Optoelektronika 2

Laboratorium

„Pomiar niewielkich odległości metodą triangulacji”

Opracowanie:

Mirosław Berg

Jakub Szklarz

Tianxiao Yang

Krzysztof Zielonka

Adrian Wojak

Konrad Wydmuch

Triangulacja jest metodą pomiaru odległości za pomocą dalmierza optycznego

(laserowego). Składa się on ze źródła światła (nadajnik) i odbiornika - obiektywu (za którym
znajduje się matryca CCD/linijka CCD lub czujnik PSD) o znanym wzajemnym położeniu i
równoległych osiach optycznych. Odbiornik oddalony jest od nadajnika o stałą odległość
zwaną bazą (b) i nachylony jest pod kątem α. Wiązka światła odbita od przedmiotu w
odległości r pada na detektor za obiektywem odbiornika. Znając ogniskową obiektywu oraz
miejsce padania wiązki światła na detektor (dx) możemy wyznaczyć odległość od obiektu:

gdzie:
r - odległość od przedmiotu,
b - baza dalmierza,
f – ogniskowa,
α - kąt nachylenia nadajnika,
dx - miejsce padania wiązki światła na detektor,

Poszczególne wielkości uzyskamy następująco :

−

baza dalmierza zostanie zmierzona,

−

ogniskową obliczymy ze wzoru lub odczytamy z noty katalogowej,

−

kąt nachylenia nadajnika wynosi ok. 25

0

,

−

miejsce padania wiązki światła na detektor ustalimy na podstawie odczytu różnicy
potencjałó jego powierzchni.

Alternatywna metoda :

Rozważaliśmy również zastosowanie innej metody. Odległość przedmiotu od

dalmierza można również obliczyć jeśli znamy czas przebiegu lasera. Korzystając ze wzoru :

s=

v⋅t

2

.

Ta metoda nadaje się jednak jedynie do obliczania znacznie większych odległości.

Przy odległościach z naszej skali (2-200)[mm] czas powrotu fali lecącej z prędkością

3⋅10

8

m

s

wynosiłby

(

1.32⋅10

−

11

−

1.33⋅10

−

9

)[

s ]

. Przetworniki nie byłyby w stanie

pracować w tak małych przedziałach czasu. Prowadziłoby to do błędów kwantowych.

Przykłady zastosowań :

Nasz dalmierz można by zastosować do :

–

pomiaru niewielkich odchyłów kształtu produktu,

–

pomiaru odchyleń części,

–

precyzyjnym montażu urządzeń,

–

sprawdzanie położenia produktu na taśmie produkcyjnej.