现代光学测量技术

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现代光学测量技术范文第1篇

关键字：CCD;尺寸检测

中图分类号： V448.15+1 文献标识码： A

Abstract: CCD technology has become a set of applied optics, electronics, precision machinery and computer technology for the integrated technologies, and is widely used in modern optical and optoelectronic measurement technology. This paper describes research on CCD technology at home and abroad, and to explore the CCD technology trends.

Keywords:CCD ; Size detection

一．概述

电荷耦合器件(Charge Couple Device，CCD)是一种以电荷为信号载体的微型 图像传感器，具有光电转换和信号电荷存储、转移及读出的功能，其输出信号通常是符合电 视标准的视频信号，可存储于适当的介质或输入计算机，便于进行图像存储、增强、识别等处理。

自CCD于1970年在贝尔实验室诞生以来，CCD技术随着半导体微电子技术的发展而迅速发展，CCD传感器的像素集成度、分辨率、几何精度和灵敏度大大提高，工作频率范围显著增加，可高速成像以满足对高速运动物体的拍摄，并以其光谱响应宽、动态范围大、灵敏度和几何精度高、噪声低、体积小、重量轻、低电压、低功耗、抗冲击、耐震动、抗电磁干扰能力强、坚固耐用、寿命长、图像畸变小、无残像、可以长时间工作于恶劣环境、便于进行数字化处理和与计算机连接等优点，在图像采集、非接触测量和实时监控方面得到了广泛应用，成为现代光电子学和测试技术中最活跃、最富有成果的研究领域之一。

二．国内外研究状况

CCD检测技术作为一种能有效实现动态跟踪的非接触检测技术，被广泛应用于尺寸、位移、表面形状检测和温度检测等领域。

1尺寸测量

由CCD传感器、光学成像系统、数据采集和处理系统构成的尺寸测量装置，具有测量精度高、速度快、应用方便灵活等特点，是现有机械式、光学式、电磁式测量仪器所无法比拟的。在尺寸测量中，通常采用合适的照明系统使被测物体通过物镜成像在CCD靶面上，通过对CCD输出的信号进行适当处理，提取测量对象的几何信息，结合光学系统的变换特性，可计算出被测尺寸。

1997年，J.B.Liao等将CCD摄像系统应用在三维坐标测量机(Coordinate Measuring Machine，CMM)上，实现了三维坐标的自动测量。他们将一个面阵CCD安装在与CMM的3个轴线都成45°角的固定位置，通过计算机视觉系统与CMM原来的控制系统连接来控制探头和工件的移动，以此探测探头和工件的三维位置。该方法不需要对原CMM系统进行改变，只要将CCD视觉系统连入原有的测量机即可。由于测量系统中只用一个面阵CCD，从而简化了测量系统结构，降低了系统成本，减小了因手工操作引起的误差，提高了测量效率，并能避免单独使用CCD测量时，因光衍射而造成的边缘检测误差，可用于工件三维尺寸的精确测量。

2形变测量

尽管利用线阵CCD测量材料变形具有非接触、无磨损、精度高、不引入附加误差、能测量材 料拉伸的全过程，特别是测量材料在断裂前后的应力应变曲线，得到材料的各种极限特性 参数等优点，但只能测量材料拉伸时在轴线方向的均一形变。为此Scheday, Miehe和Cheva lier等人开展了采用面阵CCD测量材料形变的研究。在此基础上，Stefan Hart mann等人借助面阵CCD研究了橡胶材料在拉伸和压缩时的形变情况。即在圆柱 形黑色测试样品的轴线方向等距标定几个白点，用CCD摄取相应图像并送入计算机进行处理，通过检测白点标记间的距离来计算样品受力时轴向的形变，并通过轮廓检测算法得到轴对 称的圆柱型样品的轮廓尺寸，经过数据校正，可计算出被测样品半径方向上的形变。这种方法可同时获得两个方向上的形变量，并测量出材料被压缩时的非均一形变。

3三维表面测量

由于CCD传感器能同时获取被测表面的亮度和相位信息，因此，将CCD和计算机图像处理技术 与传统的三维表面非接触光学测量方法相结合，可实时测量物体形变、振动和外形。随着CCD工艺水平的提高，面阵CCD被广泛应 用于三维表面测量。1996年，B.Skarman等提出了相变数字全息 测量法。此后，F.Chesn、C.Quan、P.S.Huangv、G. Pedrini等人分别在有关测量方法中应用了CCD技术，从CCD图像中获取相位图的新方法也相继出现。在条纹图样投影法中采用相变技术时，只能检 测静物表面轮廓，不适用于实时检测振动和变化的表面形状。

4高温测量

物体的辐射光波长和强度与物体温度有着特定的关系，因此CCD作为一种光电转换器件，可用于温度测量。1993年，Tenchov等人采用CCD间接测量溶液表面温度；1995年，K.Y.Hsu和L.D.Chen用可测量红外波段的加强型CCD测量液态金属的燃烧火焰温度，但其测量误差达到400～200K，缺乏实用性。此后，利用红外CCD测量温度场成为CCD测温研究的主流。2001年，Takeshi Azami等人利用CCD的亮度波动信息来研究 熔融硅桥表面的热流状况，获得了较好的结果。事实上，由CCD的光谱响应特性、光电转换特性可知，利用RGB输出值可得到被测物体表面图像中的亮度和色度信息，并根据比色测温原理 计算出物体的表面温度场。虽然有人提出了基于CCD测温系统的三维温度场构建算法，但直接利用彩色CCD测量温度的仪器还处在实验研发阶段。尽管如此，由于CCD技术能测量运动物体的温度，给出二维或三维温度场，实现非接触高温测量，因此，CCD测温技术有很大的发展潜力和应用前景

三．发展趋势及应用前景

1数字化测量技术

数字化测量技术是数字化制造技术的一个重要的、不可或缺的组成部分；数字化测量仪器、数字化量具产品的不断丰富和发展，适合并满足了生产现场不断提高的使用要求。

2测量技术与制造系统的集成

将现代测量技术及仪器融合、集成于先进制造系统，从而构建成完备的先进闭环制造系统。

3激光测量技术的应用

随着激光测量技术的发展，将与CCD检测技术更紧密的结合在一起。

4传感器的微、纳米化

传感器向小型化、微、纳米级精度发展，生产现场适应性更强，精度更高。

5系统的集成化

随着微电子技术的不断发展，整个测量系统正向着系统化、集成化方向发展（SoC）。

综上所述，CCD应用技术已成为集光学、电子学、精密机械与计算机技术为一体的综合性技术，并被广泛应用于现代光学和光电测试技术领域。事实上，凡可用胶卷和光电检测技术的地方几乎都可以应用CCD。随着半导体材料与技术的发展，特别是超大规模集成电路技术的不断进步，CCD图像传感器的性能也在迅速提高，将CCD技术、计算机图像处理技术与传统测量方法相结合，能获取被测对象的更多信息，实现快速、准确的无接触测量，显著提高测量技术水平和智能化水平，因此，CCD技术必将以其突出的优点而在工业测控、机器视觉、多媒体技术、虚拟现实技术及其他许多领域得到越来越广泛的应用。

参考文献：

［1］王庆有.CCD应用技术［M］.天津：天津大学出版社，2000．

［2］王跃科，杨华勇.CCD图像传感技术的现状与应用前景［J］.光学仪器，1996,18(5)：32－36．

现代光学测量技术范文第2篇

关键词： 金相显微镜； 聚焦形貌恢复； 三维微观形貌恢复

中图分类号： TP394.1 文献标志码： A doi： 10.3969/j.issn.1005-5630.2016.05.003

文章编号： 1005-5630（2016）05-0388-05

引 言

金相显微镜是一种应用广泛的光学仪器，可以及早发现材料加工生产中的问题，改善热处理操作，防止产生废品，提高产品质量。该设备已成为钢铁冶炼、材料加工等行业重要的测量分析仪器，也广泛应用在高校的实验研究教学中。数字化是提升测量能力、满足现代生产要求的有效手段。因此国内外许多研究人员已经对普通的金相显微镜进行了数字化[1-2]，用CCD采集图像，然后进行图像分析与处理。目前商品化的金相显微镜多以二维测量分析为主，但实际应用中对同时获得三维信息也有很多需求。金相显微镜本身的结构具有三维运动功能，为实现三维测量提供了必要条件。

在载物台可以精密移动的基础上，基于一些新的图像处理技术还可以实现微观形貌的恢复。本文采用单目视觉方法，对光学系统成像部分不做改动，成本较低，而且容易实现[3]。在单目视觉方法中，采用聚焦形貌恢复方法对被测物体进行恢复，原理简单，鲁棒性较好。本文简要介绍了聚焦形貌恢复技术，并通过实验对金相显微镜进行改造，实现了粗糙度样块三维表面形貌的恢复，测量了表面粗糙度，与标准值比对后可得实验结果正确可靠。实验系统扩大了金相显微镜的使用范围。

2 实验

2.1 实验装置和实验过程

可以通过以下三个方法获取序列图像：图像采集系统移动、被测物体移动或镜头变焦。最后一个方法的缺点是景深发生变化，对光学装置要求高，因此通常采用移动被测物体或者移动光学镜头的方法来获取序列图像。如图3所示，在手动控制金相显微镜载物台的基础上，添加步进电机，利用步进电机带动载物台上下移动，CCD捕获移动过程中被测物体的图像。测试样品为粗糙度Ra=0.8 μm的车削样板，采用20倍物镜，步进距离为1 μm（两幅图像的距离），采集10幅序列图像，图4所示为其中的4幅图像。在移动过程中，首先是被测样品全部离焦，如图4（a）所示图像模糊，随着测量臂向上移动，样品底部先聚焦，如图4（b）所示样品底部图像清晰，顶部模糊，接着样品顶部聚焦，如图4（c）所示顶部图像清晰，底部模糊，最后全部离焦，如图4（d）所示。

2.2 实验结果

根据式（2）、（3）计算得到每个像素点的聚焦测度值，利用高斯插值，根据式（5）获取对应点的高度值，恢复的三维形貌如图5所示，消除倾斜之后如图6所示。垂直于车削痕迹方向获取多个横截面，测量结果Ra=0.11 μm。

3 结 论

传统的金相显微镜在工业生产中应用广泛，但只适用于二维测量分析。本文基于聚焦形貌恢复技术在金相显微镜上实现了三维微观形貌测量，计算了被测物体的表面粗糙度值，扩展了金相显微镜的测量功能。

聚焦形貌恢复技术的精度主要取决于光学系统的参数和序列图像的轴向采样间隔。电机的步进距离必须小于光学系统的景深，否则会丢失步进距离与景深差值之间的高度信息，影响三维形貌的恢复。光学系统景深越小，电机驱动器的步进距离越小，最后的测量精度越高。但景深越小，显微镜的放大倍数越大，测量视野变得越小。同时步进距离越小，对精密机械装置的要求也就越高。因此要对被测物体的大小和精度要求进行合理的选择。后续工作中将对系统的测量精度开展研究分析。

参考文献：

[1] 张照军，张思遥.金相显微镜数字图像采集系统的改造[J].金属热处理，2012，37（12）：134-135.

[2] 施杰.金相显微镜设计价值分析与高性价比实现研究[D].桂林：桂林电子科技大学，2008.

[3] 佟帅，徐晓刚，易成涛，等.基于视觉的三维重建技术综述[J].计算机应用研究，2011，28（7）：2411-2417.

[4] NAYAR S K，NAKAGAWA Y.Shape from focus[J].IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence，1994，16（8）：824-831.

[5] DURAKBASA M N，OSANNA P H，DEMIRCIOGLU P.The factors affecting surface roughness measurements of the machined flat and spherical surface structures - the geometry and the precision of the surface[J].Measurement，2011，44（10）：1986-1999.

[6] MALIK A S，CHOI T parison of polymers：a new application of shape from focus[J].IEEE Transactions on Systems，Man，and Cybernetics，Part C（Applications and Reviews），2009，39（2）：246-250.

[7] MAHMOOD M T，SHIM S O，ALSHOMRANI S，et al.Depth from image focus methods for micro-manufacturing[J].The International Journal of Advanced Manufacturing Technology，2013，67（5/8）：1701-1709.

[8] BILLIOT B，COINTAULT F，JOURNAUX L，et al.3D image acquisition system based on shape from focus technique[J].Sensors，2013，13（4）：5040-5053.

[9] 钱燕，尹文庆，林相泽，等.基于序列图像三维重建的稻种品种识别[J].农业工程学报，2014，30（7）：190-196.

现代光学测量技术范文第3篇

【关键词】胶辊;激光;检测;接触式测量

一、什么是胶辊

胶辊是以外层橡胶包覆圆柱金属（或其他材料）芯组成的辊状制品。胶辊一般由外层胶、硬质胶层、金属芯、辊颈和通气孔组成，其加工包括辊芯喷砂、黏合处理、贴胶成型、包布、铁丝缠绕、硫化罐硫化及表面加工等工序。胶辊主要应用于造纸、印染、印刷、粮食加工、冶金、塑料加工等方面。

由于胶辊直接与金属接触，并且金属芯承受了较大的张紧力，因此使得胶辊与金属芯之间产生摩擦，导致胶辊发生磨损。因此，利用检测手段控制胶辊的质量是必不可少的重要方法。

二、胶辊的检测方法

目前国内外采用的胶辊测量方法主要有接触式测量和非接触式测量。

1.接触式测量方法

（1）人工测量

人工测量一般采用游标卡尺、千分尺和千分表进行测量，测量结果误差大，效率低，耗费人力。

以印刷胶辊为例，由于印刷胶辊表面质地较软， 采用千分尺以及千分表进行测量时，对仪器的精度要求很高，在测量时产生的测量压力容易损伤胶辊面，造成较大误差，直接影响到印刷品的质量， ，会导致印刷品色彩不稳定、颜色不均匀或出现色斑。

（2）接触式触针测量

接触式测量一般是采用机械式触针与被测物体表面接触，对胶辊进行逐点扫描后获得相关数据。这种测量方法测量范围大，测量精度高，测量稳定可靠、重复性较好，对应的测量工具有三坐标测量机、轮廓仪、圆度仪和形状测量仪等。但这些仪器的价格比较昂贵，测量项目比较单一，而且对环境要求较高，对产品质量的提高造成了很大的影响。

图1 接触式轮廓仪

2.非接触式测量

非接触测量是采用光学测量技术，利用聚焦探测法，将光束汇聚成光学探针，利用光电探测器接收返回的光线，并将其转化为电信号输出，反映被测胶辊的相对于物镜焦点的位移量。此方法对应的产品有非接触式轮廓仪、3D共聚焦显微镜、白光干涉仪，激光检测仪等。

目前，国内比较常用的两种非接触测量方法，一种是基于CCD器件接收光信号的测量方法，另一种是激光扫描测量方法。

（1）CCD尺寸测量

CCD尺寸测量系统由CCD图像传感器、光学系统、微机数据采集和处理系统组成，其基本原理为：

将线阵CCD置于平行光路，被测胶辊放于CCD前方的光路中，射向CCD的光就会被物体挡住一部分，利用CCD摄像头拾取胶辊图像，经图像采集卡送入计算机进行图像处理;再经过数据采集软件（如LabVIEW7.1虚拟仪器软件等）和图像处理软件（如IMAQ Vision等）实现图像平滑、图像增强、边缘检测等预处理;通过形位误差检测算法，得出胶辊的直径、圆柱度误差和跳动误差;最后经系统标定，将测量所得的像元数转化为实际值，从而计算出被测物体的尺寸。这种测量方法要求CCD光敏区的长度大于被测物体的尺寸，而大尺寸的CCD特别昂贵，所以必须通过其他方法来实现光的接收。

（2）激光扫描测量

图2 激光扫描测径原理

激光扫描测量是将激光器发出的光束通过扫描转镜多面体和扫描光学系统处理后变成平行光，对被置于测量区域的工件进行高速扫描，被测胶辊只要挡住光束，就会在接收器上产生信号，所以通过分析光电接收器输出的信号，获得与胶辊直径有关系的数据。为保证测量的高精度以及可靠性，光扫描计量系统必须满足以下三点基本要求：

（1）激光束应垂直照射被测物体表面;

（2）光束对物体表面的扫描必须是直线扫描;

（3）保证扫描时间的准确性。

而在现实情况下，扫描速度并不是常数，而是随扫描转镜的角位移的变化而变化，这样就会产生原理误差。

三、胶辊的检测方法比较

1.接触式测量

使用游标卡尺、千分尺测量进行测量，虽然成本比较低，但是误差大，测量精度达不到要求。三坐标测量机、圆度仪和形状测量仪等测量仪器价格比较昂贵，测量成本高，测量效率低，对胶辊表面容易造成损伤。

2.CCD尺寸测量法

CCD尺寸测量法它具有一些独特的优点，是一般机械式、光学式、电磁式测量仪器无法比拟的，这与CCD本身的自扫描高分辨率高灵敏度结构紧凑位置准确的特性密切相关，其中关键的技术就是光学系统的设计和CCD输出视频信号的采集与处理，但是也存在着很多常见的问题，

（1）测量的精度受限于CCD像元的大小，由于CCD像元的任何部位接收到光以后都会将接收到的光信号转化成电信号，从而制约了CCD测量方法的测量精度。采用尽量小的CCD像元，可以使它的测量误差尽量减小。但是CCD的像元越小，CCD的成本就越高。

（2）CCD光敏区一般为28mm，这直接限制了被测物体的大小，是的采用CCD尺寸测量法生产的设备的型号受限。

（3）还有一个就是衍射，CCD像元不是连续的，是一个一个像元互相紧密排列组成的，而由于衍射造成的光的传播不是直线的，结果就很容易出现很大的误差。

综上所述， CCD尺寸测量法具有它的优点，但同时也有诸如结构复杂、成本高等它自己无法克服的缺点。

3.激光扫描测量法

激光扫描检测具有检测距离远、调试方便、精准度高等特点，而且不受现场、设置环境的影响，可靠性高。利用激光扫描测量直径的方法，虽然会出现如扫描速度达不到均匀而产生的原理误差，但是我们可以利用算法的不同降低这部分误差。

所以，现在的胶辊检测多用激光检测法。

参考文献

[1]田毅强，蒋庭佳，高鹏飞，田媛，姜曼，郭汉明，庄松林.像散法离焦检测中的像散透镜参数设计[J].光学技术，2012（04）.

[2]魏桂爽，张效栋，房丰洲，胡小唐.基于超精密机床的光学自由曲面原位测量方法[J].光学技术，2010（06）.

[3]王道档，杨甬英，骆永洁，刘东，卓永模.基于模板匹配算法的压电微位移器位移量原位测量技术[J].仪器仪表学报，2010（03）.

[4]孙佳，张镭.大直径工件的测量方法[J].机械与电子，2006（03）.

[5]贲春雨，郑宇，郭蕴纹，陈礼华，张国玉，方杨，宋鸿飞.大尺寸直径非接触光电检测系统研究[J].仪器仪表学报，2006（01）.

现代光学测量技术范文第4篇

测控技术与仪器专业培养能力 1. 具有较扎实的自然科学基础，较好的人文、艺术和社会科学基础及正确运用本国语言、文字的表达能力;

2. 较系统地掌握本专业领域宽广的技术理论基础知识，主要包括机械学、电工电子学、光学、传感器技术、测量与控制、市场经济及企业管理等基础知识;

3. 掌握光、机、电、计算机相结合的当代测控技术和实验研究能力，具有现代测控系统与仪器的设计、开发能力;

4. 具有较强的外语应用能力;

5. 具有较强的自学能力、创新意识和较高的综合素质。

测控技术与仪器专业就业前景 测控技术与仪器是电子、光学、精密机械、计算机、信息与控制技术多学科互相渗透而形成的一门高新技术密集型综合学科，主要面向测量和控制的新原理、新技术以及仪器的智能化、微型化、集成化、网络化和系统工程化等。

本专业学生主要学习精密仪器的光学、机械与电子学基础理论，测量与控制理论和有关测控仪器的设计方法，受到现代测控技术和仪器应用的训练，具有本专业测控技术及仪器系统的应用及设计开发能力，可在国民经济各部门从事测量与控制领域内有关技术、仪器与系统的设计制造、科技开发、应用研究、运行管理等方面的工作。

现代光学测量技术范文第5篇

（1．温州职业技术学院机械工程系，浙江 温州 325035；

2.浙江工贸职业技术学院汽机系，浙江 温州 325000）

【摘　要】根据现代测量中尽可能排除人类干扰与影响的思想，开发制作了非接触式高度测量仪的机械系统和控制系统。本文基于三坐标测量仪的机械结构，并根据加工工艺，详细研究传感器测量参数，充分发挥设备的测量精度优势，并利用PLC实现了测量系统的稳定控制。利用可编程序逻辑控制器对测量仪进行集成控制，在测量的精度、速度、人机交互方面表现出卓越性能。

关键词 非接触式测量；精密检测；PLC

基金项目：温州市科技计划项目（2013G0002）。

作者简介：戴乃昌（1975—），男，副教授，主要研究方向为数控技术。

温作锐（1976—），男，高级技师，主要研究方向为电气工程。

随着科学技术和工业的发展，三维测量技术在自动化生产、质量控制、机器人视觉、反求工程、CAD/CAM以及生物医学工程等方面的应用日益重要。传统的接触式测量技术存在测量时间长、需进行测头半径的补偿、不能测量弹性或脆性材料等局限性，因而不能满足现代工业发展的需要。非接触式三维测量不需要与待测物体接触，可以远距离非破坏性地对待测物体进行测量，具有广阔的应用前景[1]。

1　非接触式高度测量的原理

物体三维接触式测量的典型代表是坐标测量机(CMM，Coordinate Measuring Machine)。CMM是一种大型精密的三坐标测量仪器，它以精密机械为基础，综合应用电子、计算机、光学和数控等先进技术，能对三维复杂工件的尺寸、形状和相对位置进行高精度的测量。

三坐标测量机作为现代大型精密、综合测量仪器，有其显著的优点，包括：

（1）灵活性强，可实现空间坐标点测量，方便地测量各种零件的三维轮廓尺寸及位置参数；

（2）测量精度高且可靠；

（3）可方便地进行数字运算与程序控制，有很高的智能化程度。

早期的坐标测量机大多使用固定刚性测头，它最为简单，缺点也很多。主要为

（1）测量时操作人员凭手的感觉来保证测头与工件的接触压力，这往往因人而异且与读数之间很难定量描述；

（2）刚性测头为非反馈型测头，不能用于数控坐标测量机上；

（3）必须对测头半径进行三维补偿才能得到真实的实物表面数据。

针对上述缺陷，人们陆续开发出各种电感式、电容式反馈型微位移测头，解决了数控坐标测量机自动测量的难题，但测量时测头与被测物之间仍存在一定的接触压力，对柔软物体的测量必然导致测量误差。另外测头半径三维补偿问题依然存在。三维测头的出现可以相对容易地解决测头半径三维补偿的难题，但三维测头仍存在接触压力，对不可触及的表面（如软表面，精密的光滑表面等）无法测量，而且测头的扫描速度受到机械限制，测量效率很低，不适合大范围测量。

光学非接触式三维测量技术根据获取三维信息的基本方法可分为两大类：被动式与主动式。主动式是利用特殊的受控光源（称为主动光源）照射被测物，根据主动光源的已知结构信息（几何的、物体的、光学的）获取景物的三维信息。被动式是在自然光（包括室内可控照明光）条件下，通过摄像机等光学传感器摄取的二维灰度图像获取物体的三维信息[2]。

处于初始状态时，高重复精度接近开关位于直线模组的最高位置处，将被测量的工件置于工作台上，步进电机驱动直线模组上的滑块下滑，高重复精度接近开关向下运动。当高重复精度接近开关接近工件表面时，高重复精度接近开关采集到上升沿脉冲信号，PLC的高速中断端口接收到该上升沿脉冲信号，从而使步进电机停止运动。通过计算步进电机走过的距离，可以算出工件的高度。接着，高重复精度接近开关向上升，回到直线模组的最高处。

2　非接触式高度测量仪的设计

本文设计出一种非接触式高度测量仪，使用该测量仪进行工件高度的自动化测量，避免人工操作时的人为因素，同时造价便宜，具备高度的性价比。

本文所设计的非接触式高度测量仪，主要包括底座、电气柜、直线模组、传感器、步进电机、按钮和指示灯。底座表面采用磨削工艺达到良好的表面质量，使工作台的上表面具有较好的平面度、粗糙度。直线模组和底座的上表面相垂直，步进电机驱动直线模组上的滑台上下运动，在滑台上固定有传感器，该传感器为高重复精度接近开关，电气控制系统置于电气柜内部。

高重复精度接近开关，应用高速运转高精度定位，重复精度可达0.005mm， 可用于CNC等产品。本机构的电机采用步进电机，它将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。驱动电路的性能很大程度上影响整个系统的工作性能。有许多问题需要慎重设计，例如，导通延时、过压过流保护、开关频率、附加电感的选择等。

本机构的电机采用步进电机，它将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。驱动电路的性能很大程度上影响整个系统的工作性能。有许多问题需要慎重设计，例如，导通延时、过压过流保护、开关频率、附加电感的选择等。

电气控制系统以信捷XC2-16T-E为控制核心[3]。8点NPN型输入，8点继电器（R）或晶体管（T）输出，AC220V（E）或DC24V（C）电源，不外接扩展模块和BD板可带时钟，可对数据进行掉电保持，支持基本的逻辑控制和数据运算，支持高速计数、脉冲输出、外部中断、C语言编辑功能块、I/O点的自由切换、自由格式通讯（选配）等功能[4]。

3　结束语

本设计已制作成功非接触式高度测量仪的实物模型，在非接触式高度测量仪开发的基础上，可以为后续的非接触式高度测量仪用于大规模工业生产的开发建立开发平台。

参考文献

［1］张立杰,李永泉,王艮川.基于三坐标测量机的球面5R并联机构运动学标定研究[J].中国机械工程,2013,24(22):2997-3002.

［2］三菱公司.三菱微型可编程控制器使用手册[S].2002.

［3］黎洪生,李超,等.基于PLC和组态软件的分布式监控系统设计与研究[J].武汉理工大学学报,2002,24(3):27-29.