激光三維輪廓掃描儀使用激光掃描技術,具有高頻率、高精度,可以對物體的輪廓、二維尺寸、二維位移進行精確和快速測量與檢驗的儀器,并且環境適應性強,作為精密測量儀器在各個行業應用十分廣泛。意大利Julight公司提供的三維輪廓掃描儀,不僅具有輪廓掃描功能,還具有表面振動的測振功能。
3.1測試原理:脈沖型光纖激光器,以1550nm(不可見激光)釋放出脈沖,該脈沖的重復率是從100KHZ 到1MHZ,脈沖寬度是3ns到0.5ns ,請看以下圖一為一個例子。
對于每一個發送的激光脈沖,被遠距離的測試表面背散射或背反射回來的光信號就由一個光學鏡頭(大約100mm)收集,和被一個高速/高靈敏度的雪崩式光電二極管所探測,在連接到串聯式信號放大器。
這些對應START和STOP事件的電脈沖信號被發送到的時間測量單元電路(TMU),能測量出分辨率在10ps的飛行時間(TOF)。通過飛行時間(TOF)的測量,就能夠測量出瞬時目標的距離。
通過重復率達到1MHZ的多次飛行時間(TOF)的重復測量,就可以對運動軌跡和振動參數的重構,帶寬達到1MHZ。TOF數據由FPGA系統和ARM微處理器實時處理和分類。數據通過專業的軟件存儲在大容量存儲器里,可以做后續的分析。這樣客戶自己就可以采用離線的方式對目標的位置和位移進行重構。通過時間平均法,可以提高測量結果的分辨率和精度,但是這需要犧牲帶寬為代價。
3.2 系統框圖:
3.3 系統參數:
1) 輪廓掃描的精度:4-6mm@100m,10-15mm@300m ,30-40mm@800m
2) 表面振動測量距離和精度以及頻帶寬的關系見下表:
Measurement bandwidth (and pulsed laser repetition-rate, RR) | |||||
1 MHz (RR = 1MHz) | 100 kHz (RR = 100kHz) | 10 kHz (RR = 100kHz + 10 avg) | 1 kHz (RR = 100kHz + 100 avg) | ||
Target distance | 10 | 3*5 mm | 3*5 mm | ||
20 | |||||
50 | |||||
100 | |||||
200 | |||||
500 |
3)速度:1000m/s
4)激光指標 :
3.4應用領域 :
文物保護、城市建筑測量、地形測繪、采礦業、變形監測、工廠、大型結構、管道設計、飛機船舶制造、公路鐵路建設、隧道工程、橋梁改建等領域里應用。
四.系統集成產品:
系統集成
模態分析軟件
應變/應力計算軟件
提供:激光頭/三角距離傳感器/三維輪廓儀,數據采集系統,相關專業軟件(模態分析軟件,應變分析軟件,疲勞分析軟件)