激光平面度测量
发布于:2008-5-26 已被阅读:次 

激光平面度测量------------已经发展出更远的工作距离和更多的应用领域

激光平面度测量的发展及应用
随着激光技术和电子技术的发展,
激光平面度测量已经从静态的点测量发展到动态的跟踪测量和3D立体测量领域。上个世纪末,美国的CYRA公司和法国的MENSI公司率先将激光技术发展到三维测量领域。其中,CYRA公司的激光平面度测量技术着重于中远距离(50米-200米)目标的测量应用,可以获得6毫米到4厘米的测量精度,是针对建筑模型,地面施工,电站,船舶设计等大型项目的建模,监测应用;而MENSI公司则着重于短距离高精度的3D测量应用,由于可以达到0.25毫米的精度,为工业设计,设备加工,质量监测领域提供了全新的测量手段。在2000年的时候,美国宇航局(NASA)就已经在设计加工过程中成功的应用了激光平面度测量技术。
现在,
激光平面度测量技术已经发展出更远的工作距离和更多的应用领域。I-SITE公司的3D激光扫描仪的工作距离已经达到了800米,适用于更大规模的现场监测,如露天煤矿等。激光平面度测量也已经被应用到航空测量的领域,即激光雷达。传统的遥测技术包括卫星遥感,航空摄影测量等。但是卫星遥感技术规模浩大,成本高,约束条件多,缺乏灵活性。而航空摄影测量成本昂贵,设备要求高。相比之下,3D激光扫描设备可以在低空100米到450米的范围内对地面目标进行准确的3D测量,其精度可以达到10厘米。其低成本和灵活性将航测技术拓展到更多更广的范围。激光雷达不仅在军事上有广泛的应用,在水利,电力,交通,防洪,滑坡监测,林业等领域都有着非常广泛的应用前景。
激光平面度测量对于软件处理有着很高的要求,需要使用专业的对测量信息进行处理,然后结合AutoCAD软件建模并应用。其工作步骤包括:测量,表面处理,软件拚接,三维建模,应用数据等。与传统的方式相比,激光平面度测量有着极高的工作效率,可以大大加速工程的速度,监测并获得可靠的精度。
在土木工程,工业设计,地面模型,路桥设计,船舶建造,地理数据采集,现场保护,露天煤矿,建筑监测等很多领域3D激光扫描技术都获得了成功的应用。其高效率和低成本的特点获得了广泛的认可。例如,根据美国在高速公路,立交桥的施工过程中应用
激光平面度测量技术的经验,每个项目大约可以缩短工期4到6个月,而且不需要测量员进入公路,桥梁工作,目标路段依旧可以保持畅通。在保证高精度,节省成本的同时,还实现了最大的社会效益。
但是由于
激光平面度测量对于应用者的技术要求比较高,而且针对具体的应用需要设计专门的应用方案,在某种程度上也限制了该技术的广泛应用。

快速而精确的激光平面度测量技术
灵活而紧凑的基于激光的测量系统,可以高速测量表面和检查关键尺寸。
谈到计量和检测,很少有设备有现代激光系统那样的万能件。快速、非接触式的激光技术可以在零件上测量许多点而不产生变形或留下痕迹。
Automated Precision Inc.(API)出品的5或6维激光系统,显示出由
激光平面度测量激光平面度测量激光平面度测量激光平面度测量激光平面度测量激光平面度测量激光平面度测量激光平面度测量激光平面度测量激光平面度测量激光平面度测量系统可以达到的独特性能的种类。由该公司设计的系统,是以一个精密干涉仪的5或6维传感器为基础用来测量CNC机床和坐标测量机的定位精度。干涉仪发送的激光光束进入传感器,然后分为三个分光束。第一个分光束将返回光源,以进行线性位移测量,第二个分光束进入双向传感器以测量水平和垂直方向的不直度误差。第三个分光束通过一个光学结构,测量偏转和仰俯。由一个集成的微分激光系统来测量转动角偏差。
用户可以在机床的一个坐标轴上(如X轴)安装6维激光器,可同时测量所有的六个坐标轴的误差。API的Mike Glossinger说,“如果您是在普通机床上测量,则Y轴应该与X轴成90°。将激光器定位好,如定位在X轴上,插入一个五棱镜,让光束折弯至Y轴上,折弯度正好为90度。”激光器保持静止,只有6维传感器移动对Y轴进行测量。利用从X和Y轴上取得的不直度数据,测量器上的专利软件可以确定每个坐标轴在测试平面中的走向并计算其垂直度。
三轴机床上的每个轴都有6个可能的位置误差:轴移动定位误差;在垂直于移动轴的轴方向上的直线度误差和三个角度误差(转动、俯仰、偏转)。此外,机床三个相互垂直的平面生成的正方度误差。通过三次安装和三次测量操作,系统可以确定机床上17个轴误差和两个正方度误差。API现有的转动传感器不能测量垂直轴的转动。在5次安装和操作中,系统可以确定21个可能误差中的20个。

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