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.