃｏｍꎮ机床平面度检测机构设计及时空映射算法研究∗卢泽宸１ꎬ张㊀宝２ꎬ陈㊀晔３ꎬ闻邦椿１ꎬ赵春雨１(１.东北大学机械工程与自动化学院ꎬ沈阳㊀１１０８１９ꎻ２.新余学院机电工程学院ꎬ江西新余㊀３３８００４ꎻ３.辽宁工业大学机械工程与自动化学院ꎬ辽宁锦州㊀１２１００１)摘要:为了实现机床导轨安装表面平面度误差在线测量ꎬ文章设计出了包含检测机构与参考板的检测系统ꎬ利用测量过程中检测机构与参考板对应的位置关系开发出了时间－空间映射算法ꎮ给出了算法原理ꎬ建立了算法的数学模型ꎬ并进行了测量试验ꎬ得到的三组空间序列测量值趋势线在所有检测位置中的最大误差为１.８μｍꎬ约占趋势线极差的１％ꎬ对曲线形状影响很小ꎮ结果表明:检测机构设计合理且时间－空间映射算法可以正确的将检测机构时间序列的测量值转换为对应检测位置的空间序列测量值ꎮ关键词:检测机构ꎻ推动测量ꎻ平面度检测ꎻ时间序列ꎻ空间序列中图分类号:ＴＨ１６２ꎻＴＧ６５㊀㊀㊀文献标识码:ＡＤｅｓｉｇｎｏｆＭａｃｈｉｎｅＴｏｏｌＦｌａｔｎｅｓｓＤｅｔｅｃｔｉｏｎＭｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＴｉｍｅ￣ｓｐａｃｅＭａｐｐｉｎｇＡｌｇｏｒｉｔｈｍｓＬＵＺｅ￣ｃｈｅｎ１ꎬＺＨＡＮＧＢａｏ２ꎬＣＨＥＮＹｅ３ꎬＷＥＮＢａｎｇ￣ｃｈｕｎ１ꎬＺＨＡＯＣｈｕｎ￣ｙｕ１(１.ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆ＡｕｔｏｍａｔｉｏｎꎬＮｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＳｈｅｎｙａｎｇ１１０８１９ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＸｉｎｙｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＸｉｎｙｕＪｉａｎｇｘｉ３３８００４ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｒｅａｌｉｚｅｆｌａｔｎｅｓｓｅｒｒｏｒｏｎｌｉｎｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｍａｃｈｉｎｅｔｏｏｌｇｕｉｄｅｗａｙｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎｓｕｒ￣ｆａｃｅꎬａｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｉｎｃｌｕｄｉｎｇａｍｅａｓｕｒｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄａｒｅｆｅｒｅｎｃｅｐｌａｔｅｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄ.Ｔｈｅｔｉｍｅ￣ｓｐａｃｅｍａｐｐｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍｏｆｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｗａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎａｌｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｍｅａｓｕｒｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄｔｈｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｐｌａｔｅｄｕｒｉｎｇｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓ.Ｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｐｒｉｎｃｉｐｌｅｗａｓｇｉｖｅｎａｎｄｔｈｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄａｎｄｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｅｘ￣ｐｅｒｉｍｅｎｔｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ.Ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｅｒｒｏｒｏｆｔｈｅｏｂｔａｉｎｅｄｔｈｒｅｅｓｅｔｓｏｆｓｐａｔｉａｌｓｅｑｕｅｎｃｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｔｒｅｎｄｌｉｎｅｓｉｎａｌｌｄｅｔｅｃｔｉｏｎｐｏｓｉｔｉｏｎｓｉｓ１.８μｍꎬｗｈｉｃｈｉｓａｂｏｕｔ１％ｏｆｔｈｅｔｒｅｎｄｌｉｎｅｅｘｔｒｅｍｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅꎬａｎｄｈａｓｌｉｔｔｌｅｅｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅｓｈａｐｅｏｆｃｕｒｖｅｓ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｒｅａｓｏｎａ￣ｂｌｙａｎｄｔｉｍｅ￣ｓｐａｃｅｍａｐｐｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍｃａｎｃｏｒｒｅｃｔｌｙｃｏｎｖｅｒｔｔｈｅｔｉｍｅｓｅｒｉｅｓｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｏｆｔｈｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｉｎｔｏｔｈｅｓｐａｔｉａｌｓｅｑｕｅｎｃｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｔｏｔｈｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｐｏｓｉｔｉｏｎ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔꎻｄｒｉｖｉｎｇｄｅｔｅｃｔｉｏｎꎻｆｌａｔｎｅｓｓｄｅｔｅｃｔｉｏｎꎻｔｉｍｅｓｅｒｉｅｓꎻｓｐａｃｅｓｅｑｕｅｎｃｅ０㊀引言机床导轨安装表面平面度误差轮廓曲线可以用来研究装配误差对进给系统动力学特性的影响ꎬ且直观的表面局部特性变化曲线对加工件后续的修整有一定的指导作用ꎮ目前ꎬ国内机床检测仍采用传统的方法ꎬ如千分表㊁水平仪㊁平尺等[１]ꎮ但这些方法有很大的随机性ꎬ受操作者经验和熟练程度影响较大ꎬ并且无法描绘出平面度误差轮廓曲线ꎮ在现有的轮廓重构研究中ꎬ文献[２]介绍了一种测量圆柱工件直线度轮廓的扫描多探头系统ꎻ文献[３]介绍了两点法用于测量直线度轮廓ꎻ文献[４]使用扫描测头结合平晶的方法重构出精密导轨的直线度误差轮廓ꎮ但是上述方法的检测系统布置较为复杂ꎬ需要在特定空间内ꎬ特定条件下进行ꎬ不方便对操作空间有限的机床进行测量ꎮ因此ꎬ研发结构简单㊁便于手工操作的连续测量仪器ꎬ将是解决机床进给系统几何要素检测的有效途径ꎮ而在检测元件的选择中ꎬ由于激光位移传感器具有高分辨率和体积小的特点[５]ꎬ国内外学者将激光位移传感器广泛应用于零件[６]的尺寸测量㊁产品质量检验[７￣８]㊁三维形状测量[９￣１０]等领域ꎮ除此之外ꎬ文献[１１]将激光位移传感器应用于自由曲面测量中ꎻ文献[１２]使用激光位移传感器对腿部溃疡表面形貌进行检测ꎻ文献[１３]尝试了将激光位移传感器应用于航空发动机叶片的测量中ꎮ总结文献中激光位移传感器的使用方法ꎬ大致分为两种:一种为激光位移传感器处于固定状态ꎬ通过移动待检测物体获得检测数据ꎻ另一种为移动式测量ꎬ将激光位移传感器在均匀步长驱动下获得检测数据ꎮ二者均保证了检测过程中传感器的稳定性ꎮ但由于传感器检测数据随时间变化这一特点ꎬ当将其应用于人工手动驱动方式进行移动测量时ꎬ由于推动速度的随机性ꎬ使传感器无法获得对应检测位置的检测数据ꎬ故时间－空间映射算法的研究在此基础上展开ꎮ本文选择激光位移传感器作为测量元件ꎬ并自制了测量机构ꎬ拟采用人工推动检测机构的方法对机床表面进行平面度误差检测ꎮ为了获得对应检测位置的检测数据ꎬ将检测机构与带有沟槽的参考板相结合ꎬ用于分辨检测机构测量路径中的起始位置ꎬ同时开发出配套算法ꎬ将时间序列测量值转换为对应检测位置的空间序列测量值ꎮ１㊀问题描述图１为机床导轨安装表面ꎬ由于机床表面往往具有一定的长度ꎬ而现有的测量方法不便于在机床表面进行在线测量ꎮ为解决这一难题ꎬ本文使用自制检测机构重构出机床导轨安装表面平面度误差轮廓ꎬ设计出如图２所示的拼接测量模型ꎮ测量前ꎬ将待测面分成６段ꎬ使参考板左端分别对齐Ｐ１㊁Ｐ２㊁Ｐ３㊁Ｐ４ꎬ在参考板表面从左向右推动测量机构ꎮ该过程传感器得到Ｉ１１Ｉ１２㊁Ｉ２１Ｉ２２㊁Ｉ３１Ｉ３２㊁Ｉ４１Ｐ７段表面测量值ꎬ其中参考板左端位于Ｐ２㊁Ｐ３㊁Ｐ４时ꎬ还需从右向左推动机构测量ꎬ该过程传感器得到Ｉｆ１１Ｉｆ１２㊁Ｉｆ２１Ｉｆ２２㊁Ｉｆ３１Ｐ１段表面测量值ꎮ已知各表面重叠区域具有相同的轮廓ꎬ利用重叠区域间对应的位置关系可拼接重构出长表面轮廓[１４]ꎮ但由于激光位移传感器检测结果随时间变化ꎬ无法得到表面对应位置的测量值ꎮ故开发算法ꎬ将时间序列的测量值转换为待检测平面水平方向对应检测位置的测量值成为重构机床表面平面度误差轮廓的前提条件及必要因素ꎮ图１㊀机床导轨安装表面图２㊀长表面拼接模型２㊀检测原理２.１㊀检测机构原理图３为检测机构原理ꎮ常用的检测设备ꎬ如扫描探头或传感器ꎬ其检测位置是一个点ꎬ该结果不能反映出被测平面宽度方向上表面形状的变化ꎮ因此设计了三条接触线ＬＡ㊁ＬＢ和ＬＣꎬ使其与表面相接触反应出整个平面的平面度误差轮廓变化情况ꎮ其中ＬＡ和ＬＢ为固定接触线ꎬ检测机构ＬＡ㊁ＬＢ间距离为５０ｍｍꎬＬＢ㊁ＬＣ间距离为１８０ｍｍꎮ接触线ＬＣ被弹簧压紧在待检测表面上ꎮ滑块固定在检测机构上ꎬ激光接收板与导轨和接触线ＬＣ为一整体ꎮ测量时ꎬ人工推动检测机构沿固定方向运动ꎬ运动过程中ꎬ接触线ＬＣ随待检测面的平面度轮廓变化而上下波动ꎬ该波动经导轨传递到激光接收板上ꎬ此时激光位移传感器检测到激光接收板的波动情况ꎬ同时记录检测结果ꎮ该检测机构的优势在于结构简单㊁操作方便㊁占用空间小ꎬ同时能够获得可以实时存入电脑的数据ꎬ并且可以反应出整个表面平面度误差轮廓的形状变化ꎬ这是现有检测系统无法实现的ꎮ图３㊀检测机构原理２.２㊀参考板原理参考板结构如图４所示ꎮ图４㊀参考板结构参考板长度为２２０ｍｍꎬ沟槽ｌｏ１㊁ｌｏ２之间的距离为２００ｍｍꎮ推动检测仪在参考板表面进行测量时ꎬ检测数据随时间变化ꎬ如图５所示ꎮ机构停留在参考板ｌ１㊁ｌ２时ꎬ分别进行数据的记录和储存ꎬ该时刻测量结果为接近水平的直线ꎮ由于测量仪经过沟槽时检测波形会产生非常明显的形状变化ꎬ因此可以识别出测量的起始位置和终点位置ꎬ同时定义ｌｏ１㊁ｌｏ２之间的测量数据为有效测量值ꎬ一次测量过程中ꎬ支撑线ＬＡ和ＬＢ各有一次通过沟槽ꎬ此过程会有一个波峰(ＬＡ入槽)和一个波谷(ＬＢ入槽)ꎮ已知推动速度决定采样数据的数量ꎬ由于激光位移传感器采样频率高达２ｋＨｚꎬ推动检测仪测量过程中ꎬ对应检测位置的某点可能获得数十个数据ꎬ时间－空间映射算法的本质即是对这些冗余的数据进行过滤ꎮ参考板的意义在于通过沟槽可明显区分出检测的起始位置ꎬ便于拼接路径的识别ꎮ其次ꎬ假设大理石平尺为水平表面ꎬ通过将基准板分别放在大理石平尺和被测表面进行测量ꎬ其作为媒介可以将检测机构系统误差分离[１４]ꎮ２７ 组合机床与自动化加工技术㊀第５期图５㊀测量值３㊀算法数学模型将静止时的检测结果分离出去ꎬ依据端部停止时波形为不变的直线(给定时间长度变化不超过给定值)ꎬ之后在得到的检测数据中将波峰波谷分离ꎬ提取有效测量值ꎬ已知采样频率由激光位移传感器决定ꎬ为已知量ꎬ则测量时间ｔ为:ｔ＝ＮＬｆ(１)式中ꎬｆ为采样频率ꎬＮＬ为移动距离为Ｌ时对应的采样点总数ꎮ已知测量距离和测量时间ꎬ则机构的平均速度为:ｖ＝Ｌｔ(２)式中ꎬＬ为检测仪移动的距离ꎻｔ由公式(１)得到ꎮ已知机构在通过路径长度Ｌ时获得ＮＬ个数据ꎬ将有效检测数据集合用Ｍ表示ꎬ设ａ的初始值为１ꎬｅ＝１㊁２㊁３ ＮＬꎬｉ＝ａ ＮＬꎮ定义公式(３)为目标函数:Ｍ(ｉ)－ｓ<ｄ(３)式中ꎬｄ为给定值ꎻＭ(ｉ)为集合Ｍ中的第ｉ个数ꎬｓ初始值为Ｍ(１)ꎮ当ｅ＝１时ꎬ执行公式(３)进行数据搜索ꎬ当满足目标函数条件时ꎬａ＝ａ＋１ꎮ此时:Ｆ(ｅ)＝ａＫ(ｅ)＝Ｍ(ａ)}(４)式中ꎬＦ(ｅ)表示Ｋ(ｅ)在集合Ｍ中的位置ꎻＫ(ｅ)表示过滤掉冗余数据后储存的数据ꎻ当不符合目标函数条件时ꎬ结束搜索ꎬ此时ｅ＝ｅ＋１ꎬ并重新赋值ｓꎬ令ｓ＝Ｍ(ａ)ꎬ重复执行公式(３)㊁式(４)ꎬ直到ａ＝ＮＬ时终止ꎮ算法流程图如图６所示ꎮ图６㊀算法流程图此时几何Ｆ和Ｋ中数据的总数为Ｎꎬ已知参考板对应位置取样区间为相差一定数值的两个采样点ꎬ两采样点之间的测量时间为:ｔｈ＝Ｆ(ｈ)ｔＮＬ(５)式中ꎬＦ(ｈ)代表集合Ｆ中的第ｈ个数据ꎬｈ＝１ꎬ ꎬＮꎻｔ由公式(１)得到ꎻ在已知检测仪移动平均速度和对应检测位检测时间的情况下ꎬ根据公式(６)可以求得对应检测位置的测量值ꎬ故此实现检测数据时间－空间的转换ꎮ该公式可以表示为:ｖｔ１ңＫ(１)ꎬｖｔ２ңＫ(２)ꎬ ꎬｖｔｈңＫ(Ｎ)(６)４㊀测量试验为了验证算法的正确性ꎬ使用自制检测仪进行了测量试验ꎮ试验现场如图７所示ꎮ图７㊀试验现场选择激光位移传感器型号(ＩＬ２３００)ꎬ分辨率０.３μｍꎬ采样频率２ｋＨｚꎮ将０００级大理石平尺作为高精度表面ꎬ调整检测机构使弹簧处于压缩状态ꎮ测量时ꎬ将参考板固定在大理石平尺表面ꎬ推动测量仪从左向右进行３次测量ꎮ将沟槽两侧的时间序列测量值分离ꎬ提取有效测量值ꎬ如图８所示ꎬ从图中可以看出ꎬ由于每次测量的推动速度不同ꎬ获得的测量数据数量大不相同ꎬ检测结果具有较大的随机性ꎮ图８㊀时间序列测量值使用时间－空间映射算法对图８中的数据进行处理ꎬ得到三组空间序列测量值ꎬ如图９所示ꎬ由图可见ꎬ三组空间序列测量值有相同的趋势ꎬ说明该检测方法可以很好的识别出沟槽之间路径的起始位置ꎬ也表明算法成功的将三组不同时间序列的测量值转换为对应检测位置的空间序列测量值ꎬ验证了时空映射算法的正确性ꎮ(下转第７７页)３７２０２０年５月㊀㊀卢泽宸ꎬ等:机床平面度检测机构设计及时空映射算法研究８３－８７.[５]亢宇欣ꎬ谌贵辉ꎬ张三炳ꎬ等.基于Ｈａｌｃｏｎ的贴片电阻方向检测系统[Ｊ].包装工程ꎬ２０１７ꎬ３８(２３):１１６－１２０.[６]李旭.自适应光强变化的齿轮视觉测量技术研究[Ｄ].太原:中北大学ꎬ２０１６.[７]丁剑彪.基于机器视觉的复杂塑件识别与检测技术研究[Ｄ].北京:北京化工大学ꎬ２０１６.[８]饶艳桃.基于机器视觉的标准直齿圆柱齿轮参数的测量[Ｄ].重庆:重庆大学ꎬ２０１５.[９]ＷａｎｇＹꎬＷｕＺꎬＤｕａｎＸꎬｅｔａｌ.ＤｅｓｉｇｎｏｆＧｅａｒＤｅｆｅｃｔＤｅ￣ｔｅｃｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄｏｎＭａｃｈｉｎｅＶｉｓｉｏｎ[Ｊ].Ｍａｃｈｉｎｅｒｙꎬ２０１８ꎬ１０８(２):２２－２５.[１０]ＷｕＷꎬＷａｎｇＸꎬＨｕａｎｇＧꎬｅｔａｌ.ＡｕｔｏｍａｔｉｃＧｅａｒＳｏｒｔｉｎｇＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄｏｎＭｏｎｏＣｕｌａｒＶｉｓｉｏｎ[Ｊ].ＤｉｇｉｔａｌＣｏｍｍｕｎｉｃａ￣ｔｉｏｎｓ＆Ｎｅｔｗｏｒｋｓꎬ２０１５ꎬ１(４):２８４－２９１.[１１]吴小进ꎬ王文成.基于机器视觉的齿轮质量在线检测系统[Ｊ].机械传动ꎬ２０１９ꎬ４３(４):１６１－１６４.[１２]王文成.基于Ｈａｌｃｏｎ的齿轮缺陷检测系统设计[Ｊ].机械传动ꎬ２０１４ꎬ３８(９):６０－６３ꎬ９８.[１３]王文成.基于机器视觉的齿轮参数测量系统设计[Ｊ].机械传动ꎬ２０１１ꎬ３５(２):４１－４３.(编辑㊀李秀敏)(上接第７３页)图９㊀空间序列测量值提取图９中检测波形的趋势线ꎬ如图１０所示ꎬ从图中可以看出ꎬ由于检测机构三次经过相同的平面度误差轮廓检测相同的表面位置ꎬ故三条趋势线接近重合ꎬ三条趋势线在所有检测位置中误差最大值为１.８μｍꎬ约占趋势线极差的１％ꎬ对曲线形状影响很小ꎬ说明检测机构具有很高的重复性ꎮ图１０㊀空间序列测量值趋势线５㊀结论(１)本文为了在人工推动检测机构的条件下准确获得对应检测位置的测量值ꎬ提出了使用自制检测机构结合参考板的检测方法ꎬ将三组时间序列测量值转换为空间序列测量值ꎬ其趋势线在所有检测位置中的最大误差为１.８μｍꎬ约占趋势线极差的１％ꎬ对曲线形状影响很小ꎮ该结果表明该检测机构设计合理㊁检测方法正确㊁在实际应用中具有可操作性ꎮ(２)成功开发出时间￣空间映射算法ꎬ算法可以成功的将时间序列测量值转换为对应检测位置的空间序列测量值ꎬ该研究对实现机床导轨安装表面平面度误差轮廓数字化描述具有重要意义ꎮ[参考文献][１]洪军ꎬ郭俊康ꎬ刘志刚ꎬ等.基于状态空间模型的精密机床装配精度预测与调整工艺[Ｊ].机械工程学报ꎬ２０１３ꎬ４９(６):１１４－１２１.[２]ＧａｏＷꎬＹｏｋｏｙａｍａＪꎬＫｏｊｉｍａＨꎬｅｔａｌ.Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎｍｅａｓｕｒｅ￣ｍｅｎｔｏｆｃｙｌｉｎｄｅｒｓｔｒａｉｇｈｔｎｅｓｓｕｓｉｎｇａｓｃａｎｎｉｎｇｍｕｌｔｉ￣ｐｒｏｂｅｓｙｓｔｅｍ[Ｊ].ＰｒｅｃｉｓｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２００２ꎬ２６(３):２７９－２８８.[３]ＯｋｕｙａｍａＥꎬＡｋａｔａＨꎬＩｓｈｉｋａｗａＨ.Ｍｕｌｔｉ￣ｐｒｏｂｅｍｅｔｈｏｄｆｏｒｓｔｒａｉｇｈｔｎｅｓｓｐｒｏｆｉｌｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｂａｓｅｄｏｎｌｅａｓｔｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ(２ｎｄｒｅｐｏｒｔ) Ｔｗｏ￣ｐｏｉｎｔｍｅｔｈｏｄｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｃｒｏｓｓ￣ａｘｉｓｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎａｌｍｏｔｉｏｎꎬｐｉｔｃｈｍｏｔｉｏｎａｎｄｓｅｎｓｏｒ'ｓｒａｎｄｏｍｅｒｒｏｒ[Ｊ].ＰｒｅｃｉｓｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０１０ꎬ３４(４):６８３－６９１.[４]贾立德ꎬ郑子文ꎬ李圣怡ꎬ等.使用短基准的超精密长导轨直线度误差测量方法[Ｊ].机械工程学报ꎬ２００８ꎬ４４(９):１４１－１４７.[５]朱万彬ꎬ钟俊ꎬ莫仁芸.激光位移传感器在角度测量中的应用[Ｊ].传感器与微系统ꎬ２０１０ꎬ２９(６):１３１－１３３.[６]ＭｉｙａｓａｋａＴꎬＯｋａｍｕｒａＨ.Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｃｈａｎｇｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｏｆｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌａｎｄｆｌｏｗａｂｌｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｒｅｓｉｎｓｕｓｉｎｇａｌａｓｅｒｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｓｅｎｓｏｒ[Ｊ].ＤｅｎｔａｌＭａｔｅｒｉａｌｓＪｏｕｒｎａｌꎬ２００９ꎬ２８(５):５４４－５５１.[７]Ｂｒａ㊅ｃｕｎＤꎬＧｒｕｄｅｎＶꎬＭｏ㊅ｚｉｎａＪ.Ａｍｅｔｈｏｄｆｏｒｓｕｒｆａｃｅｑｕａｌｉ￣ｔｙａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆｄｉｅ￣ｃａｓｔｉｎｇｓｂａｓｅｄｏｎｌａｓｅｒｔｒｉａｎｇｕｌａｔｉｏｎ[Ｊ].ＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２００８ꎬ１９(１９):０４５７０７.[８]ＨｕＣꎬＴａｎａｋａＣꎬＯｈｔａｎｉＴ.Ｌｏｃａｔｉｎｇａｎｄｉｄｅｎｔｉｆｙｉｎｇｓｐｌｉｔｓａｎｄｈｏｌｅｓｏｎｓｕｇｉｂｙｔｈｅｌａｓｅｒｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｓｅｎｓｏｒ[Ｊ].Ｊｏｕｒ￣ｎａｌｏｆＷｏｏｄＳｃｉｅｎｃｅꎬ２００３ꎬ４９(６):４９２－４９８.[９]ＳａｎｄａｋＪꎬＴａｎａｋａＣꎬＯｈｔａｎｉＴ.Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｓｕｒｆａｃｅｓｍｏｏｔｈ￣ｎｅｓｓｂｙａｌａｓｅｒｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｓｅｎｓｏｒＩＩ:ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｌａｔｅｒａｌｅｆｆｅｃｔｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅａｎｄｍｕｌｔｉｅｌｅｍｅｎｔａｒｒａｙ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＷｏｏｄＳｃｉｅｎｃｅꎬ２００４ꎬ５０(１):２２－２７.[１０]ＯｙａＳ.Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｎｇｓｈａｐｅｏｆａｂｉｍｏｒｐｈｄｅｆｏｒｍａｂｌｅｍｉｒｒｏｒｕｓｉｎｇａｌａｓｅｒｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｓｅｎｓｏｒ[Ｊ].ＯｐｔｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２００９ꎬ４８(３):０３３６０１.[１１]李兵ꎬ孙彬ꎬ陈磊ꎬ等.激光位移传感器在自由曲面测量中的应用[Ｊ].光学精密工程ꎬ２０１５ꎬ２３(７):１９３９－１９４７.[１２]ＩｂｂｅｔｔＤＡꎬＤｕｇｄａｌｅＲＥꎬＨａｒｔＧＣꎬｅｔａｌ.Ｍｅａｓｕｒｉｎｇｌｅｇｕｌｃｅｒｓｕｓｉｎｇａｌａｓｅｒｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｓｅｎｓｏｒ[Ｊ].ＰｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔꎬ１９９４ꎬ１５(３):３２５.[１３]ＳｕｎＢꎬＬｉＢ.ＬａｓｅｒＤｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔＳｅｎｓｏｒｉｎｔｈｅＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＡｅｒｏ￣ＥｎｇｉｎｅＢｌａｄｅＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ[Ｊ].ＩＥＥＥＳｅｎｓｏｒｓＪｏｕｒ￣ｎａｌꎬ２０１６ꎬ１６(５):１３７７－１３８４.[１４]卢泽宸ꎬ赵春雨ꎬ刘志学ꎬ等.基于变尺度法的平面度误差轮廓重构算法[Ｊ].东北大学学报ꎬ２０１９ꎬ４０(６):８５７－８６１.(编辑㊀李秀敏)７７ ２０２０年５月㊀㊀高志强ꎬ等:基于机器视觉的尼龙齿轮检测研究。