CN107607056A - 激光形貌检测器 - Google Patents

Abstract

公开了一种激光形貌检测器，主要用于检测物体的形貌，特别是在有强烈的环境光干扰的条件下使用。所述激光形貌检测器包括激光器，成像镜头，光斑探测器，摆动回转轴，摆动驱动器，摆角检测器，必要的光投射反光镜，以及信号处理器。采用激光束扫描被测物体，获得其形貌上点的位置信息，提高了抗环境光干扰性能、降低激光功率。由于处理信息简化为对点位置的判断，可以简化信息处理程序，实时性强、可靠性高。

Description

激光形貌检测器

技术领域

本发明涉及一种物体形貌检测设备，尤其涉及用激光束进行物体形貌检测的设备。

技术背景

目前，常常采用通过棱镜把激光束扩散成一个薄的激光面，再投射到被检测物体上去，使被检测物体表面形成一条亮线的方法检测物体的形貌，根据三角测量原理得到被检测物体表面形貌。这样的物体形貌检测装备的缺点是，抗环境光干扰能力差，为了在有强烈的光干扰，如直射的阳光、焊接电孤光照射，就必须有很高的激光功率要求，才能获得足够高的信噪比，而且图像处理复杂，实时性差、可靠性低。

另一方面，目前也常根据三角测量原理，用激光束检测物体上某一点的位置。而通过对多点的位置检测，也可以实现对物体形貌的检测。采用激光束进行探测的优点是激光能量集中，对激光功率要求小，抗干扰能力就强。此外，由于每次处理信息把前述方法中的图形分析简化为对点的位置的判断，可以大大简化信息处理程序，实时性强、可靠性高。本发明公开了一种采用激光束检测物体形貌的解决方案。

发明内容

本发明提供一种激光形貌检测器，解决方案是：利用激光束检测物体形貌，所构建成的形貌检测器的特点是，包括一个发射细激光束的激光器、一个成像镜头、一个光斑探测器、一个摆动回转轴、一个摆动驱动器、一个摆角检测器、一个信号处理器。

激光器发射细激光束，其内部，简单地可以是一个半导体激光管，也可以进一步包括聚焦元件等提高光束准直性能的光学部件，还可以包括光强驱动控制线路等。

光斑探测器可以是能够根据光电原理将光斑位置检测出来的任何器件，例如，可以是CCD感光器件、CMOS感光器件、PSD等多种器件。特别地，光斑探测器可以是线阵CCD感光器件、线阵CMOS感光器件，是仅具有单排、或仅少量几排光敏感单元的线阵型元件，可以更大程度地降低信息处理的开销。目前，如果光斑探测器采用面阵型元件，也可获得器件型号丰富可选的利益，而且即使是采用这样面阵型元件，信息处理的开销也会比处理一幅带有面激光形成的条纹的画面要简单许多，信息处理速度更快，解决工程问题的应用范围也更广。

激光束所在直线与成像镜头的主光轴共面，并且在光斑探测器中，在与该平面的交线上，至少排列着一排感光单元。为了后续描述方便，称该面为光学平面。

将激光束投射到被检测物体上，假设激光束向下照射，当激光束在不同高度上遇到被检测物体时，形成一个漫反射的光斑，称其为物光斑。物光斑漫反射的光线，有一部分经过成像镜头，聚焦在光斑探测器上成像而形成一个光斑，称其为像光斑，是对应于物体上的物光斑的像。由光斑探测器产生对应于像光斑位置信息的光电信号；通过对光敏感的光斑探测器得到像的位置，这一信息进一步通过信号处理器，与激光器投射方向、成像镜头主光轴方向、光斑探测器位置等信息结合，就可以解算出被检测物体上所照亮的物光斑位置的高度信息了，因此构成了一个位置检测系统。

激光器，或激光器与准直光学部件，构成光发射系统；成像镜头与光斑探测器构成光接收系统。进一步，把这两个系统形成的整体，亦即上述位置检测系统，绕着一个固定的轴线摆动，就可以使激光束扫描被侧物体，使物光斑布满被测物体与光学平面的交线，从而实现轮廓检测。

摆动驱动器驱动所述位置检测系统进行整体摆动，摆角检测器检测摆动的转角；摆动驱动器与摆角检测器可以分别设置在该整体两端，或者都设置在该整体的同一端，视应用环境需要而定。

特别地，设计上可使摆动轴线位于所述光学平面内，这样可以获得信号处理器的解算模型简单、原理误差小的利益。

为了后续描述方便，定义摆动回转轴的轴线为Y坐标轴，其方向由发射激光一侧指向接收漫反射激光一侧。

信号处理器接收前述光电信号、摆角检测器监测到的对应的转角信号，并将这两种信号与激光器投射方向、成像镜头主光轴方向、光斑探测器位置、各相关器件之间的角度关系等信息结合，解算出被检测物体受照射点的位置信息。通过测得一系列点的位置，实现对物体形貌的检测。

该方案的优点是，可以直接利用现成的激光位置检测器构建所需的形貌检测器。

由于激光束所在直线与成像镜头主光轴必须呈一个角度，而且激光器与光斑探测器之间必须隔开一段距离，才能利用三角测量原理，加之摆动驱动器、摆角检测器均占有一定的体积，该形貌检测器整体结构，在回转轴方向上的尺寸势必会较长，不便于应用。在垂直于转轴方向的尺寸，也会限制其使用条件。为了减小尺寸，从而减小应用空间约束的影响，本发明给出了多种解决方案，以便该形貌检测器能更好地得到应用。

在安装调试方面，光斑探测器的安装位置、方向，要使所有检测范围内的物光斑所对应的像光斑均聚焦在光斑探测器中的感光单元上。这只需要将离成像镜头最远的点、最近的点均得以聚焦成像即可，因为由该激光形貌检测器的原理决定，所有物光斑在镜头的视野中均落在同一条直线上，对应的像光斑也必然落在一条直线上。

在以上技术基础上的演化十分丰富，为了便于理解，后续说明采用了副标题，以权利要求项目号为线索提示主要发明内容，但是副标题下的内容不限于提示内容、也不限于所提及的权利要求项目号，必要时请参考其他部分进行全面分析理解。

(对应权利要求2：引入传动机构)

首先，可以通过引入传动机构，将摆动驱动器回转轴，和/或摆角检测器回转轴，弯折，以便将摆动驱动器，和/或摆角检测器，转移到其他位置上去，从而减短摆动回转轴方向的总长度。

那么就可以通过下述措施之一布置摆动驱动器与摆角检测器：

措施1：摆动驱动器与摆动轴同轴固联，摆角检测器通过消间隙的传动机构偏置地安装在摆动轴的侧面；

措施2：摆角检测器与摆动轴同轴固联，摆动驱动器通过传动机构偏置地安装在摆动轴的侧面；

措施3：摆动驱动器与摆角检测器同轴固联成为整体，然后通过消间隙的传动机构将该整体偏置地安装在摆动轴的侧面。

所述传动机构最可能采用的是回转轴与反光镜回转轴平行的齿轮机构，这可以将摆动驱动器，和/或摆角检测器，折叠成与反光镜回转轴并联的形式。当然根据具体结构条件限制，也可以采用伞形齿轮等结构而把驱动、转角检测部分进行弯折处理。

(对应权利要求3：采用扇形电机)

一般情况下，所述摆动驱动器可以是一个盘式电机。而本发明所述形貌检测器是一个回转轴偏离几何中心较远的结构，如果需要做得小巧，具有整个圆形的盘式电机会是较大的障碍，为了减小垂直于摆动转轴方向的尺寸，本发明提供一种采用扇形电机的解决方案。

摆动驱动器采用扇形的摆动电机，例如它可以是一个定子为永久磁铁的摆动电机，其工作部分的磁场方向平行于摆动轴的方向，其转子是一个扇形的螺线管，螺线管的轴线平行于摆动轴。

(对应权利要求4、5、6：采用扇形转角检测器)

与上述处理电机的情况类似，所述摆角检测器也可以采用一个扇形的转角检测器。

这里摆角检测器是一个近似扇形的转角检测元件，而不是完整圆形或近似完整圆形的光栅或磁栅等转角检测元件。以光栅型转角检测元件为例，一般将光栅制成整个圆环形，而在这里仅采用其一部分，用其一个扇形的部分，这样就可以减小设备的整体尺寸。摆角检测器如果采用磁栅、旋转式滑动电位器等器件也类似，仅取其包含适当圆心角的扇形部分，而不是圆形整体。

进一步，如果所述摆动驱动器是一个扇形的电机，所述摆角检测器也是一个扇形的转角检测器，易于与扇形电机结合，将能更好地减小整体尺寸、保证驱动力矩、保证检测精度要求。甚至可以将上述二者结合到无法拆开使用的程度，将整体尺寸，特别是轴向尺寸，减小到极致。

摆角检测器可以采用扇形的光栅型角度检测器，检测精度高，由于其可动部分易于制成扇形，适合制成本发明所需的扇形转角检测器。

上述两种扇形器件可以结合或分散地安装在任何需要的位置，

(对应权利要求7：采用摆动的反光镜)

为了便于提高检测时的扫描频率，应该减小转动部分的惯量。为此，本发明进一步采用了一面旋转摆动的反光镜，摆动驱动器仅带着反光镜，做绕着摆动回转轴旋转方向的摆动；激光器发出的激光束，经摆动反光镜反射，然后才投射到被检测物体上，形成一个漫反射的物光斑，物光斑漫反射的光线返回到摆动反光镜，经再次反射，然后经成像镜头在光斑探测器上聚焦形成像光斑。

这样，位置检测系统中仅有反光镜在摆动，光发射系统与光接收系统固定不动，其余所有零件均可以固定不动，就能实现与整体地摆动位置检测系统有同样效果的轮廓检测功能。

特别地，设计上使摆动回转轴位于反光镜的反光表面之内，亦即，反光镜的反光表面通过摆动回转轴的轴线，而不是一点交于反光表面，可以获得信号处理器的解算模型简单、原理误差小的利益。

(对应权利要求8：摆动反光镜分成两段)

上述摆动反光镜的表面并非要求在全部面积上都起反光作用，那么就可以将该反光镜分成共面的两段，其中第一段反光镜，简称第一振镜，专门用来把激光器发射出的光束投射到被检测物体上，第二段反光镜，简称第二振镜，专门用来把来自被检测物体上漫反射的光投射到成像镜头上。那么摆动驱动器，或/和摆角检测器，就可以设置在这两个振镜之间，较佳地，设置在靠近第一振镜的位置，空间更充分。

根据前述的定义，所述Y坐标轴就是向从第一振镜指向第二振镜的，可进一步定义Y轴的原点为激光束所在直线与第一振镜相交之处。

所述摆动驱动器与所述摆角检测器可以采取下述方式之一进行设置：

方式1、摆动驱动器设置在这两段反光镜之间，较佳地，设置在靠近第一振镜的位置；而摆角检测器设置在两段反光镜之外；

方式2、摆角检测器设置在这两段反光镜之间，较佳地，设置在靠近第一振镜的位置；而摆动驱动器设置在两段反光镜之外；

方式3、摆动驱动器与摆角检测器均设置在这两段反光镜之间，较佳地，设置在靠近第一振镜的位置；

方式4、摆动驱动器与摆角检测器均设置在这两段反光镜之间，较佳地，设置在靠近第一振镜的位置；并且采用了类似前面所述的传动机构，将摆动驱动器或/和摆角检测器偏置地安装在反光镜摆动轴的侧面，亦即采用如下措施之一：

措施1：摆动驱动器与反光镜摆动轴同轴固联，摆角检测器通过消间隙的传动机构偏置地安装在反光镜摆动轴的侧面；

措施2：摆角检测器与反光镜摆动轴同轴固联，摆动驱动器通过传动机构偏置地安装在反光镜摆动轴的侧面；

措施3：摆动驱动器与摆角检测器同轴固联成为整体，然后通过消间隙的传动机构将该整体偏置地安装在反光镜摆动轴的侧面。

措施4：摆动驱动器与摆角检测器同轴固联成为整体，然后通过消间隙的传动机构将摆角检测器偏置地安装在反光镜摆动轴的侧面，通过不必消间隙的传动机构将摆动驱动器偏置地安装在反光镜摆动轴的侧面。

在此基础上，还可以通过优化摆动驱动器，或/和摆角检测器，实现多种演进，较佳地，如：

1、所述摆动驱动器采用一个扇形的电机。

2、所述摆角检测器采用一个扇形的转角检测器。

3、所述摆动驱动器采用一个扇形的电机，而且所述摆角检测器也采用一个扇形的转角检测器。

4、采用一个将扇形电机与扇形转角检测器紧密结合为不可拆分使用的整体，并且其中扇形转角检测是采用光栅原理的。

(对应权利要求9：采用激光束与光斑探测器组合实现检测摆角)

摆角检测器还可以采用激光束与光斑探测器组合实现。例如，采用一个激光束、一个反光镜、和一个光斑探测器；该反光镜固联于摆动回转轴，所述激光束被该反光镜反射后，投射到所述光斑探测器上，用所述光斑探测器检测激光束被反光镜偏转的程度，从而判断摆动回转轴的角度。

所述激光束可以是来自独立的激光器的，也可以是用一个分束镜，从用于产生物光斑的激光束中分出一小部分光线而产生的。

(对应权利要求10：折叠光路)

为了减小所述貌检测器的整体尺寸，还可以采用多种折叠光路的措施，用折叠光路系统弯折光学平面，将接收光路，和/或发射光路，进行折叠、弯转，而系统的光学性能不会改变。

所述折叠光路系统，包括发射光路反光元件，和/或接收光路反光元件；通过所述折叠光路系统，将成像镜头，和/或光斑探测器，和/或所述激光器，设置在适合减小所述激光形貌检测器整体尺寸的位置。

例如，在激光器的出射光路中采用反光镜，可以将激光器布置在可以优化整体体积的位置；在接收光线的光路中采用反光镜，可以将光斑探测器布置在可以优化整体体积的位置。

(对应权利要求11：垂直折叠光路)

在上述基础上，还可以进一步优化所述折叠光路的调整目标：

如果所述折叠光路系统包括发射光路反光元件，则所述激光器发出的激光束，先经所述折叠光路系统的发射光路反光元件转折方向，之后再照射到第一振镜上。而且，特别地，可以使经过此次转折后的激光束所在直线与回转轴线垂直相交。

如果所述折叠光路系统中不包括发射光路反光元件，则使激光器发出的激光束所在直线，直接与回转轴线垂直相交。与回转轴线垂直相交的优势在于检测过程中的解算数学模型简便。

在这种激光束所在直线与回转轴线垂直相交的情况下，为了后续描述方便，定义射向第一振镜的激光束所在直线为X坐标轴，X轴的正方向为激光束的前进方向；依据所述X、Y坐标轴建立右手系的空间直角坐标系，从而生成Z坐标轴。

那么，进一步，可以利用所述折叠光路系统的接收光路部分，将成像镜头的主光轴调整到垂直于X-Y平面的方向，亦即使主光轴平行于Z坐标轴，并且将成像镜头置于Z坐标轴的负方向一侧。其具体做法是：将接收光路反光元件的法线，平行于，成像镜头调整前的主光轴与调整后的主光轴之角分线。

如果所述折叠光路系统还包括发射光路反光元件，则可将激光器也置于Z轴的负方向一侧，或者将激光器置于，使其出射光束所在直线平行于Y坐标轴，且位于Y轴正方向一侧。

依照这种弯折光路的思想，当然还可以适当地发展得更复杂，使各元器件布置得更紧凑。做以上几种变换能有效缩小X坐标轴方向的尺寸。

(对应权利要求12：通过折叠光路系统的接收光路反光元件调整视角)

在上述成像镜头的主光轴平行于Z坐标轴的情况下，所述折叠光路系统的接收光路反光元件，还可以绕着一个平行于Z轴的轴线调整，此调整轴线与成像镜头的主光轴重合，或者接近且平行于成像镜头的主光轴均可。该调整将导致视角变化，从而实现对检测范围的调整。这对产品的量程与精度设计、调整带来很大方便。

(对应权利要求16：用长槽调整光斑探测器)

在生产中，光斑探测器在接收光路中的位置、姿态的调整，特别是其中的光敏感单元的位置与排列方向的调整，与成像质量密切相关，需要采取特殊措施。

如果所述光斑探测器采用螺钉安装于固定的基体上，可以将其安装螺钉的孔制成垂直于光敏单元排列方向的长槽，就可以通过侧向推移光斑探测器进行调整，在位置适合后再紧固螺钉。该方法结构简便，但是需要细致操作，或者配置实现推移光斑探测器的辅助工具。

(对应权利要求13：通过平移接收光路反光元件调整光斑探测器)

如果采用了所述折叠光路系统，并且将其接收光路反光元件设计成可以平移微调的，其微调的方向是沿着射于其上的激光束的入射方向、或者出射方向，都将导致像光斑位置在垂直于主光轴方向上的位置平移。利用这一特点可以方便地实现像光斑与光斑探测器的位置协调关系，特别是在上述成像镜头的主光轴平行于Z坐标轴的情况下更适合采用。

(对应权利要求14、15：调整视角与调整光斑探测器结合、采用圆柱形斜角反光镜)

如果结合上述两项技术，亦即，所述折叠光路系统的接收光路反光元件，是可以绕着一个平行于Z轴的轴线调整的，此调整轴线与成像镜头的主光轴重合，或者接近成像镜头的主光轴；而且进一步，该接收光路反光元件是可以平移微调的，其微调的方向是沿着射于其上的激光束的入射方向、或者出射方向，则显然会带来很大利益。而该结合的实现没有原则上的障碍。

特别地，如果所述折叠光路系统的接收光路反光元件采用一个圆柱形45°斜角反光镜，其反光面是与圆柱轴线呈45°角的斜面，将圆柱表面作为安装面，则可以顺利实现上述目的，这时圆柱的轴线既是回转调整的轴线，也是平移微调时镜面平移的方向。两个参数的调整过程可以互相独立，机械结构简单易于实现。

显然，所述折叠光路系统中的发射光路反光元件也可以方便地采用这种类型的斜角圆柱反光镜，便于安装，而且便于调整。

(对应权利要求17：通过偏心套调整光斑探测器)

在位置调整中，使光斑探测器的感光单元排列线与主光轴相交、并且在特定的方向上，这两点特别重要，而在感光单元排列线方向上的位置却不需要精确。根据这一特点，为了在生产中能更方便地调整光斑探测器在接收光路中的位置，本发明采用一个偏心套，通过它调整所述光斑探测器的位置。

该偏心套的内圆柱孔的轴线与外圆柱面的轴线平行，偏心套的外圆柱面的轴线与成像镜头的主光轴重合，并且可以绕成像镜头的主光轴转动，从而带动光斑探测器移位；光斑探测器可以绕着偏心套的内圆柱孔的轴线旋转，以便在位置调整后保持光敏感单元排列方向不变；调整后锁紧，使光斑探测器不能绕任何轴转动。

(对应权利要求18：轴承支撑位置的布置)

在对摆动回转轴的支撑方面，如果不采用扫描反光镜，则可以根据需要采取单侧悬臂式支撑，也可以选择双侧支撑，除了选择在哪一侧施加臂式支撑之外，没有过多选择余地。而单侧支撑较佳地，应选择设置在光线接收端，这样可以使光束更好地接近被测物体而不容易受环境中的障碍物影响，使所述激光形貌检测器的可达到性更好。

如果根据需要，摆动回转轴由第一轴和第二轴承支撑，且扫描用了第一振镜和第二振镜，较佳地，将第一轴承安装在第一振镜的内侧，这样可以使光束更好地接近被测物体而不容易受环境中的障碍物影响，亦即第一振镜更接近外界，使所述激光形貌检测器的可达到性更好；将第二轴承安装在第二振镜之外侧，这样可以避免第二轴承遮挡进入第二振镜的漫反射激光线。

(对应权利要求19：轴承的尺寸选择及具体结构)

进一步，在使扫描轴便于安装方面，做如下设计：

因为投射激光束很细，第一振镜不需要很宽，可使所述第一轴承的内径大于第一振镜的宽度，第一轴承内径的尺寸也不会很大。

因为需要接收的漫反射激光分散，需要较大面积的接收光的第二振镜，为了减小整体尺寸，所述第二轴承通过如下方式之一设置：

方式1：第二轴承的外径大于第二振镜的宽度，其外环直接与固定部分连接，这时要选很轻薄的轴承，以便减小转动惯量；

方式2：第二轴承的外径小于第二振镜的宽度，其外环通过一个外径大于第二振镜的宽度的过渡环与固定部分连接，减小转动惯量的效果会更好。

(对应权利要求20：采用窄带滤光技术)

为了最大限度地降低环境光干扰，可以在接收、汇聚漫反射光的光路中，采取各种滤光措施，例如采用1片或多片窄带滤光片。例如，可以在成像镜头之前、被测物与成像镜头之间加滤光片；也可以在成像镜头之后、光斑探测器之前加滤光片，这样可减小滤光片的尺寸；还可以在上述两处均设置滤光片，以便提高滤光效果。进一步，还可以将反光镜、成像镜头中的各透镜表面设计成带有滤光作用镀膜的结构。

(对应权利要求21：采用CCD或CMOS图像传感器)

目前，以CCD或CMOS图像传感器为代表的光敏器件迅速发展，采用这样的器件作为所述光斑探测器，检测精度高。

(对应权利要求22：信号处理器对外界提供图像信号和摆角信号)

目前微电子器件发展也很迅速，功能强大，可以用于实现丰富功能的所述的激光形貌检测器。也可以将所述的激光形貌检测器的信号处理器设计成对外界提供图像信号和摆角信号的形式，其优点是外部设备可以方便地根据被检测物的特点开发特有的解算方法，对被检测形貌的解读能力更强，也简化了所述信号处理器的结构。

(对应权利要求23：信号处理器对外界提供被测点坐标)

还可以将信号处理器设计成对外界提供的是被测点坐标值的形式，亦即在信号处理器内部完成坐标解算。这是多数应用场景的需求。

(对应权利要求24：信号处理器接受外部控制信息)

还可以将信号处理器设计成可接受丰富的外部输入的控制信息的形式，从而实现对扫描频率、扫描范围、投射光强度等工作参数的设置。其中常规工作状态参数信息包括：

扫描频率，决定扫描的速度；

扫描振幅角度，决定扫描的宽度；

扫描角中心线与Z坐标轴的夹角，决定感兴趣的方向；

在特殊工作状态下，停止扫描，而在特定方向上检测位移，此时设定参数包括：扫描频率为0Hz、扫描振幅为角度0°、扫描角中心线与Z坐标轴的夹角为需要的某个数值。

(对应权利要求25：激光束光强的控制)

在对激光器发光强度控制方面，可以将信号处理器设计成直接通过外部信号设置而控制激光器的发光强度，或者通过分析光斑探测器的信息自动控制激光器的发出光强度的形式。因为光斑探测器本身就要对光强产生直接的反应，完全可以根据光敏单元的最高响应信号、或者平均响应信号，或者高于某一水平的响应信号的平均值，等等信息，做出调整发射光强度的调整，以便得到信噪比高的光电信号。

还有许多控制激光强度的常见措施，例如对光强进行脉冲调制、调整光脉冲占空比、调整光脉冲频率等，可以用来获得更可靠的检测结果，不一一论述。

为了提高激光束的准直性能，还可以采取多种光学设计措施，也不一一赘述。

以上各种措施可以合理地自由组合使用，无法详尽列举，都属于本发明的思想内容。

本发明的有益效果是，采用激光束提高抗环境光干扰性能、降低激光功率，采用摆动扫描方法实现了对物体轮廓的检测。由于每次处理信息把一般方法中的图形分析简化为对点位置的判断，可以简化信息处理程序，实时性强、可靠性高。通过采取偏心布置摆动驱动元器与摆角检测器、将摆动驱动元器与摆角检测器移至两段有效反光部位之间等技术措施，可以有效减小垂直于回转轴截面的尺寸；通过重新组合驱动机构与角度检测元件的结合关系，也有效地减小了该形貌检测器整体机构的尺寸。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面对所使用的附图作简要介绍，显然，附图描述的仅是本发明的一些原理与实施例，在本领域普通技术人员不需付出创造性劳动的前提下，就可以根据这些附图再推演出其他方案。

图1是采用激光束检测物体位置的原理图；

图2是通过摆动位置检测系统实现用激光束检测物体形貌的原理图；

图3是仅一面反光镜摆动而避免其他元件摆动的物体形貌检测器原理图；

图4是反光镜摆动情况下的光学平面展开示意图；

图5是通过改变驱动器、转角检测器的布置而缩短轴向尺寸的措施示意图之一；

图6是通过改变驱动器、转角检测器的布置而缩短轴向尺寸的措施示意图之二；

图7是通过改变驱动器、转角检测器的布置而缩短轴向尺寸的措施示意图之三；

图8是通过改变驱动器、转角检测器的布置而缩短轴向尺寸的措施示意图之四；

图9是通过改变驱动器、转角检测器的布置而缩短轴向尺寸的措施示意图之五；

图10是采用扇形摆动电机作为摆动驱动器的示意图；

图11是扇形摆动电机一种结构的示意图；

图12是采用扇形摆动电机驱动器与圆形转角检测器结合的示意图；

图13是采用扇形摆动电机驱动器与扇形转角检测器结合的示意图；

图14是扇形摆动电机驱动器与扇形转角检测器一体化的示意图；

图15是采用扇形摆动电机驱动器与扇形转角检测器结合的一种演变示意图；

图16是采用扇形摆动电机驱动器与扇形转角检测器结合的另一种演变示意图；

图17是采用激光束结合光斑探测器实现转角检测器的示意图之一；

图18是采用激光束结合光斑探测器实现转角检测器的示意图之二；

图19是通过旋转地调整折叠光路系统的接收光路反光元件实现选择检测范围的示意图；

图20是采取了直接微调整光斑探测器的安装措施示意图；

图21是通过调整光路折点的位置间接地调整像光斑与光斑探测器位置关系措施的示意图；

图22是通过调整偏心套的角度间接地微调整光斑探测器位置的措施示意图；

图23是通过调整偏心套微调整光斑探测器位置措施机构的俯视图；

图24是支撑位于两端的轴承布置示意图；

图25是较佳的轴承布置示意图之一；

图26是较佳的轴承布置示意图之二；

图27是考察回转轴轴承安装结构的示意图；

附图标记：

1：激光器；

2：成像镜头；

3：光斑探测器，3-1：调整长槽，3-2：偏心套；

4：摆动回转轴，4-1：第一轴承，4-2：第二轴承，4-3：过渡环；

5：摆动驱动器，5a：摆动驱动器可动部分，5b：摆动驱动器固定部分；

6：摆角检测器，

6a：摆角检测器可动部分，6a-1：反光镜，

6b：摆角检测器固定部分，6b-1：激光器，6b-2：光斑探测器，6b-3：分束镜，6b-4：反光镜；

7：扫描反光镜，7-1：第一振镜，7-2：第二振镜；

8：滤光器；

9：传动机构；

10：信号处理器；

11：折叠光路系统的发射光路反光元件；

12：折叠光路系统的接收光路反光元件；

100：被测物。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明中的技术方案进一步描述。显然，所描述实施例不可能是全部的实施例。基于此，不需创造性劳动即可获得的所有其它实施例，均属保护范围。

下面结合附图对具体的实施方案进行解释，以进一步阐述本发明的思想。

实施例1(实现功能的基本结构)

图1所示，是用激光束检测物体位置的原理。其中激光器1发射的线形光束在遇到物体100时，在P点形成漫反射的物光斑，物光斑漫反射发出的光线中，有一部分被成像镜头2接收并聚焦，在光位置敏感器件，也就是光斑探测器3上，在p点形成一个像光斑。如果被检测物体上的位置在P1点或P2点，则相应地在光斑探测器3上形成的光斑位置改变为p1点或p2点。光斑的位置由光斑探测器3转换成光斑位置信号，该信号进一步送信号处理器10，在那里解算得到被检测物体上P点、P1点、或者P2点的位置信息。显然，为了简化解算模型，在光学设计上，比较理想地，应使激光束与成像镜头的主光轴共面，称该平面为光学平面，而且该光学平面通过光斑探测器3的有效感光单元，亦即，p1点、p2点也应落在在光学平面之内。那么，在光学平面内，延长p1、p2点的连线，可与激光束所在直线交于G点。检测结果的精度，除了受光斑探测器3自身的分辨率影响外，还要受视角β、成像镜头2的放大倍率以及成像镜头2的位置影响；在其他因素不变的条件下，β值越接近90°检测精度越高，进一步，在成像镜头2偏离G-P直线程度不变时，β值越大，检测范围越小。

以上是用激光束检测物体位置的原理。

使上述物体位置检测系统整体地绕一个位于光学平面之内的摆动回转轴4摆动，如图2所示。设激光束与摆动轴4的轴线交于A点，成像镜头的主光轴与摆动回转轴线交于B点，则上述的物体位置检测装置，可以在被侧物体100上扫描出一条交线。如果这条交线上的P、Q、R点到A点距离相同，则在这些点上形成的光斑均在p点成像，为了简洁，图中未画出扫描至Q点、R点时激光器等其他元素的形态。那么只须足够密集地逐个点检测像光斑p的位置，相应地，利用摆角检测器6，监测扫描过程中扫到各点时的转角，即可求得一条完整的物体表面轮廓线上各点的位置。多条这样的轮廓线就可以描述出物体表面的形貌了。

摆动的驱动元件，即摆动驱动器5，可以是一个受控的电机，安装在上述位物体置检测系统整体的一端。摆角检测器6安装在上述物体位置检测系统的另一端，或者与摆动驱动器5安装在同一端。该方案的优点是，可以利用现成的物体位置检测器来构建形貌检测器。

实施例2(引入扫描反光镜)

在上述情况下，激光器1、以及成像系统均需随着摆动，惯性大、扫描频率低。为此本发明采用图3所示的结构：摆动驱动器5仅带动一个扫描反光镜7，这时扫描反光镜7将原来的光学平面，以沿着A点、B点的连线为折线，进行弯折。图中，弯折前光学平面中的被测物点P的位置变换到了C点，亦即C点是展开光路中的被测物点。虽然光学平面被弯折的角度受摆动驱动器5控制，而C点却是固定不变的。

值得注意的是，虽然位置检测器中，反光镜的摆动回转轴线4与激光束所在直线常常设计成垂直状态，这种状态的光路展开图如图4所示，以便解算模型简单，但这不是必须的，完全可以倾斜交叉。

如果仅按照前述图2、图3所示的方式，在回转轴的左右端部串联地布置摆动驱动器5、转角检测器6，则必然造成该貌检测器转轴方向上尺寸较长的后果。为此本发明给出以下几种解决方案，可以根据应用环境需要选择使用。

实施例3(引入传动机构)

如图5所示，将摆角检测器6固联在回转轴4上，而将摆动驱动器5通过一个传动机构，例如一对齿轮传动副，偏置到回转轴4的侧边。这样的优点是，既减小了摆动轴方向的长度，又保留了角度检测元件与回转轴直接连接、无转角间隙的优点。

实施例4(通过传动机构整体迁移摆动驱动器与摆角检测器)

如图6所示，将摆动驱动器5与摆角检测器同轴固联，然后再通过一个传动机构，例如一对采取了消除啮合间隙措施的齿轮传动副9，整体地偏置到回转轴4的侧边。

实施例5(把摆动驱动器移到中间)

在图3所示的实施例2的基础上进行演变，如图7所示。仍然将摆角检测器6固联在回转轴4上的两端的位置，而把反光镜7分解成两段，但是这两段反光镜仍然保持共面关系。其中第一振镜7-1专门用来把激光器发射出的光束投射到被检测物体上，第二振镜7-2专门用来把来自被检测物体上漫反射的光投射到成像镜头上。摆动驱动器5设置在这两段反光镜之间，较佳地，设置在靠近第一振镜7-1的位置，以免遮挡进入成像镜头的漫反射光线。

实施例6(把摆角检测器移到中间，或摆动驱动器与角检测器均移到中间)

在实施例5的基础上演变，如图8所示。将摆角检测器6也移植到第一振镜7-1与第二振镜7-2之间。显然，如果仅将摆角检测器6移植到第一振镜7-1与第二振镜7-2之间，而摆动驱动器5保留在两侧振镜之外的方案也是可以根据需要而采取的。

实施例7(在中间应用传动装置)

引入实施例3、实施例4中的偏置摆动驱动或/和角度检测元件的思想，在实施例5或6的基础上演变，如图9所示。将摆动驱动器5与摆角检测器同轴固联，然后再通过一个传动机构9，例如一对采取了消除啮合间隙措施的齿轮传动副，整体地偏置到回转轴4的侧边。

显然，采用两个传动机构，比如两个齿轮副，分别将摆动驱动器5与摆角检测器6偏置到回转轴4侧边，也是一种可能满足某种需要的布置方式。

实施例8(摆动驱动器采用扇形电机)

在图7所示实施例5的基础上演变，如图10所示。这里将摆动驱动器5设计成扇形摆动电机的形式，使摆动驱动器本身做成非对称形状，以便减小整体结构尺寸。为了简洁，图中未画出电机的定子。

所述扇形摆动电机的特点是，在提供所需力矩、能产生所需摆动角度的前提下，相对圆盘形电机占据的空间尺寸更小、更适合嵌入到前述的两段反光镜之间。如果象图7、图8中所示那样采用圆盘形电机，在结构十分紧凑的情况下，就有可能遮挡进入成像镜头的光线。

该扇形摆动电机可以设计成以永久磁铁为定子的结构，其工作部分的磁场方向平行于摆动轴的方向，其转子是一个扇形的螺线管，螺线管的轴线平行于反光镜的摆动轴线，导线沿着扇形周边绕行。图11给出了这种扇形摆动电机的一种结构，其中摆动驱动器的可动部分5a为线圈及其骨架，摆动驱动器的固定部分5b为永久磁铁。该永久磁铁的充磁方向平行于摆动回转轴4，且左半部分与右半部分的充磁方向相反。

显然，这种扇形摆动电机方案，可以应用到任何合理的位置，都可能有效减小所述形貌检测器在垂直于Y轴方向的尺寸。

实施例9(扇形电机与摆角检测器结合在中间使用)

在图10所示实施例8的基础上演变，如图12所示。将摆角检测器6与设计成扇形摆动电机形式的摆动驱动器5，在第一振镜7-1与第二振镜7-2之间结合使用，以便减小回转轴的整体尺寸。

实施例10(采用扇形摆角检测器、与扇形电机结合、缩小尺寸措施)

实施例9中摆角检测器6的外形也可以象处理圆盘形电机那样，设计成扇形摆角检测器，或大致呈扇形，或可以放置在被检测回转轴侧边的任何形式。所谓扇形摆角检测器，是指如果其可动部分有一个独立的与回转轴连接的部分，整体上就呈现为扇形，而其固定部分则不一定呈现为扇形。

在图12所示实施例9的基础上演变，如图13所示。将摆角检测器6与扇形摆动电机摆动驱动器5进一步结合的形式：将摆角检测器6也设计成扇形，以便减小机构的整体尺寸。摆角检测器6的可动部分6a可以采用圆光栅的一部分、或圆形磁栅的一部分、或者回转滑动变阻器的一部分，在这里，将其直接结合到摆动驱动器5的可动部分之上，从而省去了额外的与回转轴连接部分。这就使摆动驱动器5与摆角检测器6达到了无法拆分使用的程度。这里，以采用光栅测角原理为例，摆角检测器6的可动部分6a是扇形的动光栅，该动光栅与摆动驱动器5的转子结合成一体，摆角检测器6的固定部分6b是光栅信号检出器，光栅信号检出器与摆动驱动器5的定子结合成一体，为了图面简洁图13未画出摆动电机的定子5b，而在图14所示的侧面剖视图中较详细地表达了。这样大大减小了所述激光形貌轮廓检测器的尺寸。

实施例11(摆动的驱动及检测器件有机地与成像系统结合)

在图13所示实施例10的基础上演变，如图15所示。

扇形摆动驱动器5与扇形转角检测器6结合后，会有一个大致的的扇形对称面，还可以根据形貌检测器的光学部分的结构，将所述扇形对称面布置在光学平面内、或者接近光学平面的位置。例如，将图13中的扇形摆动驱动器5与扇形转角检测器6的结合体，绕摆动回转轴，朝着远离C点的方向转动90°，使所述结合体朝向激光器1的方向。这样可以进一步减小所述形貌轮廓检测器的整体尺寸。其他实施例中，在采用扇形摆动驱动器5或/和扇形转角检测器6的情况下，也均可做类似处理。

实施例12(采用折叠光路的措施)

在图13所示实施例10的基础上演变，如图16所示。

引入反光镜11，可以将激光器安排在有利于减小左右方向，亦即A-D方向尺寸的位置，例如安排在上方。如果进一步，引入反光镜12，可以将成像镜头2、光斑探测器3也安排在有利于减小左右方向尺寸的位置，例如象图16中那样，安排在上方。根据实际结构，也可以采用更复杂的折叠光路的措施实现该形貌检测器的小型化。

实施例13(激光束结合光斑探测器实现摆角检测)

摆角检测器6还可以采用激光束与光斑探测器组合而实现。例如，图17所示，采用一个激光束、一个反光镜6a-1、和一个光斑探测器6b-2；反光镜6a-1相当于摆角检测器的可动部分6a，固联于摆动回转轴4，所述激光束被反光镜6a-1反射后，投射到光斑探测器6b-2上，用光斑探测器6b-2检测激光束被偏转的程度，从而判断摆动回转轴的角度。

所述激光束可以是来自独立的激光器6b-1，也可以如图18所示，是用一个分束镜6b-3，从用于产生物光斑的激光束中分出一小部分光线，再经过一面折叠光路用的反光镜6b-4，将所述激光束投射到反光镜6a-1上。

实施例14(通过折叠光路系统的接收光路反光元件选择感兴趣的检测范围)

在图16所示实施例12的基础上演变。为了简化取消了反光镜11，而讨论成像部分的光路。图19的左侧所示是形貌检测器的俯视图，图中以虚线表示光路的展开部分。如果以E-p直线为轴逆时针转动反光镜12，则视角β加大，便得到了测量范围P1-P2减小、而检测分辨率更高的形貌检测器，如图19的右侧所示。亦即，可以将折叠光路系统的接收光路反光元件设计成可旋转调节的形式，从而方便地实现选择感兴趣的检测范围的目的。

实施例15(光斑探测器的螺钉安装孔设计成长槽，直接微调光斑探测器安装位置)

图20是垂直于光敏感单元排列方向，亦即垂直于p1-p2方向的剖面，为了简洁而省略了成像镜头未画出。在当前状态下，像光斑p没有正确地落在光斑探测器3的光敏感位置上，需要将光斑探测器3向左平移，为此，将光斑探测器3的螺钉安装孔改制成了长槽3-1。亦即，采取了直接地微调整光斑探测器3安装位置的措施。

实施例16(通过调整光路转折点的位置而间接调整光斑位置)

在图16所示实施例12的基础上演变。图21是点B、E、p所在平面的剖面示意图。在当前状态下，像光斑p没有正确地落在光斑探测器3的光敏感位置上，需要将光束所在的过直线E-p而且垂直于纸面的平面向右调整至虚线位置，为此，反光镜12制成可上下调整的形式；显然也可以制成可左右调整的形式。亦即，采取了通过调整光路转折点E的位置，而间接地微调整光斑位置p的措施，更便于安装和调节。

实施例17(采用偏心套间接微调光斑探测器位置)

在图16所示实施例12的基础上演变。图22是点B、E、p所在平面的剖视示意图。在当前状态下，像光斑p没有正确地落在光斑探测器3的光敏感位置上，需要将光斑探测器3向左平移，为此，将光斑探测器3增加了一个偏心套3-2，制成了可绕着E-p直线旋转而调整的形式。图23是该机构的俯视图。偏心套3-2的偏心量很小，能覆盖需要调整的偏差量即可。为了保持光敏感单元所在直线垂直于B-E直线，偏心套不能与光敏感单元制成一体，而是在偏心套中可以旋转，以便在调整偏心套时，自身能朝着相反方向补偿。以光斑探测器3的中心代表其位置，如图中所示，通过上述调整，该点虽然没有被准确地调整到p点，而是略微偏下，但是这对检测性能没有本质上的影响，仅仅是目标的检测范围与设计位置略有偏移。亦即，本实施例采取了通过调整偏心套3-2的角度，从而间接地微调整光斑探测器3位置的措施，可以细致地调整位置，便于安装和调节。

实施例18(轴承位置的优化)

摆动回转轴4的支撑位置也应该合理设计，才能做到结构紧凑。如图24所示，将第一轴承和第二轴承设在两端，Y轴方向的总尺寸就长。如图25所示，将第一轴承和第二轴承都设在两个振镜之间，Y轴方向的总尺寸最短，但是这样可能造成第二轴承4-2遮挡来自物光斑的漫反射光线进入第二振镜7-2，虽然从这张简单的示意图中看不出来。要斟酌选择才能使用这一方案，只有视角β较小的时候才可以使用。

对于被测物距离较近，直至距离不是非常远的大多数应用场合，较佳地，如图26所示，应该将第一轴承4-1设置在两段振镜之间、靠近第一振镜7-1处，而第二轴承4-2设置在两段振镜之外、靠近第二振镜7-1处，既不会遮挡有用的光线，又使得Y轴方向紧凑。

实施例19(轴承的尺寸选择及具体结构)

进一步在实施例18的基础上演进，如图27所示。

因为投射激光束很细，第一振镜7-1不需要很宽，可使所述第一轴承4-1的内径大于第一振镜7-1的宽度，第一轴承内径的尺寸也不会很大。这一思想在图14中也有更详细的表达。

因为需要接收的漫反射激光分散，需要较大面积的接收光的第二振镜7-2，为了减小整体尺寸，所述第二轴承4-2通过如下方式之一设置：

方式1：第二轴承4-2的外径大于第二振镜7-2的宽度，其外环直接与固定部分连接，这时要选很轻薄的轴承，以便减小转动惯量；

方式2：第二轴承4-2的外径小于接收第二振镜7-2的宽度，其外环通过一个外径大于第二振镜7-2的宽度的过渡环4-3，与固定部分连接，减小转动惯量的效果会更好。

采取以上方法，可以实现先安装两个振镜，再将轴逆着Y轴方向插入预装好了第一轴承的主体中，做到结构简单、安装方便。

实施例20(采用窄带滤光片)

所述轮廓检测器中可以采取滤光措施以便提高抗环境光干扰能力。如图7、图10等图中所示，这里滤光片8允许激光波长的光高透过率地通过，而其他频率的环境光，则得到很强烈的衰减。

Claims (25)

1.激光形貌检测器，其特点是，包括：一个激光器；一个成像镜头；一个光斑探测器；一个摆动回转轴，定义该摆动回转轴的轴线为Y坐标轴；一个摆动驱动器；一个摆角检测器；一个信号处理器；

激光器发射细激光束，其内部可以进一步包括聚焦元件等提高光束准直性能的光学部件，所发出的激光束所在直线，与成像镜头的主光轴共面，称为光学平面；在光斑探测器中，在光学平面内，至少排列着一排光敏感单元；

摆动回转轴的轴线位于所述光学平面内；

激光束投射到被检测物体上，形成漫反射的物光斑，物光斑漫反射的光线被成像镜头聚焦，在光斑探测器中的光敏感单元上形成像光斑，光斑探测器产生对应位置的光电信号；

激光器，或激光器与准直光学部件，构成光发射系统；成像镜头与光斑探测器构成光接收系统；这两个系统形成的整体绕着摆动回转轴摆动；摆动驱动器驱动该整体摆动，摆角检测器检测摆动的转角；摆动驱动器与摆角检测器分别设置在该整体两端，或都设置在该整体的同一端；

信号处理器接收光电信号和转角检测器监测到的摆动转角信号，解算出一系列被检测物体上的物光斑的位置。

2.根据权利要求1所述的激光形貌检测器，其特点是，还包括传动机构，并通过下述措施之一布置摆动驱动器与摆角检测器：

措施1：摆动驱动器与摆动轴同轴固联，摆角检测器通过消间隙的传动机构偏置地安装在摆动轴的侧面；

措施2：摆角检测器与摆动轴同轴固联，摆动驱动器通过传动机构偏置地安装在摆动轴的侧面；

措施3：摆动驱动器与摆角检测器同轴固联成为整体，然后通过消间隙的传动机构将该整体偏置地安装在摆动轴的侧面。

3.根据权利要求1所述的激光形貌检测器，其特点是，所述摆动驱动器是一个扇形的电机。

4.根据权利要求1所述的激光形貌检测器，其特点是，所述摆角检测器是一个扇形的角度检测器。

5.根据权利要求1所述的激光形貌检测器，其特点是，所述摆动驱动器是一个扇形的电机，所述摆角检测器是一个扇形的转角检测器，而且所述摆动驱动器与所述摆角检测器结合为一体，无法拆分使用。

6.根据权利要求4或5所述的激光形貌检测器，其特点是，摆角检测器为扇形结构的光栅型转角检测器。

7.根据权利要求1所述的激光形貌检测器，其特点是，包括一个扫描反光镜；摆动驱动器仅带着所述扫描反光镜绕着摆动回转轴摆动，光发射系统与光接收系统固定不动；扫描反光镜的反光表面通过摆动回转轴的轴线；

激光器发出的激光束，先经反光镜反射，然后投射到被检测物体上，形成物光斑；物光斑漫反射的光线返回到反光镜，再次反射，然后经过成像镜头在光斑探测器上聚焦形成像光斑。

8.根据权利要求7所述的激光形貌检测器，其特点是，扫描反光镜被分割成两段共面的反光镜，其中第一振镜用于把激光器发射出的光束投射到被检测物体上，第二振镜用于把来自被检测物体上漫反射的光投射到成像镜头上；

定义所述Y坐标轴的正方向由第一振镜指向第二振镜，Y轴的原点为激光束所在直线与第一振镜相交之处；

所述摆动驱动器与所述摆角检测器采取以下方式之一设置：

方式1、摆动驱动器设置在这两段反光镜之间靠近第一振镜的位置；摆角检测器设置在两段反光 镜之外；

方式2、摆角检测器设置在这两段反光镜之间靠近第一振镜的位置；摆动驱动器设置在两段反光镜之外；

方式3、摆动驱动器与摆角检测器均设置在这两段反光镜之间靠近第一振镜的位置；

方式4、摆动驱动器与摆角检测器均设置在这两段反光镜之间靠近第一振镜的位置；并且采用了传动机构，将摆动驱动器或/和摆角检测器偏置地安装在摆动轴的侧面。

9.根据权利要求8所述的激光形貌检测器，其特点是，摆角检测器中还包括一个测角用激光束，一个测角用反光镜，和一个测角用光斑探测器；该测角用反光镜固联于摆动回转轴，所述测角用激光束被该测角用反光镜反射后，投射到所述测角用光斑探测器上，用所述测角用光斑探测器检测所述测角用激光束被偏转的程度，从而判断摆动回转轴的角度。

10.根据权利要求7所述的激光形貌检测器，其特点是，采用了折叠光路系统，所述折叠光路系统包括接收光路反光元件，和/或发射光路反光元件；通过所述折叠光路系统，将成像镜头，和/或光斑探测器，和/或所述激光器，设置在适合减小所述激光形貌检测器整体尺寸的位置。

11.根据权利要求10所述的激光形貌检测器，其特点是，

如果所述折叠光路系统包括发射光路反光元件，则所述激光器发出的激光束，先经所述折叠光路系统的发射光路反光元件，转折方向，之后再照射到第一振镜上，而且经过此次转折后的激光束所在直线与回转轴线垂直相交；

如果所述折叠光路系统中不包括发射光路反光元件，则使激光器发出的激光束所在直线，直接与回转轴线垂直相交；

定义射向射第一振镜的激光束所在直线为X坐标轴，X轴的正方向为激光束的前进方向；依据所述X、Y坐标轴建立右手系的空间直角坐标系，从而生成Z坐标轴；

如果所述折叠光路系统包括发射光路反光元件，将激光器置于Z坐标轴的负方向一侧，或将激光器的出射光束所在直线置于平行于Y坐标轴、Y轴的正方向一侧；

所述折叠光路系统的接收光路反光元件，将成像镜头的主光轴调整到平行于Z坐标轴的方向，并且将成像镜头和光斑探测器置于Z坐标轴的负方向一侧。

12.根据权利要求11所述的激光形貌检测器，其特点是，所述折叠光路系统的接收光路反光元件，是可以绕着一个平行于Z轴的轴线调整的，此调整轴线与成像镜头的主光轴重合，或者接近且平行于成像镜头的主光轴。

13.根据权利要求11所述的激光形貌检测器，其特点是，所述折叠光路系统的接收光路反光元件，是可以平移微调的，其微调的方向是沿着射于其上的激光束的入射方向、或者出射方向。

14.根据权利要求12、或13所述的激光形貌检测器，其特点是，所述折叠光路系统的接收光路反光元件采用了圆柱形45°斜角反光镜。

15.根据权利要求11所述的激光形貌检测器，其特点是，所述折叠光路系统的接收光路反光元件，是一个圆柱形45°斜角反光镜；其圆柱的轴线与成像镜头的主光轴重合，圆柱可以绕着一个平行于Z轴的轴线旋转地调整，而且此圆柱还可以平移地沿着激光束的出射方向微调，调整后能锁紧固定。

16.根据权利要求1所述的激光形貌检测器，其特点是，所述光斑探测器采用螺钉安装，其安装螺钉的孔是垂直于光敏单元排列方向的长槽。

17.根据权利要求1所述的激光形貌检测器，其特点是，所述光斑探测器是通过一个偏心套调整位置的；

该偏心套的内圆柱孔的轴线与外圆柱面的轴线平行，光斑探测器可以绕着偏心套的内圆柱孔的轴线旋转地调整；偏心套的外圆柱面的轴线与成像镜头的主光轴重合，偏心套则可以绕着成像镜头的主光轴旋转地调整；调整后锁紧，使光斑探测器不能绕任何轴转动。

18.根据权利要求8所述的激光形貌检测器，其特点是，其摆动回转轴由第一轴承和第二轴承支撑，第一轴承安装在第一振镜与第二振镜之间、靠近第一振镜处，第二轴承安装在第二振镜的外侧。

19.根据权利要求18所述的激光形貌检测器，其特点是，所述第一轴承的内径大于第一振镜的宽度；

所述第二轴承通过以下方式之一设置：

方式1：第二轴承的外径大于第二振镜的宽度，其外环直接与固定部分连接；

方式2：第二轴承的外径小于第二振镜的宽度，其外环通过一个外径大于第二振镜的宽度的过渡环与固定部分连接。

20.根据权利要求1所述的激光形貌检测器，其特点是，在接收、汇聚漫反射光的光路中，采用了至少1片窄带通滤光片，其通光频率与激光器的发光频率一致。

21.根据权利要求1所述的激光形貌检测器，其特点是，所述光斑探测器是CCD或CMOS图像传感器。

22.根据权利要求1所述的激光形貌检测器，其特点是，信号处理器对外界提供的是图像信号和摆角信号。

23.根据权利要求1所述的激光形貌检测器，其特点是，信号处理器对外界提供的是被测点坐标值。

24.根据权利要求1所述的激光形貌检测器，其特点是，信号处理器接受设置工作状态参数用的外部输入的信息；

其中常规工作状态参数信息包括：扫描频率、扫描振幅角度、扫描角中心与Z坐标轴的夹角；

其中特殊工作状态参数信息包括：扫描频率为0Hz、扫描振幅为角度0°、扫描角中心与Z坐标轴的夹角。

25.根据权利要求1所述的激光形貌检测器，其特点是，信号处理器直接通过外部信号设置而控制激光器的发光强度，或者通过分析光斑探测器的信息自动控制激光器的发出光强度。