激光位移传感器驱动的面角度非接触测量装置研究与精度评估

本篇论文主要探讨了基于激光位移传感器的面角度测量技术的研究。随着面角度在工业制造、精密机械以及光学设备等领域中的重要性日益凸显，传统的接触式测量方法已无法满足现场测试的高精度需求。作者针对这一挑战，设计并构建了一种非接触式的面角度测量装置，利用激光位移传感器的漫反射特性，实现了对平面角度的精确测量。 首先，论文介绍了研究背景，指出激光位移传感器因其高精度、抗干扰性强和非接触的优点，被选作研究核心。研究者通过将激光位移传感器与三坐标测量机（CMM）和位置敏感探测器相结合，开发出一种空间坐标化的标定方法，确保传感器能够在三维空间中准确捕捉到角度变化。这种方法确保了测量模型的建立，提高了测量的精度和稳定性。 在不确定度评估方面，作者采用了蒙特卡洛法，这是一种统计方法，通过大量模拟实验来估算测量结果的随机误差。结果显示，在±25°的测量范围内，该装置的不确定度范围为U=0.044°~0.046°（置信度k=2），这表明测量结果具有很高的可信度。 性能验证试验、重复性试验和稳定性试验是评价测量装置性能的关键步骤。在±25°的测量条件下，装置的绝对测量示值误差控制在0.036°之内，重复性误差低于0.004°，而稳定性误差仅为0.021°。这些数据证明了装置在实际应用中的高精度和稳定性。 本文的研究成果对于提升面角度的非接触测量技术具有重要意义，特别是在需要频繁或高精度测量的场景下，如光学系统校准、机械部件角度调整等。由于其准确性、可靠性和非破坏性，这种基于激光位移传感器的面角度测量装置有广阔的应用前景，为相关领域的生产实践提供了有力的技术支持。