CN102944177A - 长期测量***中激光器或位移传感器的标定及更换方法 - Google Patents

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乐开端
易亚星
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XI'AN HUATENG OPTOELECTRONIC CO Ltd
Xian Jiaotong University
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Abstract

本发明公开了一种长期测量***中激光器或位移传感器的标定及更换方法，其特征在于，所述激光器是一个激光准直光源；激光器标定台和具体测量应用场合使用相同的激光器安装基座；所述的位移传感器是指基于激光准直技术的一维或二维光电位移传感器，传感器标定台和具体测量应用场合使用相同的传感器安装基座；激光器和传感器的标定可由计算机自动控制。在长期测量***中，激光器或传感器发生故障时，可随时更换新的激光器或传感器而能保证测量数据的一致性和延续性。

Description

长期测量***中激光器或位移传感器的标定及更换方法
技术领域
本发明涉及一种测量***中光电器件的标定与更换方法，特别涉及一种基于激光准直技术的长期测量***中激光器或位移传感器的标定与更换方法。
背景技术
利用准直激光技术实现位移测量在很多领域都有应用，对于高精度的测量来说，位移传感器的标定是一个比较困难的问题。特别是在由多个传感器组成的固定的长期测量***中，如拱坝变形监测***，要求长期监测位移的变化，当测量***中某个激光器或位移传感器出现故障时，如何保证修复后***的测量数据与故障前的测量数据的延续性和一致性，是一个亟待解决的实际问题。
发明内容
为了提高光电传感器的标定效率，解决长期测量***中激光器或位移传感器的自由更换问题，保证更换激光器或传感器不影响测量数据的延续性和一致性，本发明提出了一种基于激光准直技术的激光器或光电位移传感器的标定，以及激光器和传感器的更换方法。
为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：
一种长期测量***中激光器或位移传感器的标定方法，其特征在于，包括由激光器基座、传感器基座、二维平台、控制电路和计算机构成的标定***，其中，传感器基座固定于二维平台上，激光器基座与传感器基座之间的距离与实际测量***中两者之间的距离一致，控制电路由计算机控制使二维平台沿两个相互正交的方向移动，移动测量结果再返回计算机；
以上***中，所述激光器的标定方法为：
将一个标准的光电位移传感器安装在传感器基座上，然后将待标定的激光器安装在激光器基座上，启动计算机中的激光器标定程序，记录并保存激光器的对中误差，最后用于测量结果的修正；
所述位移传感器的标定方法为：将一个标准的激光器安装在激光器基座上，然后将待标定的光电位移传感器安装在传感器安装基座上，启动计算机中的传感器标定程序，记录并保存标定数据，作为计算测量结果的依据。
上述方案中，所述二维平台的每个移动方向各安装一个平台位移传感器，将二维平台的位移测量结果采集至计算机。
所述位移传感器的具体标定流程为：
a、设定标定范围和标定步长；
b、调整二维平台，使激光光斑位于待标定光电位移传感器的中心；
c、将测量二维平台位移量的两个位移传感器归零；
d、按照设定的标定范围和标定步长进行网格标定并记录标定数据。
一种长期测量***中激光器的更换方法，其特征在于，在使用激光准直位移测量或变形测量的测量***中，采用前述标定***中相同结构的激光器基座和传感器基座，当有激光器或光电位移传感器出现故障，只需将故障件从安装基座上卸下，重新安装一个好的激光器或光电位移传感器，同时将测量***中故障器件的标定数据用新器件的标定数据替换。
本发明的优点是：
1、可由计算机自动控制对激光器和光电传感器进行方便的标定。
2、在长期测量***中，如果激光器或光电传感器发生故障，可以随时更换而不影响测量数据的一致性和延续性。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的详细描述。
图1为本发明激光器、传感器标定***原理框图。图中：1、平台位移传感器；2、控制电路；3、计算机；4、光电位移传感器（标准或待标定）；5、传感器基座；6、二维平台；7、激光器基座；8、激光器（标准或待标定）；9、10、11、激光器基座三个相互正交的基准面；9’、10’、11’、激光器三个相互正交的基准面；12、13、14、传感器基座三个相互正交的基准面。
图2为图1中激光器基座示意图。
图3为图1中激光器外形轮廓图。
图4为图1中传感器基座示意图。
图5为待标定位移传感器的标定流程图。
具体实施方式
参考图1，本发明所需要的硬件设备包括激光器基座7、传感器基座5、二维平台6、相关的控制电路2和计算机3。
二维平台可在一个平面内沿两个相互正交方向移动，其移动通过计算机3及控制电路2驱动步进电机的转动来实现。每个移动方向安装一个平台位移传感器1，可测量二维平台的位移量，测量结果由计算机3采集。位移传感器1可由发光二极管和一维CCD器件组成。也可以者略平台位移传感器1，直接通过步进电机所进的步数来计算二维平台的位移量。
标定方法为：
（1）首先将激光器基座、二维平台固定，使得激光器基座和传感器基座之间的距离与实际应用场合中这两者之间的距离一致。
（2）激光器的标定：将一个标准的光电位移传感器4安装在传感器基座5上，然后将待标定的激光器8安装在激光器基座上，启动计算机中的激光器标定程序，记录并保存激光器的对中误差，用于测量结果的修正。
（3）传感器的标定：将一个标准的激光器8安装在激光器基座上，然后将待标定的光电位移传感器4安装在传感器安装基座上，启动计算机中的传感器标定程序，记录并保存标定数据，作为计算测量结果的依据。
参考图2图3，激光器基座有三个相互正交的基准面9、10、11（或两个基准面和一条基准线）。激光器是具有准直光学镜头的激光源，也有相应的三个相互正交的基准面9’、10’、11’（或两个基准面和一条基准线），安装时的相互位置关系如图1所示。
参考图4，传感器基座5上有三个相互正交的基准面12、13、14（或两个基准面和一条基准线）；光电位移传感器4（标准或待标定）也有相应有三个精密加工的基准面（或两个基准面和一条基准线），安装时的相互位置关系如图1所示。
如图5所示，光电位移传感器标定流程包括：
a、设定标定范围和标定步长；
b、调整二维平台，使激光光斑位于待标定光电位移传感器的中心；
c、将测量二维平台位移量的两个位移传感器归零；
d、按照设定的标定范围和标定步长进行网格标定并记录标定数据。
激光器或位移传感器的更换方法：在使用激光准直位移测量或变形测量的测量***中，必须采用与本发明标定***中相同结构的激光器基座7（图2）和传感器基座5（图4）。尤其在长期测量***中，当有激光器8或光电位移传感器4出现故障，只需将故障件从安装基座上卸下，重新安装一个好的激光器或光电位移传感器，同时将测量***中故障器件的标定数据用新器件的标定数据替换即可保证测量结果的一致性和延续性。
本发明标定及测量***中的光电位移传感器包括：一维CCD、一维PSD（位敏探测器）、二维CCD、二维PSD、二维CMOS或其它间接的图像传感器（如通过屏幕摄影来实现二维位移探测）等。

Claims (4)

1.一种长期测量***中激光器或位移传感器的标定方法，其特征在于，包括由激光器基座、传感器基座、二维平台、控制电路和计算机构成的标定***，其中，传感器基座固定于二维平台上，激光器基座与传感器基座之间的距离与实际测量***中两者之间的距离一致，控制电路由计算机控制使二维平台沿两个相互正交的方向移动，移动测量结果再返回计算机；
以上***中，所述激光器的标定方法为：
将一个标准的光电位移传感器安装在传感器基座上，然后将待标定的激光器安装在激光器基座上，启动计算机中的激光器标定程序，记录并保存激光器的对中误差，最后用于测量结果的修正；
所述位移传感器的标定方法为：将一个标准的激光器安装在激光器基座上，然后将待标定的光电位移传感器安装在传感器安装基座上，启动计算机中的传感器标定程序，记录并保存标定数据，作为计算测量结果的依据。
2.如权利要求1所述的长期测量***中激光器或位移传感器的标定方法，其特征在于，所述二维平台的每个移动方向各安装一个平台位移传感器，将二维平台的位移测量结果采集至计算机。
3.如权利要求2所述的长期测量***中激光器或位移传感器的标定方法，其特征在于，所述位移传感器的具体标定流程为：
a、设定标定范围和标定步长；
b、调整二维平台，使激光光斑位于待标定光电位移传感器的中心；
c、将测量二维平台位移量的两个位移传感器归零；
d、按照设定的标定范围和标定步长进行网格标定并记录标定数据。
4.一种长期测量***中激光器或位移传感器的更换方法，其特征在于，在使用激光准直位移测量或变形测量的测量***中，采用权利要求1所述长期测量***中激光器或位移传感器标定方法的标定***中相同结构的激光器基座和传感器基座，当有激光器或光电位移传感器出现故障，只需将故障件从安装基座上卸下，重新安装一个好的激光器或光电位移传感器，同时将测量***中故障器件的标定数据用新器件的标定数据替换。
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