分析起重机激光检测仪的研制

　　随着我国经济的不断发展，作为我国重要基础设施之一的起重机越来越多地应用于我国各行各业中，起重机检测工作也随之变得越来越重要。传统的起重机检测工作，一般是采用人工或机械方式，对起重机进行测量，以求得到起重机各零部件的实际尺寸。这种方法虽然简单、方便，但是由于在进行检测时，由于受环境条件和人为因素影响较大，从而使得检测结果并不准确。为了解决这一问题，人们逐渐意识到了采用计算机技术来对起重机进行在线检测的重要性。激光测距仪是一种具有较高精度的测距仪器，其价格相对较低、体积小、重量轻、精度高。

　　1.激光检测仪意义

　　与传统的起重机检测技术相比，激光测距仪具有以下几个优势：

　　(1)精度高。激光测距仪一般采用最小二乘法原理对距离进行测量，因此能够将测量结果的误差控制在较小的范围内;

　　(2)非接触测量。由于激光测距仪采用最小二乘法原理，因此能够将测量过程中的接触性因素避免掉。与传统的起重机检测技术相比，激光测距仪能够避免接触性因素对测量结果产生的影响;

　　(3)实时在线测量。与传统的起重机检测技术相比，激光测距仪能够在线测量，具有较高的实时性，因此能够实现对起重机进行实时在线检测;

　　(4)易于实现自动化。激光测距仪能够通过自动控制技术实现对起重机各零部件之间距离的自动测量与计算。传统的起重机检测技术是一种复杂的机械运动控制系统，需要专门人员在现场对起重机进行操作。这一过程不仅费时费力且耗费人力和物力。

　　因此，基于激光测距技术对起重机进行在线检测是一种较好地解决方案。本文主要针对基于激光测距技术的起重机在线检测系统展开研究。该系统利用高精度的激光测距仪代替了传统的起重机检测中使用机械或人工方式进行测量所产生的误差和不足;利用该系统对起重机进行实时在线检测，对保证起重机正常运行具有重要意义。

　　2.系统组成

　　本系统由激光测距仪、数据处理软件、下位机三部分组成，其中下位机包括主控计算机、数据采集卡和光电开关。上位机主要功能是完成对激光测距仪的控制，同时完成对数据的处理，并将处理后的数据传输到下位机。其中，主控计算机是整个系统的核心，采用PC+工控机的结构形式。

　　采用PC+工控机的结构形式，主要是为了节省成本、提高系统集成度和数据处理效率。PC+工控机的结构形式，可以将工控机作为上位机的主机，同时可以实现与激光测距仪进行通信、控制、数据处理和显示等功能。采用PC+工控机的结构形式，主要是为了解决工控机与上位机之间传输数据时速度慢、易丢包等问题。

　　在实际使用中，需要将PC+工控机的结构形式和上位机相结合，以达到既能快速传输数据又能快速显示数据的目的。针对激光测距仪，采用光电开关作为输入端。光电开关是一种可以将微弱电信号转化为光信号的器件，能够将微弱电信号转换为光信号。当激光测距仪通过光电开关后，光电开关就会将光信号转化为电信号。利用光电开关，可以实现对激光测距仪的控制以及对数据进行采集和处理。光电开关与PLC相结合可以实现对PLC指令的采集、执行等操作。PLC采用可编程控制器，具有较强的可靠性和稳定性。

　　在系统设计中，针对激光测距仪所使用的光源和光学系统等进行了合理选择。选择合适的光源可以提高测量精度;选择合适的光学系统可以提高激光测距仪的使用寿命和稳定性;合理选择光源和光学系统还能使测量更加准确、可靠。

　　3.激光测距原理

　　在激光测距过程中，被测物体与激光之间的距离是决定测量精度的重要因素。根据激光测距原理，可以将激光测距分为脉冲式、回波式和吸收式三种类型。脉冲式激光测距的工作原理是：利用激光测距仪发射一定数量的激光束，通过测量激光束与目标之间的距离来计算被测距离，这种测量方法的优点是测得的距离精度高、范围广，且不需要接触被测物体。但这种方法存在以下问题：

　　(1)由于受大气散射以及其他环境因素的影响，如果被测距离过近或者激光束之间存在一定夹角，那么测量结果就会受到影响;

　　(2)激光束会由于各种原因而发生偏移，如激光器或接收装置的安装角度、运动速度等原因;

　　(3)被测物体表面对激光有吸收作用，造成测量误差。回波式激光测距的工作原理是：当发射激光束后，在接收端产生与发射相同频率的回波信号，并记录其相位差。根据回波信号的相位变化，可以计算出被测距离。回波相位差与发射频率、接收频率、被测物体表面光学特性等有关。因此，要想获得精确的测量结果，就必须要准确测量出回波相位差。

　　在实际应用中，由于外界环境因素影响和激光本身特性原因等因素影响，回波相位差会产生偏差。为了提高测量精度，一般在实际测量过程中会采用高精度的时钟和测量仪器来减少外界环境因素影响。吸收式激光测距是利用某种介质吸收激光后产生一个与入射激光频率相同且反向的回波信号来计算目标距离的方法。

　　因此，这种测距方法只能用于特定波长范围内的目标距离测量，不能用于其他波长范围内目标距离的测量。此外吸收式激光测距对温度和湿度较为敏感，在温度过低或过高时会影响到测量精度。

　　结束语：

　　综上所述，(1)在分析起重机激光检测系统的整体结构之后，对其硬件部分进行了详细介绍。其中包括激光测距仪、数据采集卡以及计算机等，对各部分的功能进行了介绍。(2)对软件部分进行了详细说明，包括激光测距仪和计算机之间的通信软件、计算机和数据采集卡之间的通信软件以及数据处理软件，并详细介绍了相应的操作流程。(3)针对起重机激光检测系统中存在的问题进行了讨论，并提出了解决方案，以便于对起重机激光检测仪的进一步研究。(4)对起重机激光检测仪进行了实验测试，在此基础上提出了相应的改进建议。在实验过程中发现，起重机激光检测系统中存在的问题是可以通过增加一些辅助设备来解决的。

　　参考文献：

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