CN109668512A - 对称布置的激光位移传感器的光束对准装置及对准方法 - Google Patents

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李星辉
李建雄
周倩
倪凯
王晓浩
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Abstract

本发明涉及激光位移传感器技术领域，公开了一种对称布置的激光位移传感器的光束对准装置及对准方法。本发明的对称布置的激光位移传感器的光束对准装置包括光屏，以及对称设于所述光屏两侧的一对二级角度放大装置、对称设于所述光屏两侧的一对一级对准小孔，其中，所述一级对准小孔、所述二级角度放大装置、所述光屏沿光束的传输方向依次设置，所述一级对准小孔与所述二级角度放大装置同心设置。本发明的对称布置的激光位移传感器的光束对准装置可以准确、快捷的对准激光位移传感器。

Description

对称布置的激光位移传感器的光束对准装置及对准方法
技术领域
本发明属于激光位移传感器技术领域，尤其是涉及对称布置的激光位移传感器的光束对准装置及对准方法。
背景技术
对准问题是影响对称布置的激光位移传感器精度的一个重要因素，对于高精度的激光位移传感器，对称布置可以有效避免其在中间运动过程中产生的误差。但由于光斑小，手工对准及其复杂，且针对于量程较小的激光位移传感器，其中间所留出的调整空间有限。工业化中的应用通常采用依靠机械定位孔的安装以及手工对准调整或采用光阑等方式在一定距离范围内进行一定的校正，并不能保证重复使用中的精度要求，以及存在效率低下等多种问题。因此，对于对称布置的激光位移传感器来说采用一级对准和光学几何方法使其角度放大，能够有效的提高调整的效率，能够更加精准的调整光束的重合。
在传统对准手段中，对于精度的评判标准并没有准确的指标，使得在应用场景中只能凭借技术人员的经验来判定其精度，光束的对准带来的问题会影响激光位移传感器在实际应用中的测量精度，尤其是在采样率低，行程比较大的情况下，不仅不会发挥对称布置的激光位移传感器的优势，反而容易增大其在运动过程中所引入的误差，使得测量的数据可靠性降低。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种对称布置的激光位移传感器的光束对准装置，以增强对称布置的激光位移传感器的对准精度和对准效率。
本发明还提供一种对称布置的激光位移传感器的光束对准方法，以增强对称布置的激光位移传感器的对准精度和对准效率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种对称布置的激光位移传感器的光束对准装置，包括光屏，以及对称设于所述光屏两侧的一对二级角度放大装置、对称设于所述光屏两侧的一对一级对准小孔，其中，所述一级对准小孔、所述二级角度放大装置、所述光屏沿光束的传输方向依次设置，所述一级对准小孔与所述二级角度放大装置同心设置。
作为上述技术方案的进一步改进，所述二级角度放大装置包括沿光束的传输方向依次设置的第一角度放大透镜、第二角度放大透镜。
作为上述技术方案的进一步改进，所述第一角度放大透镜与所述第二角度放大透镜之间的距离等于所述第一角度放大透镜与所述第二角度放大透镜的焦距之和。
作为上述技术方案的进一步改进，所述第二角度放大透镜与所述光屏之间的距离大于所述第二角度放大透镜的焦距。
作为上述技术方案的进一步改进，所述一级对准小孔包括沿光束传输方向依次设置的入射端与出射端，所述入射端与所述出射端之间设有间距，以限制通过所述一级对准小孔的光束的位置以及偏转误差。
作为上述技术方案的进一步改进，所述光屏的两侧面设有刻度标线，用于直观显示光屏两侧形成光斑的偏差。
作为上述技术方案的进一步改进，所述刻度标线采用与光束不同的颜色。
作为上述技术方案的进一步改进，还包括第一支架、第二支架以及安装底座，所述一级对准小孔设于所述第一支架上，所述二级角度放大装置设于所述第二支架上，所述第一支架、所述第二支架以及所述光屏安装于所述安装底座上。
一种对称布置的激光位移传感器的光束对准方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，将激光位移传感器打开，并将光束对准装置置于两个激光位移传感器之间的中间位置；S2，使光屏两侧的激光光束能够顺利通过对应的一级对准小孔，且不在一级小孔的孔壁上形成亮斑；S3，光屏两侧的激光光束在通过一级对准小孔后，二级角度放大装置对其偏转角度进行放大，并将光屏两侧激光光束分别投影在光屏的两侧面上；S4，根据光屏两侧面上形成的光斑的位置和方向，调整激光位移传感器的偏转角和位置，使光屏两侧面的光斑重合。
本发明的有益效果是：
本发明的对称布置的激光位移传感器的光束对准装置，激光位移传感器的光束依次通过一级对准小孔、二级角度放大装置，然后在光屏上形成光斑，两个激光位移传感器的光束分别通过相对光屏对称设置的一对一级对准小孔、一对二级角度放大装置，然后分别在光屏的两侧面形成光斑，并根据光屏两侧面形成光斑的偏差对激光位移传感器进行调整，从而准确、快捷的对准激光位移传感器。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明一个实施例的对称布置的激光位移传感器的光束对准装置的整体结构示意图；
图2是本发明的对称布置的激光位移传感器的光束对准装置的原理示意图；
图3是本发明的对称布置的激光位移传感器的光束对准装置在特定场景中应用的侧视图；
图4是本发明的对称布置的激光位移传感器的光束对准装置在特定场景中应用的俯视图；
图5是本发明的对称布置的激光位移传感器的光束对准方法的流程图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本发明中所使用的上、下、左、右、前、后等描述仅仅是相对于附图中本发明各组成部分的相互位置关系来说的。
此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。
参照图1与图2，本发明的对称布置的激光位移传感器的光束对准装置包括一对一级对准小孔10、一对二级角度放大装置、光屏4，其中，一对一级对准小孔10对称设于光屏4的两侧，一个一级对准小孔10用于接收一个激光位移传感器的激光光束，另一个一级对准小孔10用于接收对称布置的另一个激光位移传感器的激光光束，一对二级角度放大装置对称设置在光屏4的两侧，一级对准小孔10、二级角度放大装置依次沿光束的传输方向设置，激光位移传感器发出的激光光束通过一级对准小孔10进行初步调准，然后通过二级角度放大装置将微小的偏转角放大，并投影在光屏4上，最后通过对照光屏4两侧面形成的光斑的偏差，对对称布置的激光位移传感器进行调整，使光屏4两侧面上形成的光斑重合，对称布置的激光位移传感器即得到调准。
二级角度放大装置包括沿光束传输方向依次设置的第一角度放大透镜20以及第二角度放大透镜30，第一角度放大透镜20、第二角度放大透镜30优选为凸透镜，本实施例中，第一角度放大透镜20与第二角度放大透镜30之间的距离l2优选为第一角度放大透镜20的焦距f1与第二角度放大透镜30的焦距f2之和，第二角度放大透镜30与光屏4之间的距离l3大于第二角度放大透镜30的焦距f2。一级对准小孔10与第一角度放大透镜20之间的距离l1小于第一角度放大透镜20的焦距f1。
一级对准小孔10包括沿光束传输方向依次设置的入射端与出射端，入射端与出射端之间具有一定的间距，从而保证激光光束在一定的倾角范围内通过一级对准小孔10，从而在二级角度放大装置中将该倾斜角度放大并投影在光屏4上。
优选的，光屏4上设有刻度标线(图中未示出)，通过刻度标线能够精准显示光屏4形成的光斑的偏差值，通过观察光屏4上刻度值的读数，可以给后续测量过程中误差来源提供详细数据，对于误差的补偿以及精度的提高带来很大的益处，其中，刻度标线优选为与激光光束不同的颜色，以便于与光斑进行区分。
光屏4优选为黑色氧化材料，能够有效避免光反射引起的光斑直径变大，确保调整的精确性。
本发明的对称布置的激光位移传感器的对准装置还包括第一支架5、第二支架6以及安装座7，其中，第一支架5具有一对，一对一级对准小孔10分别设于2个以光屏4为中心对称布置的第一支架5上，第二支架6包括第一角度放大支架60、第二角度放大支架61，第一角度放大支架60具有一对，一个第一角度放大透镜20设于一个第一角度放大支架60上，另一个第一角度放大透镜20设于另一个第一较大放大支架60上，第二角度放大支架61具有一对，一个第二角度放大透镜30设置于其中一个第二角度放大支架61上，另一个第二角度放大透镜30设于另一个第二角度放大支架61上，当然，为了保证对光束的控制，一级对准小孔10、第一角度放大透镜20、第二角度放大透镜30为同心设置，其中，安装座7上设有多个槽位，供光屏4、第一支架5、第二支架6安装，多个槽位之间的距离为预先设置，使得安装在一级对准小孔10、第一角度放大透镜20、第二角度放大透镜30、光屏4之间的距离保持上述的关系。本发明中，利用安装座7提供一级对准小孔10、第一角度放大透镜20、第二角度放大透镜30、光屏4的精度定位，保证对准的准确性。
请一并参照图1至图4，本发明的对称布置的激光位移传感器的对准装置的工作原理为：激光位移传感器80向与之对应的一个一级对准小孔10发射激光光束，激光位移传感器81向与之对应的另一个一级对准小孔10发射激光光束，并且激光光束以一定的倾角通过一级对准小孔10，第一角度放大透镜20对从一级对准小孔10发射出的激光光束进行第一次角度偏转，第二角度放大透镜30对之后的激光光束进行第二次角度偏转，之后，激光光束被透镜在光屏4的两侧面上，通过比较光屏4两侧面上形成的光斑的偏差，对激光位移传感器80与激光位移传感器81进行调整，可以快速、精准的将对称布置的激光位移传感器对准。
本发明的对称布置的激光位移传感器的对准装置具有如下优点：
1、分别对对称布置的一对激光位移传感器的激光光束进行投影，根据透镜的偏差进行调整，对准结果更加方便、准确。
2、利用二级角度放大装置对激光光束的偏转角度进行方法，增加了对准的精确度，同时，有效减小了对空间的占用率，弥补了对准过程中空间不足的问题。
如图5，本发明还提供一种对称布置的激光位移传感器的对准方法，其具体流程如下：
S1，设置光束对准装置，打开激光位移传感器，将光束对准装置设于对称布置的一对激光位移传感器的中间位置。
S2，将对称布置的两个激光位移传感器分别与对应的一级对准小孔初对准，使激光位移传感器的激光光束穿过对应的对准小孔，并保证在一级对准小孔的孔壁上不形成光斑。
S3，通过一级对准小孔的激光光束在二级角度放大装置处偏转，使其偏转角度放大，并且在光屏两侧的激光光束分别投影在光屏的两侧面上，形成光斑。
S4，根据光屏两侧面上的光斑的偏差，对对称布置的两个激光位移传感器进行调整，使光屏两侧面上的光斑重合。
以上是对本发明的较佳实施进行的具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种对称布置的激光位移传感器的光束对准装置，其特征在于，包括光屏，以及对称设于所述光屏两侧的一对二级角度放大装置、对称设于所述光屏两侧的一对一级对准小孔，其中，
所述一级对准小孔、所述二级角度放大装置、所述光屏沿光束的传输方向依次设置，所述一级对准小孔与所述二级角度放大装置同心设置。
2.根据权利要求1所述的对称布置的激光位移传感器的光束对准装置，其特征在于，所述二级角度放大装置包括沿光束的传输方向依次设置的第一角度放大透镜、第二角度放大透镜。
3.根据权利要求2所述的对称布置的激光位移传感器的光束对准装置，其特征在于，所述第一角度放大透镜与所述第二角度放大透镜之间的距离等于所述第一角度放大透镜与所述第二角度放大透镜的焦距之和。
4.根据权利要求2所述的对称布置的激光位移传感器的光束对准装置，其特征在于，所述第二角度放大透镜与所述光屏之间的距离大于所述第二角度放大透镜的焦距。
5.根据权利要求1所述的对称布置的激光位移传感器的光束对准装置，其特征在于，所述一级对准小孔包括沿光束传输方向依次设置的入射端与出射端，所述入射端与所述出射端之间设有间距。
6.根据权利要求1所述的对称布置的激光位移传感器的光束对准装置，其特征在于，所述光屏采用黑色氧化材料。
7.根据权利要求1所述的对称布置的激光位移传感器的光束对准装置，其特征在于，所述光屏的两侧面设有刻度标线。
8.根据权利要求7所述的对称布置的激光位移传感器的光束对准装置，其特征在于，所述刻度标线采用与光束不同的颜色。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的对称布置的激光位移传感器的光束对准装置，其特征在于，还包括第一支架、第二支架以及安装底座，所述一级对准小孔设于所述第一支架上，所述二级角度放大装置设于所述第二支架上，所述第一支架、所述第二支架以及所述光屏安装于所述安装底座上。
10.一种对称布置的激光位移传感器的光束对准方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，将激光位移传感器打开，并将光束对准装置置于两个激光位移传感器之间的中间位置；
S2，使光屏两侧的激光光束通过对应的一级对准小孔，且不在一级小孔的孔壁上形成亮斑；
S3，光屏两侧的激光光束在通过一级对准小孔后，二级角度放大装置对其偏转角度进行放大，并将光屏两侧激光光束分别投影在光屏的两侧面上；
S4，根据光屏两侧面上形成的光斑的位置和方向，调整激光位移传感器的偏转角和位置，使光屏两侧面的光斑重合。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112815871A (zh) * 2021-02-19 2021-05-18 中国计量科学研究院 一种大口径平面光学元件面形绝对测量系统
CN112974708A (zh) * 2021-03-02 2021-06-18 景德镇明兴航空锻压有限公司 一种汽轮机叶片锻造模具及其校准方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101514894A (zh) * 2009-04-01 2009-08-26 镇江晶鑫电子科技有限公司 一种用于检测激光头准直光的准直仪
CN201421327Y (zh) * 2009-04-01 2010-03-10 镇江晶鑫电子科技有限公司 一种用于检测激光头准直光的准直仪
CN102202561A (zh) * 2008-09-25 2011-09-28 纽约市哥伦比亚大学托管会 提供光刺激和结构成像的装置、设备和方法
CN104316002A (zh) * 2014-10-10 2015-01-28 中国科学院光电研究院 激光跟踪仪光轴与机械转轴平移量的检测装置和方法
CN104422395A (zh) * 2013-09-11 2015-03-18 中国石油大学(华东) 一种小孔光阑定标的方法
CN106405857A (zh) * 2016-12-14 2017-02-15 大族激光科技产业集团股份有限公司 激光路径调整装置及方法
CN106767545A (zh) * 2017-01-19 2017-05-31 中国科学院高能物理研究所 一种高精度高空间分辨角度测量仪及角度测量方法
CN209279896U (zh) * 2018-12-21 2019-08-20 清华大学深圳研究生院 对称布置的激光位移传感器的光束对准装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102202561A (zh) * 2008-09-25 2011-09-28 纽约市哥伦比亚大学托管会 提供光刺激和结构成像的装置、设备和方法
CN101514894A (zh) * 2009-04-01 2009-08-26 镇江晶鑫电子科技有限公司 一种用于检测激光头准直光的准直仪
CN201421327Y (zh) * 2009-04-01 2010-03-10 镇江晶鑫电子科技有限公司 一种用于检测激光头准直光的准直仪
CN104422395A (zh) * 2013-09-11 2015-03-18 中国石油大学(华东) 一种小孔光阑定标的方法
CN104316002A (zh) * 2014-10-10 2015-01-28 中国科学院光电研究院 激光跟踪仪光轴与机械转轴平移量的检测装置和方法
CN106405857A (zh) * 2016-12-14 2017-02-15 大族激光科技产业集团股份有限公司 激光路径调整装置及方法
CN106767545A (zh) * 2017-01-19 2017-05-31 中国科学院高能物理研究所 一种高精度高空间分辨角度测量仪及角度测量方法
CN209279896U (zh) * 2018-12-21 2019-08-20 清华大学深圳研究生院 对称布置的激光位移传感器的光束对准装置

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LI, XH: "Measurement of six-degree-of-freedom planar motions by using a multiprobe surface encoder", 《OPTICAL ENGINEERING》, 25 February 2015 (2015-02-25) *
孙彬;李兵;: "一种量化的激光位移传感器倾角误差补偿模型", 仪器仪表学报, no. 05, 15 May 2015 (2015-05-15) *
宋腾;张凤生;任锦霞;: "直射式激光位移传感器光束入射角对测量精度的影响", 机械, no. 02, 25 February 2017 (2017-02-25) *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112815871A (zh) * 2021-02-19 2021-05-18 中国计量科学研究院 一种大口径平面光学元件面形绝对测量系统
CN112974708A (zh) * 2021-03-02 2021-06-18 景德镇明兴航空锻压有限公司 一种汽轮机叶片锻造模具及其校准方法
CN112974708B (zh) * 2021-03-02 2022-11-18 景德镇明兴航空锻压有限公司 一种汽轮机叶片锻造模具及其校准方法

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