Optoelektronika 2

Pomiar niewielkich odległości metodą triangulacji

Opracowanie:

Mirosław Berg

Jakub Szklarz

Tianxiao Yang

Krzysztof Zielonka

Adrian Wojak

Konrad Wydmuch

Czym jest triangulacja ?
Triangulacja jest procesem znajdowania współrzędnych i odległości do danego punktu, poprzez obliczenie długości jednego z boków trójkąta utworzonego z tego punktu oraz dwóch innych punktów referencyjnych, przy znanych wartościach kątów i długości boków tego trójkąta, przy wykorzystaniu prawa sinusów.

Metoda triangulacyjna:

W metodzie tej promień laserowy pada prostopadle na powierzchnię mierzonego elementu, odbiornik zaś, który odbiera odbite światło, jest usytuowany pod kątem około 25°. Jeżeli zmienia się odległość między źródłem światła a przedmiotem, promień odbity pada na inne miejsce fotodetektora.

Nasze urządzenie ma za zadanie mierzenie odległości od 2 – 200mm

gdzie:

r - odległość od przedmiotu

b - baza dalmierza

f - ogniskowa

α - kąt nachylenia nadajnika

dx - miejsce padania wiązki światła na detektor CCD

Baza dalmierza zostanie zmierzona. Ogniskową obliczymy ze wzoru $\frac{1}{f} = \left( \frac{n}{n_{0}} - 1 \right)(\frac{1}{R_{1}} + \frac{1}{R_{2}})$ lub odczytamy z noty katalogowej

Wykorzystanie CCD i PSD:

CCD jest wykorzystywane głównie w aparatach i kamerach. PSD to proste urządzenie mowiące gdzie pada najwięcej światła przez co potrafi mierzyć odkształcenie powierzchni. Do naszego urządzenia zostanie użyte PSD

Urządzenie na jakim będziemy się wzorować:

Czujnik ILD1401-50 z serii optoNCDT działa na zasadzie pomiaru laserowego metodą triangulacyjną. Dioda laserowa dokonuje projekcji widzialnej plamki światła na powierzchni mierzonego obiektu. Odbite od tej plamki światło rozproszone zobrazowane jest poprzez układy optyczne na elemencie światłoczułym wykrywającym pozycję (linijka CCD). Jeśli cel zmienia odległość od czujnika, prowadzi to do przesunięcia punktu odwzorowania plamki świetlnej na linijce CCD, co rozpoznaje elektronika czujnika. Wartości mierzone są opracowywane cyfrowo przez zintegrowany kontroler czujnika. Dane są dostarczane analogowo pętlą prądową 4..20mA lub cyfrowo przez łącze RS232. Poprzez użycie wysokiej jakości szkła optycznego i wydajnego procesora DSP zapewniono wysoką dokładność (liniowość 0,2%) i rozdzielczość 5um statycznie (25um dynamicznie przy 1kHz).