光电传感器是一种以光为测量媒介,以光电器件为转换元件的传感器,线结构光传感器作为一种新兴的光电传感器,因原理简单、量程可控、适用范围广、测量速度快等优点,被广泛应用于二维、三维形状测量,对线结构光传感器进行性能测试是合理运用传感器进行实际测量的前提和保证。本课题的研究思路:基于线结构光传感器的研究基础,提出一种线结构光传感器性能测试方案,对其静态性能、功能参数进行测试分析,优化传感器的使用条件和工作模式,提高测量精度。主要研究内容包括:(1)分析了线结构光传感器的基本测量原理和系统组成,从其激光器、透镜组、感光元件、图像中心提取方法等方面入手,讨论了其对传感器测量结果的影响,为传感器的性能分析奠定理论基础。(2)将线结构光传感器与运动轴相结合,搭建了一套基于四轴运动平台的线结构光传感器性能测试系统,并利用C#语言编写了相应控制软件,可实现传感器的稳定判断,根据被测面的形貌特征,调整传感器的采样频率、测量范围、滤波方式、平均次数等,为性能测试试验提供了软硬件支持。(3)提出了一种线结构光传感器静态性能分析测试方法,在高精度移动平台上,使用二级量块、纳米定位台和激光干涉仪对传感器的稳定性、重复性、线性度等静态性能参数进行了分析,研究了各项参数对传感器测量精度的影响。(4)提出了一种线结构光传感器功能参数分析测试方法,分别以芯轴、航空发动机叶片为测量对象,分析了Binning功能、采样频率、测量范围、滤波方式、平均次数等功能对传感器测量精度的影响,得到了在不同测量要求下的传感器工作模式选择方式。(5)根据静态性能和功能参数的测试分析结果,在进行量块角度测量时,对传感器的工作状态进行优化,结果表明,优化后传感器的测量误差平均降低了32%,验证了线结构光传感器性能测试方法的科学性和有效性。(6)以旋转的齿轮为测量对象,测试了不同运动速度下传感器的测量精度,结果表明,物体的运动速度越大,传感器的测量精度越低,当被测物体的线速度小于75mm/s时,传感器的测量误差小于20μm,因此,为了保证高精度测量,被测物体的运动速度应在75mm/s以下。