Die traditionelle Lasertriangulationsmessung kann nur die axiale Entfernung messen, und die laterale Auflösung wird von der Mikrostruktur der Oberfläche beeinflusst, wobei die Messgenauigkeit typischerweise im Mikrometerbereich liegt. Um den Anwendungsbereich in der industriellen Hochpräzisionsmessung zu erweitern, wurde eine Methode zur synchronen zweidimensionalen orthogonalen Messung der lateralen Geschwindigkeit eines sich bewegenden Körpers und der axialen Oberflächendistanz vorgeschlagen sowie eine axiale Distanzmessmethode mittels Kantenerkennung, die nicht von Specklerauschen beeinflusst wird. Die Studie kombiniert das Scheimpflug-Gesetz, dem direkte Lasertriangulationssensoren folgen, und konstruiert theoretisch ein Abbildungsmodell der Beziehung zwischen der lateralen Bewegung des Messobjekts, den axialen Oberflächenunebenheiten und den Veränderungen der Bildfleckmerkmale. Auf algorithmischer Ebene, basierend auf geometrischer Optik und dem Speckleffekt, wird die digitale Bildkorrelation eingeführt, um Verschiebungen der Speckle-Textur zu erfassen, und zusammen mit dem Canny-Operator und dem Zernike-Subpixel-Kantendetektionsalgorithmus wird die dynamische Änderung der Fleckkante in Echtzeit lokalisiert, wodurch eine synchrone Messung der lateralen Geschwindigkeit und der axialen Position der bewegten Oberfläche realisiert wird. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass der relative Fehler und die relative Unsicherheit auf bis zu 10^-4 gesenkt werden können, die laterale Auflösung basierend auf Kantenerkennung um eine Größenordnung verbessert wird und die Messgenauigkeit submikronisch erreicht. Diese Methode erweitert die Mess- und Anwendungsdimensionen von Lasertriangulationssensoren und kann technische Unterstützung für die Untersuchung dynamischer Verhaltensweisen mehrfreiheitsgradiger Maschinen und der Hydrodynamik bieten.

Lasertriangulation;zweidimensionale orthogonale Messung;Speckleffekt;digitale Bildkorrelation;Kantenerkennung