AOI光学检测仪综述（一）之光电检测技术

　　摘要

 

　　随着科学技术和工业的发展，测量检测技术在自动化生产、质量控制、机器人视觉、反求工程、CAD/CAM以及生物医学工程等方面的应用日益重要。传统的接触式测量技术存在测量力、测量时间长、需进行测头半径的补偿、不能测量弹性或脆性材料等局限性，因而不能满足现代工业发展的需要。

 

　　近年来由于光学非接触式测量技术克服了上述缺陷，其非接触、高效率、高准确度和易于实现自动化的特点，成为近年来测量技术研究的热点。本文介绍了多种基于各种测量原理的光学检测方法。

 

　　关键词:光学检测；三维测量;数字相移;

 

　　

1.光电检测技术

 

　　光电检测技术以激光、红外、光纤等现代光电器件为基础，通过对载有被检测物体信号的光辐射（发射、反射、衍射、折射、透射等）进行检测，即通过光电检测器件接收光辐射并转换为电信号。由输入电路、放大滤波等检测电路提取有用的信息，再经过A/D变换接口输入微型计算机运算、处理，最后显示或打印输出所需检测物体的几何量或物理量[1]。如图1所示光电检测系统的组成。

 

　　光电检测技术的特点：

 

　　高精度：从地球到月球激光测距的精度达到1米。

 

　　高速度：光速是最快的。

 

　　远距离、大量程：遥控、遥测和遥感。

 

　　非接触式检测：不改变被测物体性质的条件下进行测量。

 

　　寿命长：光电检测中通常无机械运动部分，故测量装置寿命长。

 

　　数字化和智能化：强的信息处理、运算和控制能力。

 

　　光电检测的方法：

 

　　直接作用法

 

　　差动测量法

 

　　补偿测量法

 

　　脉冲测量法

 

　　光电检测系统

　　

主动系统/被动系统(按信息光源分

 

　　主动系统通过信息调制光源,或者光源发射的光受被测物体调制。

 

　　被动系统光信号来自被测物体的自发辐射。

 

　　被动系统的组成框图

红外系统/可见光系统(按光源波长分)[2

 

　　红外系统多用于军事,有大气窗口,需要特种探测器。

 

　　可见光系统多用于民用

 

　　点探测/面探测系统(按接受系统分)

 

　　用单元探测器接受目标的总辐射功率。

 

　　用面接受元件测量目标的光强分布。

 

　　模拟系统/数字系统(按调制和信号处理方式分)

 

　　直接检测/相干检测系统(按光波对信号的携带方式分)

 

　　直接检测:无论是相干或非相干光源，都是利用光源发射的光强携带信息。光电探测器直接把接受到的光强的变化转换为电信号的变化，然后，用解调电路检出所携带的信息。

 

　　相干检测:利用光波的振幅、频率、相位携带信息，而不是光强。因为用光波的相干原理，只能用相干光。类似于无线电外茶检测，故又称光外差检测。