Un article vous montrera sur le laser qui va
2023-02-13
Selon Maims Consulting, peu de temps après la sortie du premier laser Ruby au monde en 1960, la technologie allant du laser avec une précision allant à mesure que la cible principale est née. Le laser allant * * est utilisé dans l'armée depuis longtemps, puis, avec sa forte capacité anti-ingérence et sa haute précision, il a joué un rôle énorme dans de nombreux domaines, tels que l'aérospatiale, l'arpentage et la cartographie de l'énergie éolienne, le transport intelligent, la fabrication industrielle, etc.
Avec le développement rapide de l'automatisation industrielle et de la vision industrielle, la variation du laser s'est avérée être une méthode de détection sans contact très importante dans de nombreuses applications telles que la détection, la mesure et le contrôle. Dans le même temps, le laser allant, comme la prémisse des technologies haut de gamme telles que la mesure de la vitesse du laser, le suivi du laser, l'imagerie tridimensionnelle laser et le radar laser (lidar), reçoit de plus en plus d'attention. Mimes Consulting se concentrera sur l'introduction et la discussion de plusieurs méthodes de tâches laser courant actuelles.
1. Classification de la méthode du laser
Selon le principe de base, les méthodes de distribution de laser peuvent être divisées en deux catégories: la méthode du temps de vol (TOF) et la méthode de la géométrie de l'espace, comme le montre la figure 1. Parmi eux, la méthode du temps de vol comprend la méthode TOF directe (type d'impulsion) et la méthode TOF indirecte (type de phase); Les méthodes géométriques spatiales comprennent principalement la triangulation et l'interférométrie.
Le laser à impulsions est une méthode allant que la technologie laser * * * a été utilisée dans le domaine de l'arpentage et de la cartographie pendant longtemps. Il obtient les informations de la distance cible en mesurant directement l'intervalle de temps entre la lumière émise et l'impulsion de lumière reçue, comme le montre la figure 2. La distance mesurée peut être exprimée comme suit:
Lorsque D est la distance mesurée, C est la vitesse de la propagation de la lumière dans l'air, et ∆ T est le temps aller-retour du faisceau laser de l'émission à la réception.
Le laser à impulsions a un petit angle d'émission, une énergie relativement concentrée dans l'espace et une puissance instantanée élevée. Ces caractéristiques peuvent être utilisées pour fabriquer divers plateaux laser à distance moyenne à distance, radars laser, etc. mesure.
À l'heure actuelle, la variation du laser pulsé est largement utilisée dans les enquêtes à longue distance et à faible hauteur, telles que les enquêtes topographiques et géomorphologiques, l'exploration géologique, les enquêtes de construction d'ingénierie, les enquêtes d'altitude des aéronefs, la figure de corrélation des satellites, la mesure de la distance entre les corps célestes, etc., comme le montre la figure 3.
3. Phase Laser Tlewing - Méthode TOF indirecte
La diffusion laser de phase utilise la fréquence de la bande radio pour moduler l'amplitude du faisceau laser et mesurer le retard de phase généré par la lumière de modulation pour un aller-retour, puis convertir la distance représentée par le retard de phase en fonction de la longueur d'onde de la lumière de modulation. Cette méthode mesure indirectement le temps en mesurant la différence de phase, il est donc également appelé méthode TOF indirecte.
Comme le montre la figure 4, en supposant que la fréquence modulée est F, la forme d'onde modulée λ = C / F, C est la vitesse de la lumière, et le décalage de phase mesuré du signal d'onde de lumière modulé est ∆ φ ， alors le temps de trip-tripage du laser entre le point de mesure et la cible peut être calculé ∆ T = ∆ φ / 2 π f, donc la distance mesurée D est:
Cependant, lorsque la distance cible d augmente, la valeur du retard de phase peut être supérieure à une période d'onde lumineuse modulée sinusoïdale, à savoir ∆ φ = 2 π (n + ∆ n), n et ∆ n sont respectivement des parties intégrales et fractionnaires du cycle, donc la distance mesurée d est: est:
Où, l = c / 2f = λ / 2 est appelé la longueur de la règle de mesure, et la longueur de la phase variant peut être considérée comme λ / la distance d est mesurée avec une règle de 2. La distance peut être obtenue en déterminant N et ∆ N. La partie fractionnaire ∆ N peut être mesurée, mais n n'est pas une valeur fixe, qui entraîne le problème des solutions multiples. Afin de résoudre ce problème, il est nécessaire de mesurer la même distance avec des signaux d'onde lumineux modulés de fréquences multiples, qui est également appelée fréquence des règles dans la variation de phase. Si la distance mesurée est inférieure à la longueur de la règle, n = 0, la valeur de la solution est * * *. Lorsque la précision de la mesure de la phase est fixe, plus la fréquence de la règle de mesure est faible, plus l'erreur de tâtonnerie est faible, ce qui n'est pas autorisé dans la fonctionnalité de haute précision. Au contraire, plus la fréquence de la règle sélectionnée est élevée, plus la précision de mesure est élevée, mais la valeur n à ce moment sera supérieure à 1, et il y a un problème de solutions multiples. Pour résoudre cette contradiction, dans les applications pratiques, sélectionnez généralement une règle qui détermine la précision variante de l'instrument et de plusieurs dirigeants auxiliaires qui déterminent respectivement la plage, qui est appelée règle de mesure fine et le règle de mesure approximative, et combinez les deux pour obtenir une mesure de haute précision.
La précision de mesure de la variation du laser de phase peut atteindre le niveau (sub) millimètre, et la plage de mesure est du décimètre au kilomètre, il est donc largement utilisé en courte et moyenne portée.
4. Laser d'interférence multi-ondes.
L'évolution interférométrique est l'une des méthodes de tâtonnerie de précision classiques. Selon le principe d'interférence de la lumière, deux rangées de lumière avec une différence de phase fixe, et avec la même fréquence, la même direction de vibration ou un petit angle entre les directions de vibration se chevauchera, ce qui produira un phénomène d'interférence.
Comme le montre la figure 6, le diagramme schématique de l'interféromètre Michelson couramment utilisé est illustré. Le laser émis par le laser est divisé en lumière réfléchie S1 et la lumière transmise S2 à travers le spectroscope. Les deux faisceaux sont réfléchis par le miroir fixe M1 et le miroir mobile M2 respectivement, et les deux convergent au spectroscope pour former un faisceau cohérent. Ensuite, l'intensité combinée du faisceau I est:
Lorsque la distance d = m λ (m est un entier), l'amplitude combinée du faisceau * *, intensité lumineuse * *, formant des rayures lumineuses; Lorsque d = (2m + 1) λ / à 2 heures, les phases des deux faisceaux de lumière sont opposées, les amplitudes des deux faisceaux s'annulent et l'intensité lumineuse est * * * petite, formant des rayures sombres. Selon ce principe, le laser interférométrique est de convertir les franges d'interférence légère et sombre des détecteurs photoélectriques en signaux électriques, qui sont comptés par des compteurs photoélectriques, afin de réaliser la mesure de la distance et du déplacement.
En raison de la longueur d'onde du laser λ, la résolution de la variation du laser interférométrique peut atteindre NM et la précision est très élevée. Cependant, la technologie traditionnelle interférométrique au laser mentionnée ci-dessus ne mesure que le déplacement relatif et ne peut pas obtenir les informations de distance de la cible. Dans le même temps, afin d'assurer la précision de la mesure continue, la cible doit se déplacer le long d'un rail de guidage fixe et le chemin optique ne peut pas être interrompu. De plus, selon le principe d'interférence, la technologie de mesure ne peut obtenir que la valeur de phase dans la plage de 0 à 2 π, et considérant la distance aller-retour au laser, il équivaut à mesurer uniquement λ / si la distance change dans la plage de 2, la distance à mesurer dans une plage plus grande sera incertaine car le multiple 2 π ne peut pas être déterminé. Ce λ / 2 La plage est généralement appelée la plage sans ambiguïté de mesure du laser * *. Comme suit:
Où d est la distance mesurée, m et ε est l'ordre entier et décimal de la frange d'interférence inclus dans la distance mesurée. L'ordre décimal peut être obtenu par mesure, tandis que m est une valeur indéfinie.
Afin de résoudre cette contradiction, la méthode d'interférence multi-longueurs d'onde est généralement adoptée pour répondre aux exigences de haute résolution et expansion de la plage de non-ambiguïté. Le principe de base de l'interférométrie à longueur d'onde multiple est d'utiliser la méthode multiple décimale et de développer le concept de longueur d'onde synthétique dessus.
La variété interférométrique multi-ondes (MWI) a commencé avec l'expérience d'interférence à double longueur d'onde menée par les scientifiques américains Wyant et Polhemus au début des années 1970. Cette méthode utilise deux lasers avec différentes longueurs d'onde λ 1 、 λ 2 effectuer une mesure d'interférence pour la distance inconnue en même temps, et la porter dans la distance mesurée d de la formule ci-dessus:
Pour résoudre les deux équations, il y a:
Où est la longueur d'onde équivalente synthétique, MS et ε s sont respectivement en entier de frange d'interférence λ s et un ordre décimal.
Si la longueur d'onde composite est considérée comme la longueur d'onde allant, les informations de phase correspondant à la distance inconnue sont la différence entre les phases allant des deux longueurs d'onde d'origine, de sorte que la distance inconnue peut être résolue. La plage de non-ambiguïté de mesure de la distance est étendue à la moitié de la longueur d'onde synthétique. De la formule, la longueur d'onde synthétique doit être supérieure à λ 1 et λ 2。
De la même manière, afin de prendre en considération la plage de mesure et la précision, la méthode peut être développée davantage avec l'idée de plusieurs dirigeants. Le laser à longueur d'onde multiples peut être utilisé pour mesurer la distance en même temps pour générer des longueurs d'onde composites à plusieurs niveaux de différentes échelles. La longue longueur d'onde synthétique de * * * est utilisée pour atteindre la plage de mesure de * * *, et le résultat de mesure de la distance obtenu est utilisé comme valeur de référence de distance de la longueur d'onde synthétique plus courte, de manière à résoudre la mesure de la plage avec une grande plage et une hauteur de précision en utilisant la petite longueur d'onde synthétique de * * * * *.
Cependant, cette méthode nécessite plusieurs longueurs d'onde de laser, ce qui signifie que plusieurs sources laser sont nécessaires. Étant donné que chaque source laser a besoin de son propre dispositif de stabilisation de fréquence laser et que plusieurs lasers ont besoin d'une combinaison de faisceau optique de haute précision, la structure de l'ensemble du système de mesure de distance laser * * est relativement complexe, et la fiabilité et la précision du système seront inévitablement affectées à une certaine mesure.
5. Laser FM CW Tréent
Le laser à onde continue modulée par fréquence (FMCW) est une autre méthode interférométrique qui peut réaliser la mesure * * *. Il combine les avantages de l'interférométrie optique et de la technologie des radar radio. Le principe de base de la mesure FMCW est de réaliser l'interférométrie en modulant la fréquence du faisceau laser. Généralement, le laser dont la fréquence des changements de faisceau laser de sortie change avec le temps est utilisé comme source de lumière, et l'interféromètre Michelson est utilisé comme chemin optique interférométrique de base. Les informations sur la différence de fréquence sont générées en fonction du chemin optique différent de la lumière de référence et de la lumière de mesure. Les informations de distance des deux faisceaux peuvent être obtenues après avoir extrait le signal et le traitement, et la mesure de la distance * * peut être réalisée.
Prenons l'exemple de la modulation en dents de scie. C'est un signal sinusoïdal dont la fréquence change linéairement avec le temps en forme de dents de scie. La fréquence instantanée de la lumière mesurée et de la lumière de référence change avec le temps, comme le montre la figure 7.
Réglez la fréquence de la lumière de référence comme FT, la fréquence de la lumière de mesure comme FR, la bande passante de modulation comme ∆ F, la période de modulation comme t et la distance comme D. La lumière de mesure aura un délai par rapport à la lumière de référence due à différents chemins de transmission comme l'expression de FT et FT est en train de suivre la F0 et la FM selon l'onde de scie, puis l'expression de FT et FT comme suit:
Ensuite, le signal de battement généré est FIF:
Donc la distance mesurée:
Le laser à ondes continues modulées par fréquence prend le laser en tant que porteur, et toutes les interférences environnementales affectent uniquement l'intensité de la lumière du signal mesuré, mais pas les informations de fréquence. Par conséquent, il peut obtenir une précision élevée et une forte capacité à résister aux interférences de la lumière environnementale, et la précision peut atteindre le niveau du micron. Il s'agit actuellement d'un hotspot de recherche dans des applications de mesure de grande taille et de haute précision. Cependant, cette méthode de mesure nécessite une stabilité et une linéarité élevées de la fréquence du faisceau laser, ce qui rend la réalisation du système plus complexe, et la plage de mesure est limitée par la période T.
6. Laser triangulaire tâtonnement
Le laser triangulaire allant signifie que la source de lumière, la surface de l'objet mesuré et le système de réception de lumière forment ensemble un chemin optique triangulaire. La lumière émise par la source laser est focalisée par la lentille de collimation puis incident sur la surface de l'objet mesuré. Le système de réception de lumière reçoit la lumière diffusée du point d'incident et l'image sur la surface sensible du détecteur photoélectrique. Il s'agit d'une méthode de mesure pour mesurer la distance mobile de la surface d'objet mesurée à travers le déplacement du point de lumière sur la surface d'imagerie.
Selon la relation d'angle entre le faisceau laser incident et la ligne normale de la surface de l'objet mesuré, il existe généralement deux méthodes de télévision: oblique et directe, comme le montre la figure 8. En général, la méthode de triangulation laser directe est plus simple dans l'algorithme géométrique que la méthode de triangulation laser oblique, et l'erreur est plus faible, et le volume peut être conçu pour être plus compact et compact. Dans l'industrie, la méthode directe du laser est souvent utilisée.
Comparé à la variation du laser au laser et à la fréquence, un laser à vagues continues, la trémitté du laser de triangulation présente de nombreux avantages, tels qu'une structure simple, une vitesse de test rapide, une utilisation flexible et pratique, un faible coût, etc. La surface cible à mesurer, cette méthode allant est généralement adaptée aux travaux de fermeture intérieure, il ne convient pas au travail dans un fond de lumière forte extérieure ou intérieure. Par conséquent, la plage d'applications de la variation du laser de triangulation est principalement une mesure de déplacement faible, qui est largement utilisée dans la mesure du contour de surface de l'objet, de la largeur, de l'épaisseur et d'autres quantités, telles que la conception de surface du modèle corporel, la coupe laser, le robot de balayage, etc. dans l'industrie automobile.
Avec le développement rapide de l'automatisation industrielle et de la vision industrielle, la variation du laser s'est avérée être une méthode de détection sans contact très importante dans de nombreuses applications telles que la détection, la mesure et le contrôle. Dans le même temps, le laser allant, comme la prémisse des technologies haut de gamme telles que la mesure de la vitesse du laser, le suivi du laser, l'imagerie tridimensionnelle laser et le radar laser (lidar), reçoit de plus en plus d'attention. Mimes Consulting se concentrera sur l'introduction et la discussion de plusieurs méthodes de tâches laser courant actuelles.
1. Classification de la méthode du laser
Selon le principe de base, les méthodes de distribution de laser peuvent être divisées en deux catégories: la méthode du temps de vol (TOF) et la méthode de la géométrie de l'espace, comme le montre la figure 1. Parmi eux, la méthode du temps de vol comprend la méthode TOF directe (type d'impulsion) et la méthode TOF indirecte (type de phase); Les méthodes géométriques spatiales comprennent principalement la triangulation et l'interférométrie.
2. Pulse Laser Tlewing - Méthode TOF directe
Le laser à impulsions est une méthode allant que la technologie laser * * * a été utilisée dans le domaine de l'arpentage et de la cartographie pendant longtemps. Il obtient les informations de la distance cible en mesurant directement l'intervalle de temps entre la lumière émise et l'impulsion de lumière reçue, comme le montre la figure 2. La distance mesurée peut être exprimée comme suit:
Lorsque D est la distance mesurée, C est la vitesse de la propagation de la lumière dans l'air, et ∆ T est le temps aller-retour du faisceau laser de l'émission à la réception.
Le laser à impulsions a un petit angle d'émission, une énergie relativement concentrée dans l'espace et une puissance instantanée élevée. Ces caractéristiques peuvent être utilisées pour fabriquer divers plateaux laser à distance moyenne à distance, radars laser, etc. mesure.
À l'heure actuelle, la variation du laser pulsé est largement utilisée dans les enquêtes à longue distance et à faible hauteur, telles que les enquêtes topographiques et géomorphologiques, l'exploration géologique, les enquêtes de construction d'ingénierie, les enquêtes d'altitude des aéronefs, la figure de corrélation des satellites, la mesure de la distance entre les corps célestes, etc., comme le montre la figure 3.
3. Phase Laser Tlewing - Méthode TOF indirecte
La diffusion laser de phase utilise la fréquence de la bande radio pour moduler l'amplitude du faisceau laser et mesurer le retard de phase généré par la lumière de modulation pour un aller-retour, puis convertir la distance représentée par le retard de phase en fonction de la longueur d'onde de la lumière de modulation. Cette méthode mesure indirectement le temps en mesurant la différence de phase, il est donc également appelé méthode TOF indirecte.
Comme le montre la figure 4, en supposant que la fréquence modulée est F, la forme d'onde modulée λ = C / F, C est la vitesse de la lumière, et le décalage de phase mesuré du signal d'onde de lumière modulé est ∆ φ ， alors le temps de trip-tripage du laser entre le point de mesure et la cible peut être calculé ∆ T = ∆ φ / 2 π f, donc la distance mesurée D est:
Cependant, lorsque la distance cible d augmente, la valeur du retard de phase peut être supérieure à une période d'onde lumineuse modulée sinusoïdale, à savoir ∆ φ = 2 π (n + ∆ n), n et ∆ n sont respectivement des parties intégrales et fractionnaires du cycle, donc la distance mesurée d est: est:
Où, l = c / 2f = λ / 2 est appelé la longueur de la règle de mesure, et la longueur de la phase variant peut être considérée comme λ / la distance d est mesurée avec une règle de 2. La distance peut être obtenue en déterminant N et ∆ N. La partie fractionnaire ∆ N peut être mesurée, mais n n'est pas une valeur fixe, qui entraîne le problème des solutions multiples. Afin de résoudre ce problème, il est nécessaire de mesurer la même distance avec des signaux d'onde lumineux modulés de fréquences multiples, qui est également appelée fréquence des règles dans la variation de phase. Si la distance mesurée est inférieure à la longueur de la règle, n = 0, la valeur de la solution est * * *. Lorsque la précision de la mesure de la phase est fixe, plus la fréquence de la règle de mesure est faible, plus l'erreur de tâtonnerie est faible, ce qui n'est pas autorisé dans la fonctionnalité de haute précision. Au contraire, plus la fréquence de la règle sélectionnée est élevée, plus la précision de mesure est élevée, mais la valeur n à ce moment sera supérieure à 1, et il y a un problème de solutions multiples. Pour résoudre cette contradiction, dans les applications pratiques, sélectionnez généralement une règle qui détermine la précision variante de l'instrument et de plusieurs dirigeants auxiliaires qui déterminent respectivement la plage, qui est appelée règle de mesure fine et le règle de mesure approximative, et combinez les deux pour obtenir une mesure de haute précision.
La précision de mesure de la variation du laser de phase peut atteindre le niveau (sub) millimètre, et la plage de mesure est du décimètre au kilomètre, il est donc largement utilisé en courte et moyenne portée.
4. Laser d'interférence multi-ondes.
L'évolution interférométrique est l'une des méthodes de tâtonnerie de précision classiques. Selon le principe d'interférence de la lumière, deux rangées de lumière avec une différence de phase fixe, et avec la même fréquence, la même direction de vibration ou un petit angle entre les directions de vibration se chevauchera, ce qui produira un phénomène d'interférence.
Comme le montre la figure 6, le diagramme schématique de l'interféromètre Michelson couramment utilisé est illustré. Le laser émis par le laser est divisé en lumière réfléchie S1 et la lumière transmise S2 à travers le spectroscope. Les deux faisceaux sont réfléchis par le miroir fixe M1 et le miroir mobile M2 respectivement, et les deux convergent au spectroscope pour former un faisceau cohérent. Ensuite, l'intensité combinée du faisceau I est:
Lorsque la distance d = m λ (m est un entier), l'amplitude combinée du faisceau * *, intensité lumineuse * *, formant des rayures lumineuses; Lorsque d = (2m + 1) λ / à 2 heures, les phases des deux faisceaux de lumière sont opposées, les amplitudes des deux faisceaux s'annulent et l'intensité lumineuse est * * * petite, formant des rayures sombres. Selon ce principe, le laser interférométrique est de convertir les franges d'interférence légère et sombre des détecteurs photoélectriques en signaux électriques, qui sont comptés par des compteurs photoélectriques, afin de réaliser la mesure de la distance et du déplacement.
En raison de la longueur d'onde du laser λ, la résolution de la variation du laser interférométrique peut atteindre NM et la précision est très élevée. Cependant, la technologie traditionnelle interférométrique au laser mentionnée ci-dessus ne mesure que le déplacement relatif et ne peut pas obtenir les informations de distance de la cible. Dans le même temps, afin d'assurer la précision de la mesure continue, la cible doit se déplacer le long d'un rail de guidage fixe et le chemin optique ne peut pas être interrompu. De plus, selon le principe d'interférence, la technologie de mesure ne peut obtenir que la valeur de phase dans la plage de 0 à 2 π, et considérant la distance aller-retour au laser, il équivaut à mesurer uniquement λ / si la distance change dans la plage de 2, la distance à mesurer dans une plage plus grande sera incertaine car le multiple 2 π ne peut pas être déterminé. Ce λ / 2 La plage est généralement appelée la plage sans ambiguïté de mesure du laser * *. Comme suit:
Où d est la distance mesurée, m et ε est l'ordre entier et décimal de la frange d'interférence inclus dans la distance mesurée. L'ordre décimal peut être obtenu par mesure, tandis que m est une valeur indéfinie.
Afin de résoudre cette contradiction, la méthode d'interférence multi-longueurs d'onde est généralement adoptée pour répondre aux exigences de haute résolution et expansion de la plage de non-ambiguïté. Le principe de base de l'interférométrie à longueur d'onde multiple est d'utiliser la méthode multiple décimale et de développer le concept de longueur d'onde synthétique dessus.
La variété interférométrique multi-ondes (MWI) a commencé avec l'expérience d'interférence à double longueur d'onde menée par les scientifiques américains Wyant et Polhemus au début des années 1970. Cette méthode utilise deux lasers avec différentes longueurs d'onde λ 1 、 λ 2 effectuer une mesure d'interférence pour la distance inconnue en même temps, et la porter dans la distance mesurée d de la formule ci-dessus:
Pour résoudre les deux équations, il y a:
Où est la longueur d'onde équivalente synthétique, MS et ε s sont respectivement en entier de frange d'interférence λ s et un ordre décimal.
Si la longueur d'onde composite est considérée comme la longueur d'onde allant, les informations de phase correspondant à la distance inconnue sont la différence entre les phases allant des deux longueurs d'onde d'origine, de sorte que la distance inconnue peut être résolue. La plage de non-ambiguïté de mesure de la distance est étendue à la moitié de la longueur d'onde synthétique. De la formule, la longueur d'onde synthétique doit être supérieure à λ 1 et λ 2。
De la même manière, afin de prendre en considération la plage de mesure et la précision, la méthode peut être développée davantage avec l'idée de plusieurs dirigeants. Le laser à longueur d'onde multiples peut être utilisé pour mesurer la distance en même temps pour générer des longueurs d'onde composites à plusieurs niveaux de différentes échelles. La longue longueur d'onde synthétique de * * * est utilisée pour atteindre la plage de mesure de * * *, et le résultat de mesure de la distance obtenu est utilisé comme valeur de référence de distance de la longueur d'onde synthétique plus courte, de manière à résoudre la mesure de la plage avec une grande plage et une hauteur de précision en utilisant la petite longueur d'onde synthétique de * * * * *.
Cependant, cette méthode nécessite plusieurs longueurs d'onde de laser, ce qui signifie que plusieurs sources laser sont nécessaires. Étant donné que chaque source laser a besoin de son propre dispositif de stabilisation de fréquence laser et que plusieurs lasers ont besoin d'une combinaison de faisceau optique de haute précision, la structure de l'ensemble du système de mesure de distance laser * * est relativement complexe, et la fiabilité et la précision du système seront inévitablement affectées à une certaine mesure.
5. Laser FM CW Tréent
Le laser à onde continue modulée par fréquence (FMCW) est une autre méthode interférométrique qui peut réaliser la mesure * * *. Il combine les avantages de l'interférométrie optique et de la technologie des radar radio. Le principe de base de la mesure FMCW est de réaliser l'interférométrie en modulant la fréquence du faisceau laser. Généralement, le laser dont la fréquence des changements de faisceau laser de sortie change avec le temps est utilisé comme source de lumière, et l'interféromètre Michelson est utilisé comme chemin optique interférométrique de base. Les informations sur la différence de fréquence sont générées en fonction du chemin optique différent de la lumière de référence et de la lumière de mesure. Les informations de distance des deux faisceaux peuvent être obtenues après avoir extrait le signal et le traitement, et la mesure de la distance * * peut être réalisée.
Prenons l'exemple de la modulation en dents de scie. C'est un signal sinusoïdal dont la fréquence change linéairement avec le temps en forme de dents de scie. La fréquence instantanée de la lumière mesurée et de la lumière de référence change avec le temps, comme le montre la figure 7.
Réglez la fréquence de la lumière de référence comme FT, la fréquence de la lumière de mesure comme FR, la bande passante de modulation comme ∆ F, la période de modulation comme t et la distance comme D. La lumière de mesure aura un délai par rapport à la lumière de référence due à différents chemins de transmission comme l'expression de FT et FT est en train de suivre la F0 et la FM selon l'onde de scie, puis l'expression de FT et FT comme suit:
Ensuite, le signal de battement généré est FIF:
Donc la distance mesurée:
Le laser à ondes continues modulées par fréquence prend le laser en tant que porteur, et toutes les interférences environnementales affectent uniquement l'intensité de la lumière du signal mesuré, mais pas les informations de fréquence. Par conséquent, il peut obtenir une précision élevée et une forte capacité à résister aux interférences de la lumière environnementale, et la précision peut atteindre le niveau du micron. Il s'agit actuellement d'un hotspot de recherche dans des applications de mesure de grande taille et de haute précision. Cependant, cette méthode de mesure nécessite une stabilité et une linéarité élevées de la fréquence du faisceau laser, ce qui rend la réalisation du système plus complexe, et la plage de mesure est limitée par la période T.
6. Laser triangulaire tâtonnement
Le laser triangulaire allant signifie que la source de lumière, la surface de l'objet mesuré et le système de réception de lumière forment ensemble un chemin optique triangulaire. La lumière émise par la source laser est focalisée par la lentille de collimation puis incident sur la surface de l'objet mesuré. Le système de réception de lumière reçoit la lumière diffusée du point d'incident et l'image sur la surface sensible du détecteur photoélectrique. Il s'agit d'une méthode de mesure pour mesurer la distance mobile de la surface d'objet mesurée à travers le déplacement du point de lumière sur la surface d'imagerie.
Selon la relation d'angle entre le faisceau laser incident et la ligne normale de la surface de l'objet mesuré, il existe généralement deux méthodes de télévision: oblique et directe, comme le montre la figure 8. En général, la méthode de triangulation laser directe est plus simple dans l'algorithme géométrique que la méthode de triangulation laser oblique, et l'erreur est plus faible, et le volume peut être conçu pour être plus compact et compact. Dans l'industrie, la méthode directe du laser est souvent utilisée.
Comparé à la variation du laser au laser et à la fréquence, un laser à vagues continues, la trémitté du laser de triangulation présente de nombreux avantages, tels qu'une structure simple, une vitesse de test rapide, une utilisation flexible et pratique, un faible coût, etc. La surface cible à mesurer, cette méthode allant est généralement adaptée aux travaux de fermeture intérieure, il ne convient pas au travail dans un fond de lumière forte extérieure ou intérieure. Par conséquent, la plage d'applications de la variation du laser de triangulation est principalement une mesure de déplacement faible, qui est largement utilisée dans la mesure du contour de surface de l'objet, de la largeur, de l'épaisseur et d'autres quantités, telles que la conception de surface du modèle corporel, la coupe laser, le robot de balayage, etc. dans l'industrie automobile.
