光栅条码尺微位移测量实验仪
发布人:严伟  发布时间:2017-05-25   浏览次数:14

光栅条码尺微位移测量实验仪


仪器介绍:

本自制仪器主要由光栅位移传感器和图像式条码绝对位移传感器构成,其主要技术参数为:光栅尺栅距20μm,分辨率:5μm,量程:520mm;自制条码尺条码间隔:5mm,分辨率:10μm,量程:520mm。光栅尺与条码尺平行安装在同一框架上,两传感器的可懂部分,即指示光栅与图像传感器,由步进电机控制同步移动以便作对比测量,仪器所需配件包括步进电机、示波器及电脑等。 

位移传感器由标尺光栅、指示光栅、光路系统和测量系统四部分组成。标尺光栅一般固定在固定部件上,光栅读数头装在活动部件上,指示光栅装在光栅读数头中。光栅检测装置的关键部分是光栅读数头,它由光源、会聚透镜、指示光栅、光电元件及调整机构等组成,读数头输出一串电脉冲,通过放大、整形、辨向和计数系统产生数字信号由数显表直接显示被测的位移量。



码尺绝对位移测量传感器主要包括:(照明系统)、条码标尺,光学成像系统,图像传感器,信号处理单元及显示装置。除条码标尺外,将其它部分集成在一起统称为读数系统。待测绝对位置或相对位移量由条码标尺与图像传感器敏感面之间的相对位置决定,条码标尺(或图像传感器)在测量方向的移动将导致图像传感器捕获的部分条码图案的变化,由信号处理单元对该图案进行分析,并计算待测量。

  

特色:

1.仪器中图像式条码绝对位移传感器为课题组科研成果“光学成像条码位移测量技术”转化的结果,目前国内实验仪器市场上无同类产品。

2.仪器设计侧重理论知识的工程实现与应用,即有利于学生更好地掌握实验基本原理,又使学生进一步的深度参与成为可能。

3.仪器拓展性强,使用面广。不局限于常规的实验课堂教学,更可以开设包括科技理论与实践、科研训练、毕业设计在内的其他实践类课程。

  

教学性:

在教学内容方面,本仪器为集光、机、电、算为一体的综合仪器,所涉知识面广,除光栅位移测量和条码位移测量基本原理外,还包括如光栅传感器测量信号处理所需要的电子电路设计,电机的控制及驱动,条码位移传感器光学成像系统的设计,位移条码编解码方案设计、位移码信号处理算法研究、信号接收传输接口设计和编程等诸方面,可以面向全体理工科专业学生开课,针对不同专业的学生选择不同的侧重点进行训练。

在教学方法方面,从最初由教师主导,规定实验内容和步骤逐渐向学生主导,教师引导、协助的模式过渡。

创新性:

目前各高校开设的光栅莫尔条纹实验,侧重于对莫尔条纹的观察和光栅参数的测量,而本仪器另辟蹊径,大胆采用产品级光栅位移传感器,通过将测量信号引出经示波器观察和测量的方式使学生在了解其工作原理的同时,更接触到实际应用中工程实现的有关方面;条码位移传感器除可以通过计算机观察标尺信号并进行信号处理算法研究外,亦配备了基于单片机的信号处理单元,与测量软件相结合即可实现工程测量。

实用性:

通过本仪器实验内容,学生能够掌握两种应用广泛的位移测量原理和方法,

在此基础上,启发学生思考两种原理的区别、适用条件、以及提高测量分辨率的途径,进而引导学生了解将这两种方法应用于实际测量所需要的软硬件条件,鼓励学生大胆创新,积极参与,充分利用仪器配置条件将想法付诸实践,将理论知识进行工程实现。