CN107607050A - 激光测厚装置 - Google Patents

Abstract

本发明激光测厚装置，包括激光模块、接收镜头、反射镜、测量模块、外围驱动电路以及线阵CCD，该外围驱动电路驱动该激光模块发出一主动光，投射至待测物体上，形成第一反射光和第一折射光，第一反射光被接受镜头接收并经该反射镜反射，聚焦于该线阵CCD的第一位置上；第一折射光在该待测物体内部的下表面发生反射，形成第二反射光，第二反射光于待测物体内部的上表面发生折射，形成第二折射光，第二折射光被该接受镜头接收并经该反射镜反射，聚焦于该线阵CCD的第二位置，而待测物体的厚度为第一位置和第二位置之间的像素距离所对应的实际距离。本发明激光测厚装置的测量范围大，测量精度准确、且测量速度快。

Description

激光测厚装置

技术领域

本发明涉及测厚装置领域，尤其涉及一种基于激光三角测距法测量玻璃厚度的装置。

背景技术

在人类的日常生活中，测量占据了举足轻重的地位。在传统测量领域里，厚度测量基本是以卡尺、千分尺等接触式测量为主，但在玻璃厚度测量的过程中，接触式测量难免会造成玻璃表面划伤，测量不准等问题。随着科学技术和工业生产的高速发展，人们对测量要求也越来越高，并开始向着高速、高精度、小型化、智能化等方面发展，尤其是在科技高速发展的今天，对零件尺寸测量精度要求越来越高。

基于线阵CCD的非接触式光学测量方法相对于传统的的测量方法，如接触测量、超声波测量、X射线测量等，具有非接触、精度高、响应速度快、适应性强、功耗低等特点，在质量控制领域得到了广泛的应用。因此对非接触式光学测量的精度要求也越来越高。而传统的非接触式光学测量方法的测量精度主要取决于CCD的像元大小，易于受到CCD像元大小的限制，通过提高CCD像元来提高测量系统的测量精度的代价相当高昂，为此人们提出了用图像处理软件算法来提高测量精度的亚像素光斑中心定位技术。但是图像处理算法由于执行速度慢，实时性差，难以应用于实时在线测量中，不利于应用于实际生产中。

例如，申请号201410609357.X的中国发明专利申请公开了一种改进的紧凑型精密激光三角测距仪，仪器本体内的激光束经过汇聚镜片和激光反射镜反射后，倾斜汇聚到设于仪器本体外的样品表面，样品表面的反射光经过成像反射镜的反射后形成与准直激光束平行的成像光束入射到成像镜片组，最后成像光束投射在图像传感器上，和传统激光三角仪相比有效减小了仪器尺寸，使激光三角仪适合狭小测量空间的要求。但是在测量过程中，由于此仪器测量的量程小，针对市场上出现的各种厚度的玻璃，其仅适合较薄玻璃的测量，测量范围小，同时，也无法进行精密位移的测量，精度较低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种量程大、测量精度高且占据空间小的激光测厚装置。

本发明解决上述现有技术的不足所采用的技术方案是：

一种激光测厚装置，用于测量一待测物体的厚度，包括仪器本体，该仪器本体包括一激光模块、一接收镜头、一反射镜、一测量模块以及一外围驱动电路和一线阵CCD，该外围驱动电路驱动该激光模块发出一主动光，该主动光以一倾斜角投射至该待测物体外部的上表面，形成第一反射光和第一折射光：该第一反射光被该接受镜头接收并经该反射镜反射，聚焦于该线阵CCD的第一位置上；该第一折射光在该待测物体内部的下表面发生反射，形成第二反射光，该第二反射光于该待测物体内部的上表面发生折射，形成第二折射光，该第二折射光被该接受镜头接收并经该反射镜反射，聚焦于该线阵CCD的第二位置；该测量模块电性连接该外围驱动电路，对该线阵CCD的任意像素进行标定，确定其实际距离；该待测物体的厚度为该第一位置和该第二位置之间的像素距离所对应的该实际距离。

特别地，该激光测厚装置上还设有一信号观察软件，安装时，调整该激光测厚装置直至该信号观察软件上出现正常图形，再进行测量。

特别地，该主动光的倾斜角不等于90度。

本发明的有益效果是，由于本发明激光测厚装置，包括激光模块、接收镜头、反射镜、测量模块、外围驱动电路以及线阵CCD，且激光模块、接收镜头、反射镜以及线阵CCD以相应的位置关系放置，使得该投射在待测物体上的主动光经设定的光路聚焦在线阵CCD上的两个不同位置，从而这两个位置之间的标定距离就是待测物体的厚度，因此本发明激光测厚装置的测量范围大，适合绝大多数厚度物体（玻璃）的测量，同时具有测量精度准确、测量速度快的优点。

附图说明

图1为本发明激光测厚装置的一个实施例的示意图。

图2为本发明激光测厚装置的光路图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

请参阅图1，为本发明激光测厚装置的示意图，如图所示，该激光测厚装置1用于测量一待测物体的厚度，该激光测厚装置1包括激光模块11、接收镜头12、反射镜13、线阵CCD14、测量模块（图未示）以及外围驱动电路（图未示），于本实施例中，该接收镜头12与该反射镜13呈45°角放置，该线阵CCD14与该反射镜呈90°角放置，如此放置可减小体积，微调反射镜角度可使得该激光模块11发出的主动光投射至待测物体后经上述光路投射于该线阵CCD14上。

请参阅图2，为本发明激光测厚装置的光路图，如图所示，本发明的测厚过程如下：

在对待测物体进行测量时，首先需要标定：

测量一已知厚度的玻璃，得到一测量值，与真实厚度值相除得到一个转换系数，后续测量其他对象时会自动将其测量值乘以转换系数，输出真实厚度值。

另外，还需对该激光测厚装置进行安装调整：

于本实施例中，该激光测厚装置上还设有一信号观察软件，安装时，调整该激光测厚装置1直至该信号观察软件上出现正常图形，再进行测量。

测量时，该外围驱动电路驱动该激光模块11发出一主动光21，该主动光21以一倾斜角α投射至该待测物体3外部的上表面，形成第一反射光211和第一折射光212：该第一反射光211被该接受镜头12接收并经该反射镜13反射，聚焦于该线阵CCD14的第一位置A处；与此同时，该第一折射光212在该待测物体3内部的下表面发生反射，形成第二反射光213，该第二反射光213于该待测物体3内部的上表面发生折射，形成第二折射光214，该第二折射光214被该接受镜头12接收并经该反射镜13反射，聚焦于该线阵CCD14的第二位置B处；由于已对该线阵CCD14进行了标定，确定其任意像素的实际距离，因此，该第一位置A和该第二位置B之间的像素距离所对应的该实际距离即为该待测物体3的厚度。

于本实施例中，该倾斜角α为45°，需要特别注意的是，本发明的任意实施例中该倾斜角α不等于90度，即：该主动光不能够垂直投射在该待测物体3的表面。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (3)

1.一种激光测厚装置，用于测量一待测物体的厚度，包括仪器本体，该仪器本体包括一激光模块、一接收镜头、一反射镜、一测量模块以及一外围驱动电路，其特征在于，该仪器本体还包括一线阵CCD，该外围驱动电路驱动该激光模块发出一主动光，该主动光以一倾斜角投射至该待测物体外部的上表面，形成第一反射光和第一折射光：

该第一反射光被该接受镜头接收并经该反射镜反射，聚焦于该线阵CCD的第一位置上；

该第一折射光在该待测物体内部的下表面发生反射，形成第二反射光，该第二反射光于该待测物体内部的上表面发生折射，形成第二折射光，该第二折射光被该接受镜头接收并经该反射镜反射，聚焦于该线阵CCD的第二位置；

该测量模块电性连接该外围驱动电路，对该线阵CCD的任意像素进行标定，确定其实际距离；

该待测物体的厚度为该第一位置和该第二位置之间的像素距离所对应的该实际距离。

2.根据权利要求1所述的激光测厚装置，其特征在于，该倾斜角不等于90度。

3.根据权利要求1所述的激光测厚装置，其特征在于，该激光测厚装置上还设有一信号观察软件，安装时，调整该激光测厚装置直至该信号观察软件上出现正常图形，再进行测量。