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FSFレーザ
 
高精度光計測 FSFレーザとは

近年、3Dレーザ計測技術の開発・発展は著しいものがあり、その特性(計測対象の空間的再現性に優れる、非接触・遠隔地からの計測が可能など)により、幅広い分野で活用されています。しかし、実際の応用においては、mm単位の高精度な結果が要求される場面では、所期の要求を得ることが難しい場合が多いのが現状です。
FSFレーザとは、周波数シフト帰還型レーザー(Frequency-Shifted Feedback Laser; FSF Laser)を光周波数領域リフレクトメトリ(OFDR)法に適用することで、近距離から100km超の超距離まで100μm(0.1mm)程度の高精度光計測を可能にした機器です。
精度検証実験では、、プリズム設置による距離計測実験において、500mで100μm(0.1mm)の精度が確認され、さらに、3次元形状計測実験においても、高精度の3次元データ取得が可能であることが確認されました。 今後、広い作動範囲と高い計測精度により、土木分野や大型製造分野など、幅広い分野での活用が可能です。


FSF
高精度レーザスキャナ
※本技術は、東北大学電気通信研究所 伊藤弘昌研究室と褐電製作所の共同開発であり、科学技術振興機構(JST) 独創的シーズ展開事業(平成14年度)の委託費を受けました。



FSFレーザの特徴

・高精度計測が可能(計測精度は計測距離に依存せず、100μm程度)
・広い作動範囲と計測精度の実現により、様々な用途に利用が可能
 [用途]
   トンネル、橋などの土木構造物における挙動計測
  飛行機、造船、車などの大物製造ライン
  彫刻、電子回路など複雑な物体の3次元形状計測



FSFレーザ機器構成
 
名称
高精度レーザスキャナ各部名称
[機器構成]
 ・高精度レーザスキャナ
 ・光ファイバ
 ・パソコン

機器構成


機器構成


FSFレーザの測定原理
 
周波数シフト帰還型レーザー(FSFレーザ)は、超高速で線形の周波数チャープ(変化)光源です。つまり、FSFレーザには、時間に比例して、瞬時周波数が変化する(チャープする)成分が、共振器縦モード周波数ごとに存在し、これを光周波数領域リフレクトメトリ(OFDR)法に適用すると、共振器縦モード間隔内に複数のビート周波数を得ることができ、高精度の距離計測が可能となります。
原理
FSFレーザのチャープ周波数出力
(τRT:共振器周回時間、νs:共振器周回に光波の受ける周波数シフト、νo:種光の発生周波数)

原理
OFDRの基本構成
周波数チャープ光をプローブ光と参照光の2つの光波に分割し、干渉計光路差を与えて再び合成し、これを光検出器で観測すると、その光路差に比例したビート周波数が得られます。
 

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