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臺灣博碩士論文加值系統

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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:徐力弘徐力弘引用關係
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 incidenceTriangulationScanning mirrorCNC vision measuring system
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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


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