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論文基本資料
摘要
外文摘要
目次
參考文獻
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研究生:
黃文鴻
研究生(外文):
Wen-Hung Huang
論文名稱:
散射式三角量測系統之研究
論文名稱(外文):
Study of Scattering Laser Triangular System
指導教授:
徐力弘
指導教授(外文):
Lih-Horng Shyu
學位類別:
碩士
校院名稱:
國立虎尾科技大學
系所名稱:
光電與材料科技研究所
學門:
工程學門
學類:
電資工程學類
論文種類:
學術論文
論文出版年:
2012
畢業學年度:
100
語文別:
中文
論文頁數:
78
中文關鍵詞:
斜射式
、
三角量測
、
掃描鏡
、
影像量測儀
外文關鍵詞:
Oblique incidence
、
Triangulation
、
Scanning mirror
、
CNC vision measuring system
相關次數:
被引用:
2
點閱:635
評分:
下載:15
書目收藏:0
本文對直射式與斜射式這兩種三角量測系統進行研究,除了對光
機架構、待測物傾斜及系統精度進行分析比較外,並採取掃描鏡的方
式解決斜射式的問題。
在系統中由線陣列CCD 對光斑信號進行取樣,透過光學元件的
配置、後級信號處理與演算法,使檢測精度提升至亞像素的等級,讓
測距的精度能符合商用規格。此外,基於待測物表面性質的考量,本
系統採用定功率回饋的方法來提高系統的量測精度。
最後將直射式三角探頭的架構與影像量測儀結合,完成一精度
2μm及量測範圍±5mm 的新型影像量測儀。
Two triangular measurement systems, normal incidence and oblique incidence,
were investigated. Analysis and comparison were performed on structure of the
optical system, tilting object, and system precision. In addition, the scanning mirror
technique has been used as measurement method in oblique incidence system to
reduce the deviation of measuring position.
Linear array detector (LAD) was used in the system to sample the laser speckle
signals. The measurement precision was improved to sub-pixel level and
approached to commercial grade through the mounting techniques of optical elements,
signal processing and algorithms. In addition, considering the property of the
object’s surface to be measured, constant power feedback was used to improve the
measuring precision.
Finally, a structure of normal incidence triangulation method was coupled with
the measuring microscope to complete a new CNC vision measuring system with the
precision of 2μmin a measurement range of ±5mm.
中文摘要 …………………………………………………………... i
Abstract …………………………………………………………. ii
誌謝 …………………………………………………………... iii
目錄 …………………………………………………………... iv
表目錄 …………………………………………………………... vii
圖目錄 …………………………………………………………... viii
第一章 緒論…………………………………………………....... 1
1.1 前言…………………………………………………....... 1
1.2 研究動機與目的………………………………………... 3
1.3 文獻回顧……………………………………….......... 3
第二章 光學原理………………………………………………... 6
2.1 直射式三角量測系統………………………………….. 6
2.2 斜射式三角量測系統…………………………………... 9
2.3 θ角的選定………………………………………………. 11
2.4 Scheimpflug條件……………………………………… 12
2.5 β角選擇………………………………………………... 14
2.6 系統靈敏度考量……………………………………... 16
2.7 測量範圍對應的檢測器尺寸………………………….. 17
第三章 系統結構與信號處理…………………………………... 19
3.1 光檢測及擷取系統……………………………………... 19
3.1.1 光檢測器………………………………………………... 20
3.1.2 信號取樣裝置…………………………………………... 20
3.2 信號處理………………………………………………... 21
3.2.1 A/D信號轉換…………………………………………… 21
3.2.2 信號反向………………………………………………... 22
3.2.3 濾波……………………………………………………... 24
3.2.4 正規化…………………………………………………... 25
3.2.5 窗口法…………………………………………………... 26
3.2.6 質心運算………………………………………………... 27
3.2.7 光斑位置-待測物位置轉換…………………………….. 29
3.3 定功率回饋控制………………………………………... 32
第四章 系統測試………………………………………………... 35
4.1 SIOS干涉儀及信號擷取……………. ………………… 35
4.1.1 架設方式…………………………………………………………… 35
4.1.2 通道擷取配置…………………………………………... 36
4.1.3 標示位置值……………………………………………... 36
4.2 定量分析………………………………………………... 37
4.3 待測物的傾斜影響……………………………………... 45
第五章 結合三角量測的影像量測儀研製……………………. 51
5.1 動機與目的……………………………………………... 51
5.2 系統的光機架構………………………………………... 51
5.3 三角探頭的調校………………………………………... 56
5.3.1 系統對焦………………………………………………... 57
5.3.2 同軸檢測………………………………………………... 58
5.4 小結……………………………………………………... 60
第六章 掃描式雷射測距儀之研製……………………………... 62
6.1 系統的光機架構………………………………………... 62
6.2 影像處理流程…………………………………………... 63
6.3 定量分析………………………………………………... 65
第七章 結論……………………………………………………... 67
第八章 未來展望………………………………………………... 68
參考文獻 …………………………………………………………... 69
英文論文大綱 …………………………………………………………. 71
簡歷 …………………………………………………………... 78
[1]金文燕、趙輝、陶衛,2006,“激光三角測距傳感器建模及參數優化研究”,傳感技術學報,第19卷,第4期,頁1090~1093
[2] Ajay K. Prasad and Kirk Jensen, 1995, “Scheimpflug stereocamera for particle image velocimetry in liquid flows”, Applied Optics, Vol. 34, No. 30, pp. 7092-7099
[3]胡向红、陳康寧,2003,“激光掃描數據的脈衝噪聲過濾”,計算機輔助設計與圖形學學報,第15卷,第9期,頁1056~1059
[4]劉立波、趙煇、張海波、陶卫、王占賦,2008,“激光三角測距中光斑細分定位方法研究”,計算機量測與控制,第16卷,第10期,頁1396~1398
[5]庄葆華、王少清、張吉華、蔣誠志、張文偉,1996,“高精度激光三角法位移量測被測表面傾斜影響研究”,計量技術,第2期,頁2~4
[6]鄭文揚,2005,“創新式多感測器三角雷射探頭之設計與製作”,國立台灣科技大學 機械工程系碩士學位論文
[7]劉維、韓旭東、艾華,2004,“激光三角法在位移量測中的應用”,光學精密工程,第12卷,第4期,頁104~107,8月
[8] 董祐銓,2010,“雷射位移計的研究”, 國立虎尾科技大學 光電與材料科技研究所碩士論文
[9] 陳雲翔,2011,“共振式掃描量測系統之研製”,國立虎尾科技大學 光電與材料科技研究所碩士論文
[10] 徐力弘、黃文鴻、董祐銓,2010,“結合影像量測儀之雷射位移計系統”,tsmea 台灣製造工程與自動化科技協會_產學合作專刊,頁26~32
[11] 董祐銓、戴國煒、傅毓芬、徐力弘,2007,“一種掃描式的三角量測系統的研製”,民生電子暨信號處理研討會,頁255~259
[12] 黃文鴻、陳雲翔、徐力弘,2011,“掃瞄式雷射測距之研製”,tsmea 台灣製造工程與自動化科技協會_產學合作專刊,頁49~52
[13] 郭曉軍、願永剛、刑曉正,2008,“光重心法在多線振CCD檢測系統中的應用”,機械設計與製造,第3期,頁73~75
[14] 曹紅超、陳磊、王波、朱萬彬,“一種改進行高精度激光三角位移傳感器的結構設計研究”,激光雜誌,第28卷,第6期,頁14~15
[15] 源台精密科技股份有限公司,2011,“CNC影像量測--精密高速對焦技術系統開發計畫”, SBIR經濟部小型企業創新研發計畫,計畫編號:1Z981058
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