CN111812618A - 超高精度多用途同步激光测量仪及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
超高精度多用途同步激光测量仪，其特征包括：微处理器(1)，所述微处理器(1)通过导线与逻辑算法处理系统(2)相连，所述逻辑算法处理系统(2)通过导线与存储器(15)相连，所述微处理器(1)通过导线与显示系统(13)相连，所述显示系统(13)通过导线与液晶显示屏(14)相连，所述微处理器(1)通过导线与高频信号发生器(3)相连，所述高频信号发生器(3)上端通过导线与高频信号调制器(4)相连，所述高频信号调制器(4)通过导线与发射驱动器(5)相连，所述发射驱动器(5)通过导线与激光发射器(6)相连，所述激光发射器(6)通过导线与光学准直系统(7)相连。
Description
技术领域
本发明属于近场超高精度测量装置技术领域，具体涉及超高精度多用途同步激光测量仪及其工作方法。
背景技术
超高精度激光测量仪是利用激光对近距离或近场目标(1-100mm)进行精准测定的仪器，又称激光测距。
该测量仪在工作时向所测目标发射出一束聚焦很细的高频调制激光，然后由光电元件接收目标反射的激光信号，输入至微处理器，通过对发射和接收信号的混频处理，计算出目标的纵深距离及变化，基于其超高频率激光调制(100GHz)，信号混频解调处理，及逻辑算法，该系统将测量计算出目标的精密长度、高度、或深度，并获得超高测量精度(<10微米)。
目前我们过程使用的设备都是机械类设备，其精度低，测量不够精确，体积大，重量重，不便于携带，而且功耗大，集成度低，不适合精密设备和激光加工设备的使用，更不适合那些小型精密器件加工领域的同步测量。
为克服上述技术问题，经过长时间研究，从实际出发，本申请人认为在此公开超高精度多用途同步激光测量仪及其工作方法就有着十分必要的现实意义。
发明内容
本发明的目的在于提供超高精度多用途同步激光测量仪及其工作方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
超高精度多用途同步激光测量仪及其工作方法，其特征包括：微处理器(1)，所述微处理器(1)通过导线与逻辑算法处理系统(2)相连，所述逻辑算法处理系统(2)通过导线与存储器(15)相连，所述微处理器(1)通过导线与显示系统(13)相连，所述显示系统(13)通过导线与液晶显示屏(14)相连，所述微处理器(1)通过导线与高频信号发生器(3)相连，所述高频信号发生器(3)上端通过导线与高频信号调制器(4)相连，所述高频信号调制器(4)通过导线与发射驱动器(5)相连，所述发射驱动器(5)通过导线与激光发射器(6)相连，所述激光发射器(6)通过导线与光学准直系统(7)相连，所述高频信号发生器(3)下端通过导线与高频信号混频处理器(8)相连，所述高频信号混频处理器(8)右端通过导线与微处理器(1)相连，所述高频信号混频处理器(8)左端通过导线与高频信号放大器(9)相连，所述高频信号放大器(9)左端通过导线与雪崩光电探测器(10)相连，所述雪崩光电探测器(10)通过导线分别与光学接收聚焦仪(11)和测温传感器(12)，所述测温传感器(12)通过导线与微处理器(1)相连，所述微处理器(1)通过导线与电源(19)相连，所述电源(19)与电池管理系统(16)相连，所述电池管理系统(16)通过导线与探测器偏置高压升压模块(17)相连，所述探测器偏置高压升压模块(17)通过导线与发神器恒流模块(18)相连。
优选的，所述光学准直系统(7)左侧设有第一折射镜(20)，所述光学接收聚焦仪(11)左侧设有第二折射镜(21)，所述第二折射镜(21)位于第一折射镜(20)的正下方，所述第二折射镜(21)下方设有聚焦凸镜(22)，所述聚焦凸镜(22)下方设有激光聚焦体(23)，所述聚焦凸镜(22)与激光聚焦体(23)之间通过探测光束(24)相连，所述第一折射镜(20)上方设有摄像机(26)，所述摄像机(26)与第一折射镜(20)通过主光轴(25)相连。
优选的，所述微处理器(1)发出开始测量信号给高频信号发生器(3)，所述高频信号发生器(3)给高频信号调制器(4)一个指令，所述高频信号调制器(4)再给发射驱动器(5)一个驱动指令，所述发射驱动器(5)驱动激光发射器6发出激光，并经光学准直系统(7)进行调整。
优选的，所述光学准直系统(7)调整后的激光束进入第一折射镜(20)，所述第一折射镜(20)折射激光束后再次进入第二折射镜(21)，经第二折射镜(21)后的探测光束(24)直接射到激光聚焦体(23)，另一部分激光经第二折射镜(21)反射后进入光学接收聚焦仪(11)。
优选的，所述光学接收聚焦仪(11)产生的激光信号被传递给雪崩光电探测器(10)，其激光信号经雪崩光电探测器(10)后再经高频信号放大器(9)放大，然后经高频信号混频处理器(8)进行处理，最终输入到微处理器(1)，同时还经过测温传感器(12)将其温度信号传输给微处理器(1)。
优选的，所述微处理器(1)将信号输出给其内部主处理芯片和可编程逻辑芯片共同处理，再经显示系统(13)最终在液晶显示屏(14)上显示其测量结果，同时经逻辑算法处理系统(2)处理后自动经测得的数据存储到存储器(15)。
与现有技术相比，本发明提供了超高精度多用途同步激光测量仪及其工作方法，具备以下有益效果：
本新型超高精度近场多用途激光测量仪是激光测距技术系统中的顶级部分，它具有超高测量精度，体积小，重量轻，功耗小，集成度高等特性，可广泛与各种精密机械和激光加工设备相结合，应用于小型精密器件加工领域的同步测量，保证工艺精度和质量，填补了其它测量技术很难达到的空白。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制，在附图中：
图1为本发明提出的超高精度多用途同步激光测量仪及其工作方法的结构和工作原理示意图。
图中：微处理器(1)，逻辑算法处理系统(2)，高频信号发生器(3)，高频信号调制器(4)，发射驱动器(5)，激光发射器(6)，光学准直系统(7)，高频信号混频处理器(8)，高频信号放大器(9)，雪崩光电探测器(10)，光学接收聚焦(11)，测温传感器(12)，显示系统(13)，液晶显示屏(14)，存储器(15)，电池管理系统(16)，探测器偏置高压升压模块(17)，发神器恒流模块(18)，电源(19)，第一折射镜(20)，第二折射镜(21)，聚焦凸镜(22)，激光聚焦体(23)，探测光束(24)，主光轴(25)，摄像机(26)。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：
超高精度多用途同步激光测量仪及其工作方法，其特征包括：微处理器1，所述微处理器1通过导线与逻辑算法处理系统2相连，所述逻辑算法处理系统2通过导线与存储器15相连，所述微处理器1通过导线与显示系统13相连，所述显示系统13通过导线与液晶显示屏14相连，所述微处理器1通过导线与高频信号发生器3相连，所述高频信号发生器3上端通过导线与高频信号调制器4相连，所述高频信号调制器4通过导线与发射驱动器5相连，所述发射驱动器5通过导线与激光发射器6相连，所述激光发射器6通过导线与光学准直系统7相连，所述高频信号发生器3下端通过导线与高频信号混频处理器8相连，所述高频信号混频处理器8右端通过导线与微处理器1相连，所述高频信号混频处理器8左端通过导线与高频信号放大器9相连，所述高频信号放大器9左端通过导线与雪崩光电探测器10相连，所述雪崩光电探测器10通过导线分别与光学接收聚焦仪11和测温传感器12，所述测温传感器12通过导线与微处理器1相连，所述微处理器1通过导线与电源19相连，所述电源19与电池管理系统16相连，所述电池管理系统16通过导线与探测器偏置高压升压模块17相连，所述探测器偏置高压升压模块17通过导线与发神器恒流模块18相连。
本发明优选的实施例中，所述光学准直系统7左侧设有第一折射镜20，所述光学接收聚焦仪11左侧设有第二折射镜21，所述第二折射镜21位于第一折射镜20的正下方，所述第二折射镜21下方设有聚焦凸镜22，所述聚焦凸镜22下方设有激光聚焦体23，所述聚焦凸镜22与激光聚焦体23之间通过探测光束24相连，所述第一折射镜20上方设有摄像机26，所述摄像机26与第一折射镜20通过主光轴25相连。
本发明优选的实施例中，所述微处理器1发出开始测量信号给高频信号发生器3，所述高频信号发生器3给高频信号调制器4一个指令，所述高频信号调制器4再给发射驱动器5一个驱动指令，所述发射驱动器5驱动激光发射器6发出激光，并经光学准直系统7进行调整。
本发明优选的实施例中，所述光学准直系统7调整后的激光束进入第一折射镜20，所述第一折射镜20折射激光束后再次进入第二折射镜21，经第二折射镜21后的探测光束24直接射到激光聚焦体23，另一部分激光经第二折射镜21反射后进入光学接收聚焦仪11。
本发明优选的实施例中，所述光学接收聚焦仪11产生的激光信号被传递给雪崩光电探测器10，其激光信号经雪崩光电探测器10后再经高频信号放大器9放大，然后经高频信号混频处理器8进行处理，最终输入到微处理器1，同时还经过测温传感器12将其温度信号传输给微处理器1。
本发明优选的实施例中，所述微处理器1将信号输出给其内部主处理芯片和可编程逻辑芯片共同处理，再经显示系统13最终在液晶显示屏14上显示其测量结果，同时经逻辑算法处理系统2处理后自动经测得的数据存储到存储器15。
本发明的工作原理及使用流程如下：
激光束发射过程：测量开始时，微处理器1发出开始测量信号给高频信号发生器3，高频信号发生器3给高频信号调制器4一个指令，高频信号调制器4再给发射驱动器5一个驱动指令，发射驱动器5驱动激光发射器6发出激光，并经光学准直系统7进行调整。
激光束传递过程：经学准直系统7调整后的激光束进入第一折射镜20，经第一折射镜20后再次进入第二折射镜21，经第二折射镜21后的探测光束24直接射到激光聚焦体23，另一部分激光经第二折射镜21反射后进入光学接收聚焦仪11。
激光束测量过程：进入光学接收聚焦仪11的激光信号被传递给雪崩光电探测器10，其激光信号经雪崩光电探测器10后再经高频信号放大器9放大，然后经高频信号混频处理器8进行处理，最终输入到微处理器1，同时还经过测温传感器12将其温度信号传输给微处理器1。
测量处理过程：输送进入微处理器1的信号经微处理器1内部主处理芯片和可编程逻辑芯片共同处理后再经显示系统13最终在液晶显示屏14上显示其测量结果，同时经逻辑算法处理系统2处理后自动经测得的数据存储到存储器15。
尽管已揭示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.超高精度多用途同步激光测量仪，其特征包括：微处理器(1)，所述微处理器(1)通过导线与逻辑算法处理系统(2)相连，所述逻辑算法处理系统(2)通过导线与存储器(15)相连，所述微处理器(1)通过内部逻辑与显示系统(13)相连，所述显示系统(13)通过导线与液晶显示屏(14)相连，所述微处理器(1)通过导线与高频信号发生器(3)相连，所述高频信号发生器(3)上端通过导线与高频信号调制器(4)相连，所述高频信号调制器(4)通过导线与发射驱动器(5)相连，所述发射驱动器(5)通过导线与激光发射器(6)相连，所述激光发射器(6)通过光学结构与光学准直系统(7)相连，所述高频信号发生器(3)下端通过导线与高频信号混频处理器(8)相连，所述高频信号混频处理器(8)右端通过导线与微处理器(1)相连，所述高频信号混频处理器(8)左端通过导线与高频信号放大器(9)相连，所述高频信号放大器(9)左端通过导线与雪崩光电探测器(10)相连，所述雪崩光电探测器(10)通过光学结构与光学接收聚焦仪(11)相连，所述测温传感器(12)通过导线与微处理器(1)相连，所述微处理器(1)通过导线与电源(19)相连，所述电源(19)与电池管理系统(16)相连，所述电池管理系统(16)通过导线与探测器偏置高压升压模块(17)相连，所述探测器偏置高压升压模块(17)通过导线与发射器恒流模块(18)相连，所述光学准直系统(7)左侧设有第一折射镜(20)，所述光学接收聚焦仪(11)左侧设有第二折射镜(21)，所述第二折射镜(21)位于第一折射镜(20)的正下方，所述第二折射镜(21)下方设有聚焦凸镜(22)，所述聚焦凸镜(22)下方设有激光聚焦体(23)，所述聚焦凸镜(22)与激光聚焦体(23)之间通过探测光束(24)及反射信号，所述第一折射镜(20)上方设有摄像机(26)，所述摄像机(26)接收主光轴(25)传递的光信号。
2.根据权利要求1所述超高精度多用途同步激光测量仪工作方法，其特征在于：所述微处理器(1)发出开始测量信号给高频信号发生器(3)，所述高频信号发生器(3)生成高频信号给高频信号调制器(4)，所述高频信号调制器(4)再给发射驱动器(5)经过调制后的高频信号，所述发射驱动器(5)驱动激光发射器6发出激光，并经光学准直系统(7)进行调整。
3.根据权利要求1所述超高精度多用途同步激光测量仪工作方法，其特征在于：所述光学准直系统(7)调整后的激光束进入第一折射镜(20)，所述第一折射镜(20)折射激光束后再次进入第二折射镜(21)，经第二折射镜(21)后的探测光束(24)直接射到激光聚焦体(23)。
4.根据权利要求1所述超高精度多用途同步激光测量仪工作方法，其特征在于：所述激光聚焦体(23)反射的激光信号通过第二折射镜(21)折射给光学接收聚焦仪(11)，光学接收聚焦仪的信号被传递给雪崩光电探测器(10)，其激光信号经雪崩光电探测器(10)后再经高频信号放大器(9)放大，然后与高频信号发生器(3)产生的发射信号经高频信号混频处理器(8)进行处理，最终输入到微处理器(1)，同时还经过测温传感器(12)将其温度信号传输给微处理器(1)。
5.根据权利要求1所述超高精度多用途同步激光测量仪工作方法，其特征在于：所述微处理器(1)将信号输出给其内部主处理芯片和可编程逻辑芯片共同处理，再经显示系统(13)最终在液晶显示屏(14)上显示其测量结果，同时经逻辑算法处理系统(2)处理后自动经测得的数据存储到存储器(15)。
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