项目要求: 切割设备的工作激光为不可见的红外激光,由激光器发出后,通过两个反射镜经过大约100米的距离到达工作表面(请参考附图1).由于此激光是不可见的红外激光,如何在100米的距离外保证定位精度,需要采取特殊的校准措施.同时,由于此激光对人体会产生伤害,如何在近100米的不可见光路中尽量保证工作人员的安全,也是一个重要的问题.

瑞士ILEE公司的PSD-01工业激光准直系统是专门用来进行工业设备的准直校对的.该系统包括一个可见激光发射器和一个接收器,可以分别固定在设备不同的工作部件上,在记忆了准直状态后,可以通过控制软件自动测量偏移量以校准设备.技术人员希望PSD-01能够实现上述设想.

问题及解决方案:
1. PSD-01的标称工作距离是25米(人眼安全),标称精度为10微米. 由于要达到100米的工作距离,ILEE的技术人员专门调整了激光器,提高了功率以达到100米.但是由于功率的提高是光束超过了国际人眼安全标准,操作人员必须佩戴防激光眼镜进行操作.
2. 为使两束激光尽可能平行,专门设计一个由两个座孔的基座,可以同时安装红外激光器和PSD-01的激光发射器.两个座孔都可以进行调节.
3. 由于要经过两个镜面的反射,镜面的平面度将对激光的漫射产生影响,并直接影响测量精度.因此,要求尽量选择高品质的反射平面.
4. 由于距离远,激光的角度偏差会产生明显的影响.通过将激光发射器延主轴旋转,可以通过控制器的读数计算出理论轴心位置.调整接收器确定实际轴心,并作为后续读数的基准.由于距离远,而接收器的工作面积相对较小,超限的角度偏差会使激光偏离接收器而无法获得数据.因此需要细致的调整.
5. 由于温度会导致激光的出现热偏移现象,因此如果在读数时温度发生变化,会产生相应误差.为避免这种误差,在进行测量工作前应该先让激光器处于稳定工作状态.

解决方案:

前提: 不可见的红外激光具有稳定的频率并且功率不是很大(或者在校对测量时使用降低功率的虑镜). 其难点在于预先需要校准红外激光使其到达100米以外的有效接收区域.为了达到准直的目的,需要专门设计一个承载基座,将红外激光器和PSD的激光发射器同时安装在不同的孔位上,并且红外激光器的位置和PSD发射器的位置可以互相交换.

以上介绍只是前期方案,具体的实现依据应用方案的精度,激光频率,功率,工作方式,设备情况等需要进行许多十分具体的调整和设计.