2D 激光传感器位移测量及其应用(2)
[1]
。它不会造成被测表面的划伤和损坏，对各种材料制成的工件皆可实现测量。
目前，非接触检测主要以激光检测和红外探测为代表，而激光检测技术是最
先进应用最广泛的检测技术之一[2]
。可实现高精度、高效率、非接触在线检测。
对于解决国防民用工业生产中的产品零件检测难题起到了极其重要的作用[3]
。
1.1.2 激光发展历史
激光技术出现于20世纪60年代，是当时世界上最重大的科学技术成就之一。
之后便迅速发展，如今在国防、生产、医学、运输和非电测量等各方面都有广泛
的应用。激光与普通光的不同之处在于，激光需要用激光器产生：激光器首先使
工作物质的原子反常地多数处于高能级（即粒子数反转分布），就能使受激辐射
过程占优势，从而使频率为 v 的诱发光得到增强，并可通过平行的反射镜形成雪
崩式的放大作用而产生强大的受激辐射光，简称激光[4]
。
1.1.3 激光位移传感器的测量原理
按照测量原理，激光位移传感器原理分为激光三角测量法和激光回波分析
法，激光三角测量法一般适用于高精度、短距离的测量，而激光回波分析法则用
于远距离测量。
（1）激光三角测量法原理
激光发射器通过镜头将可见红色激光射向被测物体表面，经物体反射的激光
通过接收器镜头，被内部的 CCD 线性相机接受，根据不同的距离，CCD 线性相机
可以在不同角度下“看见”这个光点[5]
。根据这个角度及已知的激光和相机之间
的距离，数字信号处理器就能计算出传感器和被测物体之间的距离[6]
。
（2）激光回波分析法 激光位移传感器采用回波分析法分析原理来测量距离达到一定程度的精度。
传感器内部是由处理器单元、回波处理单元、激光发射器、激光接收器等部分组
成。激光位移传感器通过激光发射器每秒发射一百万个激光脉冲到检测物并返回
至接收器，处理器计算激光脉冲遇到检测物并返回至接收器所需的时间，以此计
算出距离值，该输出值是将上千次的测量结果进行的平均输出[7]
。即所谓的脉冲
时间法测量的。激光回波分析法适合于长距离检测，但测量精度相较于激光三角
测量法要低。
（3）应用中的优缺点
激光有直线度好的优良特性，同样激光位移传感器相对于我们已知的超声波
传感器有更高的精度。但是，激光的产生装置相对比较复杂且体积较大，因此会
对激光位移传感器的应用范围要求更苛刻。
1.2 论文的研究内容
1.2.1 2D激光传感器简介
2D 激光位移传感器也是采用激光三角法测量，与一文激光传感器不同的是，
2D 激光位移传感器发射出来的是一道扇形光幕，可直接测量一段直线到传感器
的距离。可以输出光幕宽度方向和距离方向两个轴的位置数据，所以叫 2D 激光
位移传感器[13]
。
2D 激光位移传感器主要特点：二文非接触式精确测量；可以测量高温被测
体和高亮度被测体；模块程度高，4 种不同量程的扫描仪可供选择，便于选型；
适应各种被测体表面，几乎可以测量所有材料或液体表面；集成度高，O2DS 测
量系统集成了激光发生器，CCD-摄像机和数字信号处理器；配套软件支持，有一
个 DLL 和测试程序，这些都支持在 PC 机中进行操作；可根据客户需求进行定制
[13]
。
1.2.2 二文激光传感器与一文激光传感器的区别
二文激光测距，是相对传统的点式激光测距而言的。传统的激光测距方法是
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