传感器实验指导书

取点位置为测线径时的设置(如上图),利用水平的五条直线(即绿线,位置可自己设定,设定范围在100-500垂直像素之间)与被测物体左边相交的五个点确定一条拟合直线,在被测体的右边与这五条直线的交点上任意选定一点(即小红点),那么此点到左边拟合直线的垂直距离即为被测体的线径。

光线强度的设置(如上图),根据被测环境的情况选择合适光线强度,调节到二值化图像清晰为止,在被测体图像上无黑斑。根据被测体的亮度选择相应项(此实验装置选第一个)。

镜头参数的设置(如上图):本仪器镜头至背景的距离为50mm。由于摄像头采集出来的图像边缘有一定的几何失真,为此本软件设定了变形修正系数。用于偿几何变形。

系统参数的设置(如上图):

①测量间隔时间:即每隔多少时间测量一次; ②取值平均次数:设定显示值的测量次数;

式中: 为显示值,N为取值平均数, , , 为每次的测量值 ③像素转换系数为设定像素与实际物体的比值(比例因子),单位为像素/毫米。在实验中先用标准件测出它的像素值,除以标准件的实际尺寸,求得它的像素转换系数,再去测其它的被测体。

<3>控制:控制测量的启动和停止。当启动后出现下图,

<4>形状:设定测线径还是圆径。 <5>二值化图像显示窗口。 <6>原始图像显示窗口。 <7>测得的实际像素值。

<8>除以比例因子后的实际值。 注意:

1.当测不到物体或者测量无效时会发出警报声。

2. 在测量圆径时,二值化图像中的十字架必须点在圆盘里面的任意位置。

3.在标定好像素转换系数后不能移动测试系统。

实验五十 光栅传感器莫尔条纹与栅距关系实验

一、光栅传感器原理

光栅传感器是由标尺光栅和指示光栅组成的。光栅在本质上是指在光学玻璃上平行均匀地刻出的直线条纹。在标尺光栅和指示光栅上,它们的线纹密度一样,一般为10~100线/毫米,标尺光栅是一个固定的长条光栅,指示光栅是一个可以在标尺光栅上移动的短形光栅,它们结构如图1-1所示。

二、演示装置说明

本装置的光栅数为50线,所以栅距为1÷50=0.02mm,也就是说,当莫尔条纹形成时,可观察到的粗暗条纹间距应为0.02mm(或粗明条纹间距)。注意的是莫尔条纹由最暗条纹最明条纹是逐渐递变的,再由明条纹到暗条纹也是逐渐递变的。

本装置使用外供电源为直流5V,对于圆孔插头,圆心(对应红线)为正极,外壳(应兰线)为负极。验时移动。为了便于观察,以指示光栅的四小片区域中的其中之一扇区作为瞄准区域,采用单眼观察,距离观察窗30~50cm,保持观察姿势不动,很缓慢地旋转千分卡,当莫尔条纹通过被观察的扇区时,其亮度将逐渐由最明渐变到最暗,再由最暗渐变到最明,如此循环。当观察到扇区由第一次最暗渐变到第二次最暗时,即相当于传感器装置位移了一个周期,相当于一个栅距0.02mm,由于旋转的千分卡每一细格为0.01mm,所以,每观察到莫尔条纹移动一个栅距0.02mm(一个条纹周期),千分卡即旋转了两个细格230.01=0.02mm。

注意旋转千分卡时,手势应很缓慢,观察莫尔条纹移动采用单眼观察。

实验五十一 光栅传感器莫尔条纹的细分、计数实验

一、光栅传感器原理

光栅是由标尺光栅和指示光栅组成的。光栅在本质上是指在光学玻璃上平行均匀地刻出的直线条纹。在标尺光纹密度一样,一般为10~100线/毫米,标尺光栅是一个固定的长条光栅,指示光栅是一个可以在标尺光栅上移动的短形光栅,它们结构如图1-1所示。

把指示光栅平行放在标尺光栅上面,再使它们线纹之间形成一个很小的夹角,在光线照

过光栅时,在指示光栅上就会产生若干条粗的明暗条纹,这称莫尔条纹。当指示光栅和标尺光栅相对作左右移动时,莫尔条纹也作上、下移动,也就是说,莫尔条纹的移动方向和光栅移动方向是接近垂直的,如图1-2所示。

如果莫尔条纹的宽度是W,并按W/4处分别按置两个光敏三极管,随着指示光栅左右移动,莫尔条纹的上下移动,在光敏三极管中就感应出和光线亮度相应的电流。很容易理解,在莫尔条纹移动时,在光敏三极管产生的电流呈正弦波形状,光线暗时电流小,光线亮时电流大。由于二个光敏管所处而VA则是由比较器放大之所得的,对应开关电压:Ib是光敏管Tb的检测电流,VB则是放大所得的对应开关电压,在图1-2中,当指示光栅向左移动时,莫尔条纹向上移动,形成了图1-3(a)中的电流电压波形,当指示光栅向左移动时,莫尔条纹向下移动时,则形成了图1-3(b)电流电压波形。

在图1-3(a)的VAVB波形说明,当指示光栅左移时,VAVB的电平逻辑为00→01→11→10→00,图1-3(b)的VAVB的波形说明,当指示光栅右移时,VAVB的电平逻辑为00→01→11→01→00,反之,从电平逻辑的变化情况,也可以判别出指示光栅移动方向。

二、细分计成的光栅传感器,其上已把正弦波通过比较器整形成方波输出,所以在计数板上,当移动光栅传感器时,测试点TP1(A端)、TP2(B端)的输出波形是一相位差90°的方波。见图2-1。

为了提高计数分频率,通常对光栅传感器输出方波进行四倍频细分,对于移动一个栅距

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