CN112923848A - 一种对射式激光尺寸测量传感器 - Google Patents

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Abstract

一种对射式激光尺寸测量传感器，包括发射端和接收端。发射端包括双波长激光管、消色差透镜组和第一反光板，第一反光板包括第一反射棱镜和第一二向色镜，所述双波长激光管发射的激光光束经过所述消色差透镜组后投射至第一二向色镜，经过第一二向色镜反射至第一反射棱镜。接收端包括第二反光板、图像传感器，第二反光板包括第二反射棱镜和第二二向色镜，从发射端发射的激光光速经过第二反光板的第二反射棱镜和第二二向色镜入射至图像传感器的感光面。

Description

一种对射式激光尺寸测量传感器
技术领域
本发明属于测量技术领域，特别涉及一种对射式激光尺寸测量传感器。
背景技术
对射式激光尺寸测量传感器是检测和测量目标宽度和位置的传感器，在工业精密检测领域有着广泛的应用。该传感器用激光光源准直后形成一束平行光，光束照射感光元件，当物体进入平行光束的范围时，在感光元件上就会出现一个等比例的“影子”，通过测量阴影的大小或者受光量的变化即可求得物体的尺寸。当前的对射式激光尺寸测量传感器的检测范围一般不超过28mm，主要是受到感光元件尺寸、光学元件尺寸、光路结构等的限制，单只传感器在检测方面不能覆盖较大区域的检测应用需求。
发明内容
本发明实施例之一，一种对射式激光尺寸测量传感器，包括发射端和接收端。
发射端包括双波长激光管、消色差透镜组和第一反光板，第一反光板包括第一反射棱镜和第一二向色镜，所述双波长激光管发射的激光光束经过所述消色差透镜组后投射至第一二向色镜，经过第一二向色镜反射至第一反射棱镜。
接收端包括第二反光板、图像传感器，第二反光板包括第二反射棱镜和第二二向色镜，从发射端发射的激光光速经过第二反光板的第二反射棱镜和第二二向色镜入射至图像传感器的感光面。
本发明为了解决现有尺寸测量种的问题提供的对射式激光尺寸测量传感器，采用双波长的激光管，对应的光路可以分别反射、投射两种波长，在空间上保证两种波长对应的检测范围能够相接且不重叠。在时间上采用分时复用的策略，分别测量后计算待测物体尺寸的结果，本发明增大了对射式激光尺寸测量传感器检测范围。
附图说明
通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式，其中：
图1根据本发明实施例之一的对射式激光尺寸测量方法流程图。
图2根据本发明实施例之一的对射式激光尺寸测量装置结构示意图。
图3根据本发明实施例之一的对射式激光尺寸测量装置发射端结构示意图。
1——双波长激光管，2——消色差透镜组，3——第一二向色镜，4——第一发射棱镜，5——第二发射棱镜，6——第二二向色镜，7——CCD感光面，8——发射端，81——第一反光板，9——接收端，91——第二反光板。
具体实施方式
现有的对射式激光尺寸测量传感器解决测量范围小的方案包括：
1.多个传感器联合工作。该方法的缺点是多个传感器联合工作对外部结构精度要求较高，且采用多个传感器的物料成本也较高。
2.增大光学元件的口径，进而增大光束的宽度，接收端对应地选择更大长度的感光元件。缺点是大口径光学元件加工成本高、感光元件的尺寸较大，这导致传感器的尺寸变大。
同时，当前的主流尺寸测量技术包括三种，分别是亮度检测方法、激光扫描方法、激光CCD尺寸测量方法。相比之下，利用激光CCD的检测方法更加稳定可靠，检测精度更高。
根据一个或者多个实施例，一种对射式激光尺寸测量传感器，包括发射端和接收端。在发射端采用双波长激光管LD，用消色差透镜组准直成平行光束，波长较短的光能够透过二向色镜3和6到达感光面7上，波长较长的光波被二向色镜3全反射，到达反射镜4，两次偏转后的长波光束作为检测光束出射到空气中。接收端采用对称光路，使光束经由反射镜5和二向色镜6偏转后到达感光面上。
电路上采用分时复用的思路，避免两束光同时照射在感光器件上，导致光强叠加、感光器件无法分辨物体尺寸的问题。具体的测量时序如图1所示。
在发射端采用双波长LD，消色差透镜组2可以同时将两种波长的光束准直成平行光束，器件3和6是二向色镜，与光轴呈45°夹角。反射棱镜4的反射面与二向色镜3反射面平行，反射棱镜5的反射面与二向色镜6反射面平行。感光面7垂直于光轴放置。
在同一时刻，双波长LD发射波长较短的光，光束能够透过二向色镜3和6到达感光面7上，电路采集到短波长的信号后进行数据处理，得到待测物体的部分尺寸信息。在下一时刻，双波长激光管LD发射波长较长的光波，光束被二向色镜3全反射，方向改变90°，到达反射镜4，反射镜4的反射面与光轴夹角45°，光束反射后再次偏转90°，两次偏转后的长波光轴与短波光轴平行，作为检测光束出射到空气中。同样的，接收端放置反射镜5和二向色镜6，使光束偏转180°，到达感光面7上。，电路采集到短波长的信号后进行数据处理，得到待测物体的部分尺寸信息。处理两次采集的数据，将分别计算的尺寸数据相加，得到最终结果。
根据一个或者多个实施例，反光板部分81的反射棱镜4、二向色镜3的外形可以有其他结构的形式存在。反光板部分81的反射棱镜4如果安装在小型位移平台上，进一步扩大检测范围。
本发明在不增加电路器件的情况下，利用光学方法提升检测范围。如果将反射器件做成可移动部件，可实现量程范围可调的尺寸测量功能。如在传感器内集成位移平台，反射器加装在平台上，通过平台带动反射器上下移动并反馈实时位置，可以更加灵活地配置传感器的检测宽度。同时，反光板81可作为独立的附加部件，提供更多的应用可能性。
本发明的有益效果包括：可以在附加较少成本的情况下，增加尺寸测量传感器的检测范围。避免了因为加工大口径光学元件导致的成本上升与成品率下降的问题。
值得说明的是，虽然前述内容已经参考若干具体实施方式描述了本发明创造的精神和原理，但是应该理解，本发明并不限于所公开的具体实施方式，对各方面的划分也不意味着这些方面中的特征不能组合，这种划分仅是为了表述的方便。本发明旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。

Claims (5)

1.一种对射式激光尺寸测量传感器，其特征在于，包括发射端和接收端，
发射端包括双波长激光管、消色差透镜组和第一反光板，第一反光板包括第一反射棱镜和第一二向色镜，所述双波长激光管发射的激光光束经过所述消色差透镜组后投射至第一二向色镜，经过第一二向色镜反射至第一反射棱镜，
接收端包括第二反光板、图像传感器，第二反光板包括第二反射棱镜和第二二向色镜，从发射端发射的激光光速经过第二反光板的第二反射棱镜和第二二向色镜入射至图像传感器的感光面。
2.根据权利要求1所述的对射式激光尺寸测量传感器，其特征在于，
第一反射棱镜的反射面与第一二向色镜反射面平行，第二反射棱镜的反射面与第二二向色镜反射面平行。
3.根据权利要求1所述的对射式激光尺寸测量传感器，其特征在于，所述图像传感器是CCD。
4.根据权利要求1所述的对射式激光尺寸测量传感器，其特征在于，第一反射棱镜被设置在移动平台上，通过该移动平台可以调整第一反射棱镜与第一二向色镜之间的距离。
5.一种对射式激光尺寸测量方法，其特征在于，包括以下步骤，
所述发射端的双波长激光管发射第一波长的光束，所述接收端的图像传感器获得第一图像数据，
所述发射端的双波长激光管发射第二波长的光束，所述接收端的图像传感器获得第二图像数据，
根据第一图像数据和第二图像数据计算获得待测物体的尺寸数据。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116202428A (zh) * 2023-03-01 2023-06-02 钛玛科（北京）工业科技有限公司 一种激光测量纠偏传感器及其应用

Citations (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5333053A (en) * 1991-04-26 1994-07-26 Nikon Corporation Apparatus for measuring straightness
WO1999027623A1 (en) * 1997-11-25 1999-06-03 Spectra Science Corporation Self-targeting reader system for remote identification
JPH11237225A (ja) * 1997-11-28 1999-08-31 Hitachi Ltd 欠陥検査装置
US20020001089A1 (en) * 2000-04-18 2002-01-03 Price Jeffrey H. Multiparallel three dimensional optical microscopy system
US20030063293A1 (en) * 2001-09-19 2003-04-03 Seiko Epson Corporation Optical element inspection device and optical element inspection method
US20030072569A1 (en) * 2001-10-15 2003-04-17 Pentax Corporation Three-dimensional image-capturing device and adapter for three-dimensional image-capturing
US20060007438A1 (en) * 2004-07-09 2006-01-12 Hon Hai Precision Industry Co., Ltd. Optical processor using detecting assembly and method using same
CN101588511A (zh) * 2009-01-07 2009-11-25 深圳市掌网立体时代视讯技术有限公司 一种立体摄像装置及方法
CN103776815A (zh) * 2014-02-24 2014-05-07 南京派光信息技术有限公司 一种便携式可调节的拉曼探头
CN104034271A (zh) * 2014-06-19 2014-09-10 清华大学 一种横向分辨率达到1nm的干涉旋转映射检测方法
EP2779654A2 (en) * 2013-03-14 2014-09-17 Ricoh Company, Ltd. Stereo camera
CN104913796A (zh) * 2015-01-29 2015-09-16 上海兰宝传感科技股份有限公司 一种基于非球面透镜的远距离对射光电传感器
CN105158891A (zh) * 2015-05-11 2015-12-16 华中科技大学 一种三通道显微镜接口
JPWO2014013912A1 (ja) * 2012-07-19 2016-06-30 株式会社ニコン 光学装置及び撮像装置
CN106197258A (zh) * 2016-07-14 2016-12-07 中国科学院上海光学精密机械研究所 双通道双波长干涉检测装置
CN109521495A (zh) * 2018-12-20 2019-03-26 安徽源典科技有限公司 一种双波段成像探测装置及方法
CN109827609A (zh) * 2019-02-22 2019-05-31 上海兰宝传感科技股份有限公司 高性能测量光幕系统
CN111323406A (zh) * 2018-12-15 2020-06-23 南京简智仪器设备有限公司 一种分布聚焦的便携式拉曼探头
CN211553759U (zh) * 2020-02-20 2020-09-22 中国海洋大学 一种拉曼-荧光-激光诱导击穿光谱联用系统
CN211862772U (zh) * 2019-07-31 2020-11-06 苏州溢博伦光电仪器有限公司 一种三维扫描光学显微镜

Patent Citations (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5333053A (en) * 1991-04-26 1994-07-26 Nikon Corporation Apparatus for measuring straightness
WO1999027623A1 (en) * 1997-11-25 1999-06-03 Spectra Science Corporation Self-targeting reader system for remote identification
JPH11237225A (ja) * 1997-11-28 1999-08-31 Hitachi Ltd 欠陥検査装置
US20020001089A1 (en) * 2000-04-18 2002-01-03 Price Jeffrey H. Multiparallel three dimensional optical microscopy system
US20030063293A1 (en) * 2001-09-19 2003-04-03 Seiko Epson Corporation Optical element inspection device and optical element inspection method
US20030072569A1 (en) * 2001-10-15 2003-04-17 Pentax Corporation Three-dimensional image-capturing device and adapter for three-dimensional image-capturing
US20060007438A1 (en) * 2004-07-09 2006-01-12 Hon Hai Precision Industry Co., Ltd. Optical processor using detecting assembly and method using same
CN101588511A (zh) * 2009-01-07 2009-11-25 深圳市掌网立体时代视讯技术有限公司 一种立体摄像装置及方法
JPWO2014013912A1 (ja) * 2012-07-19 2016-06-30 株式会社ニコン 光学装置及び撮像装置
EP2779654A2 (en) * 2013-03-14 2014-09-17 Ricoh Company, Ltd. Stereo camera
CN103776815A (zh) * 2014-02-24 2014-05-07 南京派光信息技术有限公司 一种便携式可调节的拉曼探头
CN104034271A (zh) * 2014-06-19 2014-09-10 清华大学 一种横向分辨率达到1nm的干涉旋转映射检测方法
CN104913796A (zh) * 2015-01-29 2015-09-16 上海兰宝传感科技股份有限公司 一种基于非球面透镜的远距离对射光电传感器
CN105158891A (zh) * 2015-05-11 2015-12-16 华中科技大学 一种三通道显微镜接口
CN106197258A (zh) * 2016-07-14 2016-12-07 中国科学院上海光学精密机械研究所 双通道双波长干涉检测装置
CN111323406A (zh) * 2018-12-15 2020-06-23 南京简智仪器设备有限公司 一种分布聚焦的便携式拉曼探头
CN109521495A (zh) * 2018-12-20 2019-03-26 安徽源典科技有限公司 一种双波段成像探测装置及方法
CN109827609A (zh) * 2019-02-22 2019-05-31 上海兰宝传感科技股份有限公司 高性能测量光幕系统
CN211862772U (zh) * 2019-07-31 2020-11-06 苏州溢博伦光电仪器有限公司 一种三维扫描光学显微镜
CN211553759U (zh) * 2020-02-20 2020-09-22 中国海洋大学 一种拉曼-荧光-激光诱导击穿光谱联用系统

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HAGA TAKANOBU; TAKAHASHI SATOSHI; SONEHARA TSUYOSHI等: "Dual-view imaging system using a wide-range dichroic mirror for simultaneous four-color single-molecule detection.", 《ANALYTICAL CHEMISTRY》 *
冯德军; 黄文育; 刘冠秀; 张茂森: "正交偏振的双波长掺镱双包层光纤激光器", 《光学学报》 *
高浩;王潇;尚林伟;赵远;尹建华: "基于二向色及透射准直的小型近红外拉曼光谱仪", 《光谱学与光谱分析》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116202428A (zh) * 2023-03-01 2023-06-02 钛玛科（北京）工业科技有限公司 一种激光测量纠偏传感器及其应用

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Publication number Publication date
CN112923848B (zh) 2022-05-24

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