Носимые и переносные лазерные приборы для спецтехники Текст научной статьи по специальности «Медицинские технологии»

ВОЛКОВ1 Виктор Генрихович, доктор технических наук

НОСИМЫЕ И ПЕРЕНОСНЫЕ ЛАЗЕРНЫЕ ПРИБОРЫ ДЛЯ СПЕЦТЕХНИКИ

Рассматриваются, переносные и носимые лазерные приборы: лазерные дальномеры, лазерные целеуказатели и осветители, лазерные активно-импульсные и многоканальные системы, наблюдения, лазерные системы, обнаружения, объектов по бликам, лазерные теодолиты, и нивелиры, лазерные сканеры, лазерные датчики: газоанализаторы, виброметр и пр. Ключевые слова: лазер, рабочая, длина волны, дальность действия, точность измерения, лазерный дальномер, лазерный целеуказатель и осветитель, лазерная, система наблюдения, лазерная, система обнаружения бликов, лазерный тахеометр, лазерный нивелир, лазерный сканер, лазерный газоанализатор, лазерный виброметр.

The carried and hand-held. laser devices: laser rangefinders, laser pointers and illuminators, laser gated, viewing and multi channel observers systems, laser systems for speck of objects detection, laser theodolites and. levels, laser scanner, laser gas analyzer, laser vibrometer are presented.

Keyword: laser, works wave length, actions distance, accuracy of measured, laser rangefinders, laser pointers and. illuminators, laser gated, viewing and. multi channel observers systems, laser systems for objects detection, laser theodolites and. levels, laser scanner, laser gas analyzer, laser vibrometer.

К переносным и носимым лазерным приборам для спецтехники можно

отнести:

♦ переносные, носимые лазерные дальномеры и измерители скорости;

♦ лазерные измерители перемещений и размеров;

♦ лазерные целеуказатели и осветители;

♦ лазерные активно-импульсные и многоканальные системы наблюдения;

♦ зондирующие лазерные системы обнаружения объектов по бликам, отраженным от их оптических или оптико-электронных средств;

♦ лазерные тахеометры и нивелиры;

♦ лазерные виброметры и датчики напряжений;

♦ лазерные сканеры;

♦ лазерные датчики: газоанализаторы и пр.

Характерным лазерным измерителем скорости является прибор АМАТА (фото 1) [1, 2]. Он предназначен для измерения скорости движения транспортных средств и фотофиксации фактов нарушения правил дорожного движения. Прибор может удерживаться в руках, устанавливаться на штативе или в салоне автомобиля. Прибор обеспечи-

вает быстрый и точный сбор данных о скорости транспортного средства, возможность «работать в потоке» (выбор измерения скорости транспортного средства, идущего в общем потоке), обновление версии программного обеспечения с сайта, компактен и эргономичен. В приборе имеется визуальная метка в оптическом канале и на фотодокументах, которая показывает, что замер произведен именно по данному транспортному средству. Диапазон измерения скорости 1,5 — 300 км/ч, погрешность измерения 1 км/ч, максимальная дальность измерения скорости 700 м,

1 — ФГУП «Альфа», ведущий научный сотрудник.

д

Фото 2. Лазерный измеритель скорости и дальности с фотофиксацией и идентификацией ТС ЛИСД-2Ф (а); типичный пример протокола зафиксированной дорожной обстановки (б):

1 - дальность до транспортного средства в м (дискрет - 0,1 м);

2 - измеренная скорость транспортного средства в км/ч;

3 - допустимая скорость в км/ч (в круглых скобках); 4 - изображение транспортного средства;

5 - область лазерного излучения (прямоугольная); 6 - время измерения; 7 - дата измерения

ж

г

е

Фото 1. Лазерный измеритель скорости АМАТА с фотофиксацией: а - внешний вид прибора; б - его установка в салоне патрульной машины; в - его установка на штативе; г - работа с рук; д - расстояние до транспортного средства 177 м, ограничение скорости 10 км/ч, фактическая скорость 56 км/ч; е - соответственно 300 м, 90 км/ч, 125 км/ч; ж - соответственно 26 м, 40 км/ч, 48 км/ч

класс безопасности лазерного излучения — 1 (т.е. прибор полностью безопасен для глаз), скорость видеозаписи 3; 6; 12 кадров/с, графическое разрешение встроенного дисплея (диагональ 14,5 см) 640x480 пикселей, фотосъемки — 1600x4200 пикселей, минимальное расстояние фотографирования 5 м, даль-

ность определения номерного знака 20 — 250 м, время непрерывной работы от встроенного аккумулятора 8 ч, напряжение питания внешнего источника 8 — 30 В, энергопотребление 3,8 Вт, масса 1,3 кг, габариты 135x110x75 мм, встроенная память 2 Гб, количество фотографий 6000, диапазон рабо-

чих температур -30...+ 50° С. Прибор обеспечивает фото- и видеофиксацию нарушений из салона автомобиля (патрулирование) , беспроводное дистанционное управление, прямую работу с принтером, связь с компьютером (ШВ 2.0), измерение скорости в автоматическом режиме. Малые габариты и масса устройства позволяют считать его не только мобильным, но фактически и портативным лазерным прибором. Другим прибором аналогичного назначения является лазерный измеритель скорости и дальности с фотофиксацией и идентификацией транспортных средств ЛИСД-2Ф (фото 2) [3]. Он вы-

Фото 3. Лазерный дальномер ДЛ-1

полнен в виде моноблока, который может быть установлен на штатив рядом с патрульным автомобилем. Основными преимуществами ЛИСД-2Ф являются: использование узконаправленного лазерного излучения, которое позволяет выделить в плотном потоке машин любое транспортное средство; наличие на экране монитора метки, указывающей на границы лазерного излучения, что позволяет однозначно идентифицировать транспортное средство, нарушившее скоростной режим; наличие протокола нарушения скоростного режима; возможность дистанционной покадровой съемки нарушения правил дорожного движения. ЛИСД-2Ф позволяет производить измерение в плотном потоке машин при слабом снеге, дожде, тумане до удаляющихся или приближающихся объектов с указанием знака скорости. ЛИСД-2Ф имеет диапазон измеряемых скоростей 0 — 250 км/ч, дальность, на которой обеспечивается читаемость государственного регистрационного номера при работе с рук от 50 до 150 м, при работе со штатива от 50 до 250 м, максимальная дальность действия 999 м, минимальная — 5 м, изображение на мониторе ЛИСД-2Ф обеспечивает читаемость государственного регистрационного номера транспортного средства на расстоянии до 120 м при работе с рук при освещенности на местности не менее 50 лк и угле между оптической осью прибора и направлением движения транспортного средства не более 10° и показывает область лазерного излучения, среднеквадратическая погрешность измерения скорости 1,5 км/ч, погрешность измерения дальности ±(0,3 + 0,00Ш) м, вре-

мя измерения 0,45 с, съемка 6 кадров за 5 с, поле зрения визирного устройства 6°, ресурс, циклы измерений 5х106, габариты 210х170х95 мм, масса приемопередающего блока 1,4 кг, штатива —

4 кг, диапазон рабочих температур -20. + 50° С. На фото 2б показан типичный пример протокола зафиксированной дорожной обстановки и характер выводимой в протоколе информации. Лазерные дальномеры были достаточно подробно рассмотрены в работах [4, 5]. В связи с этим остановимся только на приведенных здесь некоторых их моделях.

Лазерный дальномер-высотомер ДЛ-1 (фото 3) [6] выполнен на базе импульсного полупроводникового лазерного излучателя и предназначен для измерения расстояния до естественных объектов, определения профиля подстилающей поверхности с высокой точностью и разрешающей способностью. Информация о дальности выдается в цифровом виде по интерфейсу 232. Дальномер выполнен в виде герметичного блока со встроенной системой контроля работоспособности и может устанавливаться на любые летательные аппараты: самолет, вертолет, воздушный шар и пр. Дальномер может быть использован для системы автономной посадки на земную или водную поверхность, в том числе и в темное время суток. Длина волны дальномера 0,8 — 0,9/1,5 мкм, ширина диаграммы направленности лазерного излучателя не более 3x1 мрад, максимальная дальность 1000 м, диапазон измеряемых дальностей при метеорологической дальности видения 5 км составляет 200 - 600 м над водной и над земной поверхностью. Среднеквадратическое отклонение значения измеряемой дальности не более 0,2 м, систематическая погрешность ее измерения не более (± 0,2 ± 0,00Ш) м, частота выдачи информации о дальности 30±1 Гц, время готовности не более 1 с, электропитание от сети постоянного тока 10. 40 В, энергопотребление не более 3 Вт, диапазон рабочих температур -40.+ 50° С, время непрерывной работы не более 6 ч, габариты 159x140x80 мм, масса не более 1,4 кг. Для обеспечения точного измерения дальности без применения отражателей используется лазерный дальномер ЬЭМ 41/42 (фото 4а) [7]. Он обеспечивает измерение дальности до объектов

от 0,1 до 30 м (при наличии отражателя — до 150 м) с точностью ± 3 мм (+15.+ 30° С) и ± 5 мм (0... + 50°С) при разрешении по дальности 0,1 мм, времени измерения 0,16.6 с, мощности излучения лазера <1 мВт на длине волны 0,65 мкм (2 класс лазерной безопасности) при расходимости лазерного излучения 0,6 мрад, напряжении питания 10.30 В, передаче данных в цифровом виде (формат 232 или 422), диапазоне рабочих температур -20.+ 70° С, габаритах 212x96x50 мм [7]. На фото 4б представлена модель ЭМЬ 301 [8] с большей дальностью действия: 0,5 — 300 м с точностью ее измерения ± 20 мм (для частоты 100 Гц), ± 60 мм (для частоты 20 кГц) при разрешении по дальности 1 мм, времени измерения 0,1 — 0,5 с при использовании лазера с длиной волны 0,905 мкм (класс 1 лазерной безопасности) с расходимостью излучения 1,7 (10) мрад при напряжении питания 10 — 30 В, энергопотреблении <5 Вт или 11 Вт (с подогревом от =24 В), с рабочей температурой -40.+ 60° С, габариты 136x57x104 мм, масса ~ 0,8 кг. Лазерный допплеровский измеритель скорости и длины 251 (фото 5) [9]

а

б

Фото 4. Лазерные дальномеры: а - ШМ 41/42; б - ШМ 301

Фото 5. Лазерный допплеровский измеритель скорости и длины LDI251

предназначен для производственного контроля скорости перемещения обрабатываемого материала и его длины при финишной обработке. Длина материала измеряется в пределах 0 — 10 м при скорости перемещения ±40 м/с и воспроизводимости результатов от общего объема измерений <0,01%. Максимальное ускорение материала составляет 20 м/с2, класс лазерной безопасности 3В, габариты 276x60x60 мм, масса около 1 кг. Источником излучения является лазерный диод с длиной волны 780 нм. Блок питания имеет напряжение =24 В и энергопотребление 12 Вт при габаритах 330x230x110 мм, рабочий диапазон температур +5... + 45° С. Лазерные измерители скорости и длины ЛИС-4 и ЛИС-5 [10] имеют соответственно рабочее расстояние до контролируемого

зоны рабочих скоростей: 0,01 - 10 м/с, 0,05 - 5 м/с и 0,05 - 10 м/с, 0,01 - 20 м/с, погрешность измерения <±0,1 % и <±0,2%, воспроизводимость ±0,02% и ±0,05%, минимальный измеряемый диаметр 0,05 мм, максимально допустимое ускорение объекта 5 м/с2, энергопотребление 12 и 7 Вт при питании от ~220 В ± 20%, рабочая температура +5... + 40° С, габариты лазерного датчика 256x20x90 и 200x80x40 мм, счетчика-индикатора 240x215x120 и 200x120x75 мм, масса лазерного датчика 4,1 и 1,2 кг, счетчика-индикатора - 1,7 и 1,1 кг.

Для непосредственных измерений или измерений с использованием закрепленного на объекте измерения уголкового отражателя на расстоянии до 10 м разработана серия лазерных дальномеров с^оЫСБТ 1Ьк. Основные параметры лазерных дальномеров ор1оЫСВТ 1Ьк приведены в табл. 1 [11].

----------------------------------- объекта 200±50 мм и 50±10 мм, диапа-

Таблица 1. Лазерные дальномеры optoNCDT

Модель ILR1020-6 ILR1100-6 ILR1150-10 ILR1021-30 ILR1101-50 ILR1151-250

Диапазон измерения, м: • черный 6%; • серый 10%; • белый 90% 0,2 - 2,5; 0,2 - б; 0,2 - б 0,5 - 2; 0,5 - 4; 0,5 - б 0,5 - 3; 0,5 - 7; 0,5 - 10 0,2 - 30 0,5 - 50 0,5 - 250

Нелинейность, мм ±25 ±5 ±8 ±б0 ±15 ±10

Повторяемость, мм ±10/15 ±5 ±4 ±5/10 ±5 ±2

Время отклика, мс 31/13 12 12 б5/30 shot/fast 12

Температурная стабильность, мм/ °С <1,2 <0,5 <0,5 абсолютно <1,2 <0,5 <5 абсолютно

Класс лазера: • измерительный лазер; • целеуказатель IR 900 нм, класс лазера 1; Красный б50 нм, класс лазера 2 IR 905 нм, кл. лазера 1; Красный б50 нм, кл. лазера 2 IR 900 нм, класс лазера 1; Красный б50 нм, кл. лазера 2

Рабочий диапазон температур, °С -10... + 50, при долговременной эксплуатации -20...+50

Интерфейс - RS 422- или SSI-совместимый (GRAU/ BINAR) - RS 422- или SSI-совместимый (GRAU/BINAR)

Скорость вывода - SSI: 1,4 мс (SSI цикл 80 мкс; RS 422: 2,9 мс при 57,6 kBaud) - SSI: 1,4 мс (SSI цикл 80 мкс; RS 422: 2,9 мс при 57,6 kBaud)

Разрешение (интерфейс), мм - 0,1 или 0,125 - 0,1 или 0,125

Напряжение питания, В = 18 - 30

Масса, г 200 230 200 230

Примечание: все данные верны для соответствующей поверхности при постоянных внешних условиях и времени прогрева 15 мин.

Лазерные трекеры (от слова to track — следить) — высокотехнологичные измерительные лазерные приборы [12]. Их принцип действия основан на слежении за специальным уголковым отражателем с помощью лазерного луча. При попадании лазерного луча, испускаемого трекером, в центр уголкового отражателя луч возвращается обратно в объектив прибора, а далее — на приемный датчик дальномера. На основании измерения двух углов и дальности вычисляются текущие пространственные координаты отражателя. Их можно получить как в статическом режиме, так и в динамике. Лазерный трекер API Tracker 3 (фото 6) [12] оснащен двумя типами дальномеров: интерфероме-

тром (IFM) и абсолютным дальномером (ADM). Их основное отличие состоит в том, что ADM измеряет абсолютное расстояние между отражателем и прибором, а IFM измеряет изменение расстояния от некоего базового значения, которое может быть измерено с помощью ADM. Лазерный трекер API Tracker 3 предназначен для измерения параметров геометрических инструментов, приспособлений и машин, определения погрешностей перемещения

станков и роботов, юстировки станков, измерения контуров поверхностей, исследования конструкций узлов в целях копирования, воспроизведения, проверки, выставки стапельных конструкций и др. Блок лазерной головки трекера крепится прямо на валу. Блок лазерного интерферометра, датчика слежения и ADM оптики размещены в одном устройстве. В результате лазерный луч выходит из головки следящей системы, не отклоняясь зеркалом. Для трекера характерны быстрый режим калибровки из одной точки, включающей измерения при двух кругах, программное обеспечение Spatial Analyzer, с помощью которого можно объединить в одну сеть несколько инструментов и легко управлять ими. Трекер можно устанавливать в любом рабочем положении. Это — удобная портативная следящая система, работающая в широком диапазоне рабочих температур и при повышенной запыленности в аэрокосмической, автомобильной, судостроительной, инструментальной, механообрабатывающей промышленности. Основные технические характеристики трекера: максимальная скорость бокового смещения объекта: >3

м/с, максимальное ускорение во всех направлениях >2g, измерительный диапазон по горизонтали 640° (±320°), по вертикали от + 80 до -60°, измеряемый диаметр : >120 м, угловое разрешение ±0,07 угл. сек., точность внутреннего выравнивания: ±2 угл. сек., точность объемных измерений: разрешение 1 мкм, повторяемость 2,5 ppm, абсолютная погрешность 3-мерного координатного устройства: статическая ±5 ppm, 25 мкм на 5 м, динамическая ±10 ppm, 50 мкм на 5 м, лазерный интерферометр имеет разрешение 1 мкм и точность лучше, чем 1 ppm, дальномер ADM имеет разрешение 1 мкм, точность ±15 мкм на

5 м и ±30 мкм на 20 м, диапазон рабочих температур -10...>40° С, масса головки следящего устройства 8,5 кг, контроллера — 3,2 кг, всего комплекта (включая кейс, сам прибор, контроллер, приспособления, кабель, аксессуары) — 23 кг. Приспособление IntelliprobeTM позволяет оператору измерять скрытые точки с высокой точностью (±0,1 мм) на расстояниях свыше 25 м [12]. Приспособление поставляется в комплекте с зондами длиной 100 и 200 мм для работы в труднодоступных местах. Максимальная длина зонда — до 700 мм. Мо-

дель портативного лазерного трекера OpnitracTM (OTTM) является дешевой и простой по сравнению с другими трекерами. Здесь отсутствует встроенный интерферометр для проверки показаний абсолютного дальномера ADM. Для контроля используется мерная линейка или оптическая скамья. Основные характеристики трекера: максимальная скорость бокового смещения объекта >3 м/с, максимальное ускорение во всех направлениях >2 g, диапазон измерений по горизонтали 640°(± 320°), по вертикали +80.-60°, максимальное расстояние >120 м (при выбранном объекте), погрешность определения пространственных координат 1 мкм при точности 10 ppm, диапазон рабочих температур -10. > 40°С, масса инструмента 8,5 кг, контроллера — 3,2 кг, всего комплекта — 23 кг.

Рассмотрим теперь лазерно-оптические датчики перемещений. Фирма ГНЦ НИИТеплоприбор [13] разработала модели ЛИС-4 и ЛИС-5 лазерных допплеровских датчиков расстояний до контролируемых объектов и их скоростей. Датчики допускают точные бесконтактные измерения скорости и длины движущихся материалов и изделий (прокат, кабельная продукция, бумага, древесина и пр. Основные параметры датчиков даны в табл. 2.

Компактные лазерно-триангуляционные датчики перемещений, например, модель optoNCDT 1700 фирмы Vicro-Epsilon Messtechnik GmbH and Co. (Германия) [14] обеспечивает контроль граничных значений, усреднение, установку частоты опроса, синхронизацию двух датчиков (например, для двустороннего измерения толщины). Прибор позволяет учитывать отражательные свойства поверхности в режиме реального времени и проводить измерения расстояния до различного рода поверхностей (зеркально отражающий металл, черная резина или блестящий лак). Прибор работает на принципе триангуляции. Лазерный диод проецирует световое пятно на поверхность объекта. Отраженный свет с помощью приемной оптики отображается на чувствительную к положению луча CMOS-линейку. Измеренное значение обрабатывается в цифровой форме процессором. Результаты измерений представляются в аналоговой или в

Таблица 2. Основные параметры лазерных допплеровских измерителей расстояний до контролируемого объекта и его скорости

Параметры Модель

ЛИС-4 ЛИС-5

Рабочее расстояние до контролируемого объекта, мм 200 ± 50 50 ± 10

Диапазоны измеряемых скоростей, м/с 0,01 - 10; 0,05 - 5 0,05 - 10; 0,01 - 20

Погрешность измерения, % < ±0,1 < ±0,2

Воспроизводимость, % ±0,02 ±0,05

Минимальный измеряемый диаметр, мм 0,05

Минимально допустимое ускорение объекта, м/с2 5

Интерфейсы: стандартные декодер-сигналы 10 - 10 000

Питание, В ~220 ± 20%

Потребляемая мощность, ВА 12 7

Диапазон рабочих температур, °С 5 - 40

Степень защиты IP65

Габариты, мм: • лазерного датчика; • счетчика-индикатора 256x120x90; 240x215x120 200x80x40; 200x120x75

Масса, кг: • лазерного датчика • счетчика-индикатора 4,1 1,7 1,2 1,1

Цифровая индикация скорости и длины Есть

цифровой форме. Основные параметры датчиков приведены в табл. 3. Миниатюрный лазерный микрометр ор1;оСОЫТКОЬ 1200 [15] той же фирмы содержит лазерный диод красного цвета свечения, пучок света которого с помощью проекционной оптики направляется на фотодиод, пройдя поляризационный, интерференционный фильтры и прецизионную диафрагму. Сигнал с фотодиода обрабатывается контролером и выдается в аналоговом виде. Лазерный диод и фотодиод могут располагаться на расстоянии от 20 мм до 5 м друг от друга. Прибор обладает высоким быстродействием (100 кГц — 3 дБ) и хорошим разрешением (1 мкм) (табл. 3).

Лазерная система Баву-Ьавег фирмы ВАСТ (ВиброАкустические Системы и Технологии) [16] (фото 7) предназначена для центрировки валов и валопро-водов, геометрических измерений (измерение углов, прямолинейности, плоскостности, перпендикулярности, па-

раллельности и пр.), выверки фланцев и центрировки шкивов. Измерительные лазерные блоки устанавливаются на машину с помощью специальных кронштейнов и держателей. Для измерений выбирается соответствующая программа, результаты представляются на дисплее в реальном масштабе времени. Данные сохраняются в памяти прибора или могут быть переданы в компьютер при помощи программы БавуЦпк. Основные параметры системы: измеряемое расстояние 10 или 20 м, разрешение 1 мкм, максимальная ошибка измерений ±1% + 1 цифра, масса 12 кг, причем измерительный лазерный блок имеет массу 0,198 кг и габариты 60x60x50 мм, а системный блок — 1,25 кг и 175x170x40 мм, диапазон рабочих температур 0...+500 С. В системе используется лазерный диод с длиной волны 0,635 — 0,67 мкм и мощностью менее 1 мВт, 2 класс безопасности. Лазерная установка ФОТОН 1200 бесконтактного контроля геометри-

Таблица 3. Лазерно-оптические датчики перемещений

Модель ДИ, мм: Начало ДИ, мм Середина ДИ, мм Конец ДИ, мм Нели- ней- ность, мкм Разре- шение стати- ческое, мкм Разрешение динамическое, мкм Лазер полупроводниковый, Р, мВт/Л, нм Диаметр пятна, мкм Температурная стабильность, %/ °С Частота опроса, Гц Напряжение питания, В Масса, г/ габариты, мм

ИХ) 1300-20 20 30 40 50 40 4 10 1/670 335 0,03 500 = 11-30 100/65x50x20

ИХ) 1300-50 50 45 70 95 100 10 25 110 0,03 500 -«-

ИХ1300-100 100 50 100 150 200 50 100 130 0,08 500 -«-

ИХ) 1300-200 200 60 160 260 400 100 200 2200 0,08 500 -«-

ИХ 1401-5 5 20 22,5 25 10 0,6 3 110-830 0,03 1000 -«-

ИХ1401-10 10 20 25 30 20 1 5 110-1600 0,03 1000 -«-

ИХ) 1401-20 20 30 40 50 40 2 10 210-830 0,03 1000 -«-

ИХ 1401-50 50 45 70 95 100 5 25 110-800 0,03 1000 -«-

ИХ1401-100 100 50 100 150 200 20 100 1100 0,08 1000 -«-

ИХ1401-200 200 60 160 260 400 40 200 2100-2200 0,08 1000 -«-

ИХ1607-0,5 0,5 - - - 1 0,1 - 1/675 100 0,03 15-104 = 24 -/50x50x21

ИХ 1607-2 2 - - - 4 0,5 - 300 0,03 -«- -«-

ИХ 1607-4 4 - - - 8 1 - 300 0,03 -«-

ИХ 1607-10 10 - - - 20 3 - 600 0,03 -«-

ПХ1607-20 20 - - - 40 6 - 900 0,03 -«-

ПХ1607-50 50 - - - 100 20 - 1500 0,03 -«- -/100x50x29

ПХ1607-100 100 - - - 200 30 - 1500 0,03 -«-

ПХ1607-200 200 - - - 400 60 - 4000 0,03 -«-

ПХ1700-2 2 24 25 26 2 0,1 - 1/670 35-80 0,1 312,5-2500 -«- 550/97x75x30

ПХ1700-10 10 30 35 40 8 0,5 - 50-110 0,08 -«-

ПХ1700-20 20 40 50 60 16 1,5 - 45 - 320 0,08 -«-

НХ1700-50 50 45 70 95 40 3 - 55 - 570 0,08 -«-

НХ1700-100 100 70 120 170 80 6 - 60 - 740 0,08 -«-

в

Фото 7. Лазерная система центрировки валов и геометрических измерений Еаяу-Ьаявг: а - характер установки лазерных измерительных блоков на валу; б - дисплей системы; в - работа с системой

>а

я

ч

щ

а

щ

3 со я

4

0 со а ч а я

1

<й

я

ч

а

щ

3

я

£

ческих параметров труб в процессе производства [17] (фото 8) предназначена для автоматического сплошного контроля в поточном серийном производстве труб на соответствие заданным геометрическим параметрам. Принцип работы устройства ФОТОН 1200 основан на измерении геометрических параметров в одном и том же сечении при вращательно-поступательном движении контролируемого изделия. При этом программа устройства настраивается на необходимый шаг сканирования с учетом контролируемого типоразмера. Имеется встроенная функция сигнализации о дефекте. Система позволяет контр-

олировать прямолинейность оси трубы и в случае ее изгиба — слежение за огибающей, осуществляя мониторинг и анализ геометрических параметров объекта: радиус кривизны и длину линейного перемещения. Диаметр контролируемых изделий 10 — 1200 мм, частота сканирования 1 кГц, погрешность измерения диаметра поперечного сечения 0,1 мм при амплитудах биения до 20 мм, шероховатость цилиндрической поверхности изделия не более Rz = 40 мкм, диапазон рабочих температур -1... + 45° С. Портативный лазерный прибор измерений и анализа внутренних напряжений в материале РЬо1;о81;ге88

п

Фото 8. Лазерная установка ФОТОН 1200 бесконтактного контроля геометрических параметров труб в процессе производства

LF/Z-2 [18] (фото 9) фирмы Vishay Intertechnology Inc. (США) с лазерным указателем направления и с использованием поляризованного света определяет направление развития внутренних напряжений и их амплитуду. Видеоизображение напряжений и их количественные характеристики могут быть переданы в персональный компьютер.

Для бесконтактного быстрого измерения вибраций может быть использован цифровой виброметр PDV-100 фирмы Polytech GmbH (Германия) [19]. Прибор обеспечивает бесконтактное измерение скорости вибрации поверхностей методом лазерной допплеровской виброметрии (ЛДВ). Прибор обеспечивает измерение скорости в диапазоне частот 0 — 22 кГц; количество диапазонов измерения мгновенной скорости

— 3, максимальная скорость от ±20 до ±500 мм/с, диапазоны измерения скорости 5, 25 и 125 мм/с/В, разрешение по скорости от <0,05 до <0,3 мкм/с, расстояние до измеряемого объекта от 0,2 до 30 м, выходной сигнал — цифровой и аналоговый, лазер имеет 2 класс безопасности, масса прибора 2,6 кг, габариты 300*53* 129 мм, напряжение питания = 11,5 — 14,5 В, энергопотребление до 15 Вт, диапазон рабочих температур + 5... + 40° С. Информация представляется на жидкокристаллическом дисплее. Аналоговый выходной сигнал служит для регистрации временной зависимости мгновенной скорости и для обычной аналоговой обработки. Цифровой сигнал позволяет почти без по-

Фото 9. Прибор PhotoStress LF/Z-2: а -на треноге;

б - удерживаемый в руке

терь передать данные на современные измерительные приборы и анализаторы спектра.

Допплеровский лазерный виброметр Type 8329 фирмы Bruel and Kjaer [20] (фото 10) выполняет аналогичные функции. Диапазон измеряемых скоростей: от 65 мкм/с до 425 мм/с, порог шумов не более 0,4 мкм/с/Гц0,5 для средней полосы частот 12,5 кГц, рабочий диапазон частот <0,1 Гц — 25 кГц, рабочая дистанция от 0,4 до 25 м; свыше 25 м используется зеркальный отражатель, разрешение 1 мм на дальности 10 м, точность измерений менее 1%, лазер: гелио-неоновый, длина волны 0,6328 мкм, мощность излучения менее 1 мВт, 2 класс безопасности, габариты 75*175*350 мм, масса 3,7 кг, питание =12 В или ~110 — 230 В, 50 —

Фото 1Q. Портативный цифровой виброметр Type S329

60 Гц, энергопотребление 15 ВА, диапазон рабочих температур +5... + 35° С. Лазерный детектор метана и других газовых смесей LaserMethane mini (LMm) SA3C31A (фото ЇЇ) [21] фирмы ПЕР-ГАМ предназначен для дистанционного детектирования метана, а также других газовых смесей, содержащих метан (природный газ или подобные газы). Он позволяет быстро детектировать утечки газов путем наведения лазерного луча на интересующую область. Принцип действия LMm основан на свойстве метана поглощать инфракрасное излучение лазера на определенной длине волны. Лазерный луч, направленный на объекты контроля (газовые трубы, потолок и пр.), частично отражается. Устройство принимает этот отраженный поток излучения и измеряет степень его поглощения. Последняя пересчитывается в приборе в плотность метана в зондируемом слое газа (ppm-м; ppm — part per million «число частей на миллион»). Если толщина слоя газа L, то плотность метана в ppm, умноженную на L, называют плотностью метана в слое газа (ppm-м). Характеристики LMm: пределы измерений: 1*5*104 ppm-м, точность измерений: ±10% в диапазоне от 100 до 104 ppm-м, скорость измерений 0,1 с,

Фото 11. Лазерный детектор метана и других газовых смесей LaserMethane mini SA3C31A

расстояние измерений: от 0,3 до 30 м; от 0,5 до 100 м (с отражателем), время непрерывной работы более 5 ч (при 25°С), класс защиты лазерного целеуказателя

— 2, измерительного луча — 1, габариты 70*179*42 мм, масса — не более 0,6 кг (включая батарею), диапазон рабочих температур -17... + 50° С.

LaserGas II (фото 12) [22] фирмы НПК ОЛЬДАМ использует однолинейную лазерную спектроскопию для непрерывного измерения концентрации газа на месте при контроле технологических процессов и выбросов. Прибор обеспечивает выбор одной линии поглощения из имеющихся баз данных, отсутствие помех от других газов, температурную настройку лазерного диода на точное попадание в центр линии поглощения, сканирование длины волны лазера по току, определение линии поглощения, расчет концентрации газа по размеру и форме линии поглощения. Прибор имеет предел измерения метана 0,15 ppm, фтористого водорода 0,015 ppm, хлористого водорода 0,05 ppm, окиси углерода 30 ppm, сероводорода 3 ppm. Оптическая длина пути составляет 0,5

— 15 м, время реакции 1 — 2 с, дрейф диапазона <4%, дрейф нуля < 2% диапазона, рабочий диапазон температур -20.+ 50° С. Блок передатчика имеет массу 6,2 кг, габариты 365*270*310 мм, блок приемника — 3,9 кг, 355*120*120 мм, блок питания — 1,6 кг, 180*85*70 мм. Напряжение сети ~10 — 240 В, 50 — 60 Гц, энергопотребление менее 25 Вт.

Окончание в № 1 за 2012 год.

Фото 12. Лазерный газоанализатор LaserGas II

Литература

Ї. AMATA. Лазерный измеритель скорости с фотофиксацией. Проспект ЗAО «Стинс Коман». - М., 2QQ9.

2. Лазерный измеритель скорости движения, транспортных средств с фотофиксацией AMATA. Проспект фирм. ЗAО «Стинс коман» совместно с НИИ «Техноимпорт». - М., 2QW.

3. Лазерный измеритель скорости и. дальности с фотофиксацией и идентификацией ТСЛИСД-2Ф. Проспект ФГУП НИИ «Полюс» им. М.Ф. Стельмаха. - М., 2QW.

4. Волков В.Г. Малогабаритные лазерные дальномеры. /Специальная, техника, 2QQ7. - № S. - С. 2 - Ї3, № 6. - С. 2 - ЇЇ.

5. Волков В.Г. Переносные и возимые лазерные дальномеры. /Специальная, техника, 2QQ8. - № Ї. - С. 2 - 7, № 2. - С. 2 - Ї5.

6. Лазерный дальномер ДЛ-Ї (высотомер). Проспект, фирмы. «С^Т-Р». - М., 2QQ8.

7. Laser Distance Meter LDM 4Ї/42. Проспект фирмы JENOPTIK Laser Optik Systeme GmbH, Германия, 2QQ9.

8. Laser Distance Meter LDM 3QЇ. Проспект фирмы. JENOPTIK Laser Optik Systeme GmbH, Германия, 2QQ9.

9. Laser Doppler Instrument LDI25Ї. Проспект фирмы. JENOPTIK Laser Optik Systeme GmbH, Германия, 2QQ9.

W. Лазерные измерители скорости и длины. ЛИС-4 и ЛИС-S. Проспект ГНЦ НИИТеплоприбор. - М., 2QW.

ЇЇ. Лазерные дальномеры optoNCDT ILR. Проспект фирмы. VICRO-EPSILON MESSTECHNIK GmbH and CO. KG, Германия, 2QQ9.

Ї2. Лазерный трекер API Tracker 3 Проспект фирмы. Automated. Precision Europe B.V., Нидерланды, 2QQ7.

Ї3. Лазерные допплеровские измерители ЛИС-4 и ЛИС-S. Проспект фирмы. ГНЦ НИИТеплоприбор. - М., 2QQ7.

Ї4. Лазерно-оптическая, измерительная, система optoNCDT Ї7QQ. Проспект фирмы. Vicro-Epstion Messtechnik GmbH and. Co.Германия, 2QW.

Ї5. Миниатюрный лазерный микрометр optoCONTROL Ї2QQ. Проспект фирмы. Vicro-Epstion Messtechnik GmbH and. Co.Германия, 2QW.

Ї6. Системы, центрировки валов и геометрических измерений. Проспект фирмы. ВAСT (ВиброAкусmические Системы, и Технологии). - С-Пб., 2QW.

Ї7. Лазерная установка ФОТОН Ї2QQ бесконтактного контроля геометрических параметров труб в процессе производства. Проспект, фирмы. Votum. - М., 2QW.

Ї8. Photostress. FuII-FieId. Solutions for Stress Analysis Testing. Проспект фирмы. Vishay Intertechnology Inc., СШA, 2QQ7.

Ї9. Портативный цифровой виброметр PDV-WQ фирмы. Polytech GmbH, Германия, 2QQ7.

2Q. Laser Doppler Vibrometer Type 8329. Проспект фирмы. BmeI and. Kjaer, Дания, 2007.

2Ї. Лазерный детектор метана и других газовых смесей LaserMethane mini SA3C3ЇA. Проспект фирмы ПЕР^М. - М., 2QW.

22. Лазерный газоанализатор LaserGas II. Проспект, фирмы. НПК ОЛЬДAM. - М., 2QW.

її