CN207717108U - 大量程高灵敏度激光传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种大量程高灵敏度激光传感器，包括半导体激光发生器、高精度透镜光学系统、线性COMS位置传感器模块，该激光传感器还包括信号处理系统；所述信号处理系统中具有放大滤波电路模块等。放大滤波电路模块由第二运算放大器、电阻R24、R25、R26、R27和电容C6组成；本实用新型通过采用上述电路设计，能使传感器量程达到100m，实现大量程，使用范围更广，而且还能使激光传感器达到超小光斑和超高精度的效果，激光光斑直径仅为0.5mm，可以对被检测物体实现高精度的定位，限位等高灵敏度检测，尤其对于高精密智能化设备的要求，又能实现对直径小于1mm的微小物体如芯片的针脚，头发丝等类似物品的稳定可靠的检测。

Description

大量程高灵敏度激光传感器

技术领域：

本实用新型属于传感器技术领域，尤其涉及工业自动化行业非接触式检测激光传感器，特指一种大量程高灵敏度激光传感器。

背景技术：

背景1：现在工业生产领域，自动化生产设备要求智能化的同时，要求传感器检测距离要大，然而现有的光电传感器，接近传感器等检测距离都在15米内，难以满足检测距离大于15M自动化机械的要求。

背景2：现有的光电传感器，超声波等传感器光斑，声波都偏大，不适合检测如芯片针脚等细小工件的检测，同时容易受到傍边物体干扰而产生误检测，同时存在灵敏度低等问题。

实用新型内容：

本实用新型的目的即在于克服现有技术的上述不足之处，提供一种大量程高灵敏度激光传感器。

本实用新型采用的技术方案是：一种大量程高灵敏度激光传感器，包括半导体激光发生器、高精度透镜光学系统、线性COMS位置传感器模块，该激光传感器还包括信号处理系统；所述信号处理系统包括放大滤波电路模块、高速AD转换电路模块、高速FIFO电路模块、DSP控制电路模块、比较及筛选电路模块、像元计数处理电路模块、信号指示输出电路模块；其中，

所述半导体激光发生器由第一比较器、激光二极管D1、D2、D3、 D4、电阻R2、R3、R4、可调电阻R5、电容C4组成，其中，电阻R2 与激光二极管D1、D2串联，电阻R3与激光二极管D3、D4串联，电阻R4与可调电阻R5串联，三组串联后并联，并联后一公共端接电阻R1后接电源，另一公共端与DSP控制电路模块连接；第一比较器的正输入接脚连接电阻R3与激光二极管D3之间，负输入接脚连接可调电阻R5的调节端，第一比较器的电源输入与电阻R1连接；第一比较器的输出端与DSP控制电路模块连接；电容C4的一端连接电阻R2、R3、R4的公共端，另一端连接DSP控制电路模块；

所述DSP控制电路模块由第二比较器、电阻R6、R7、R8、二极管D5、发光二极管D6、三极管Q1、信号继电器KS组成，其中，第二比较器的正输入接脚与电容C4连接，第二比较器的负输入接脚与第一比较器的输出端连接；电阻R6、R7及发光二极管D6串联，二极管D5与信号继电器KS并联后与三极管Q1的发射极连接；电阻R6、二极管D5、信号继电器KS的公共端与电阻R2、R3、R4的公共端连接；三极管Q1的集电极与发光二极管D6连接并与激光二极管D2、 D4的公共端连接；第二比较器的输出端与电阻R6、R7的公共端连接，且三极管Q1的基极经过电阻R8后也与电阻R6、R7的公共端连接；

所述比较及筛选电路模块由第三比较器、电容C2、C3、电阻R9、 R10以及发光二极管D7组成；其中，第三比较器的正输入接脚通过电阻R11与电源连接，第三比较器的负输入接脚经过电容C2后接地，第三比较器的接地接脚经过电容C3后接地；电阻R10、R9、发光二极管D7串联，电阻R10的外端连接电源，发光二极管D7的负极接地；第三比较器的输出端与电阻R9、R10的公共端连接并与像元计数处理电路模块连接；

所述像元计数处理电路模块和信号指示输出电路模块由第一运算放大器、电容C1、电阻R12、R13、发光二极管D8、二极管D9和三极管Q2共同组成；其中，第一运算放大器的正输入接脚与电容C1 连接且电容C1另一端接地，同时第一运算放大器的正输入接脚还经过一电阻R14与DSP控制电路模块中的电阻R6、二极管D5、信号继电器KS的公共端连接；第一运算放大器的负输入接脚与第三比较器的输出端连接；第一运算放大器的输出端与电阻R12、R13、二极管 D9的负极、三极管Q2的发射极共同连接；二极管D9的正极与三极管Q2的集电极连接并连接信号输出端；三极管Q2的基极与第一运算放大器连接；发光二极管D8的正极与电阻R12串联，发光二极管 D8的负极接地；

所述放大滤波电路模块由第二运算放大器、电阻R24、R25、R26、 R27和电容C6组成，其中，第二运算放大器的正输入接脚与电阻R24 连接；第二运算放大器的负输入接脚依次连接电阻R26和电容C6，电容C6的另一端与与半导体激光发生器中的电阻R4连接；电阻R25 的一端与第二运算放大器的负输入接脚连接，另一端与第二运算放大器的输出端连接；电阻R27的一端连接在电阻R26与电容C6之间，另一端连接半导体激光发生器中的第一比较器；

所述高速AD转换电路模块和高速FIFO电路模块由第三运算放大器、可调电阻R21、电阻R22、R23、电容C7以及三极管Q3共同连接组成，其中，第三运算放大器的正输入接脚串联电阻R29后与第二运算放大器的输出端连接，第三运算放大器的正输入接脚还与电容C7连接，电容C7另一端接地；第三运算放大器的负输入接脚连接可调电阻R21的调节端，可调电阻R21的另两端中一端接电源，另一端与DSP控制电路模块中的电阻R6连接；三极管Q3的集电极与第三运算放大器的输出端连接，三极管Q3的基极与电阻R22串联后与第三运算放大器连接；三极管Q3的发射极与电阻R6、二极管 D5、信号继电器KS的公共端连接。

本实用新型通过采用上述电路设计，能使传感器量程达到100m，实现大量程，使用范围更广，而且还能使激光传感器达到超小光斑和超高精度的效果，激光光斑直径仅为0.5mm，可以对被检测物体实现高精度的定位，限位等高灵敏度检测，尤其对于高精密智能化设备的要求，又能实现对直径小于1mm的微小物体如芯片的针脚，头发丝等类似物品的稳定可靠的检测；而且，本实用新型激光传感器的电路模块简化，成本更低，可降低用户采购成本。

附图说明：

图1是本实用新型激光传感器的电路图；

图2是本实用新型激光传感器的测距原理图。

图2中，A处表示被测物体位于最近点，B处表示被测物体位于最远的，a表示量程，b表示起始距离，F1、F2分别表示高精度光学透镜；1即为半导体激光发生器，S1表示信号处理系统，S2表示线性COMS位置传感器模块。

具体实施方式：

下面结合具体实施例和附图对本实用新型进一步说明。

如图1～图2所示，本实用新型所述的一种大量程高灵敏度激光传感器，包括1、高精度透镜光学系统、线性COMS位置传感器模块，该激光传感半导体激光发生器器还包括信号处理系统；所述信号处理系统包括放大滤波电路模块2、高速AD转换电路模块3、高速FIFO电路模块4、DSP控制电路模块5、比较及筛选电路模块6、像元计数处理电路模块7、信号指示输出电路模块8；其中，

所述半导体激光发生器1由第一比较器11、激光二极管D1、D2、 D3、D4、电阻R2、R3、R4、可调电阻R5、电容C4组成，其中，电阻R2与激光二极管D1、D2串联，电阻R3与激光二极管D3、D4串联，电阻R4与可调电阻R5串联，三组串联后并联，并联后一公共端接电阻R1后接电源，另一公共端与DSP控制电路模块连接；第一比较器的正输入接脚连接电阻R3与激光二极管D3之间，负输入接脚连接可调电阻R5的调节端，第一比较器11的电源输入与电阻R1 连接；第一比较器11的输出端与DSP控制电路模块连接；电容C4 的一端连接电阻R2、R3、R4的公共端，另一端连接DSP控制电路模块；

所述DSP控制电路模块5由第二比较器51、电阻R6、R7、R8、二极管D5、发光二极管D6、三极管Q1、信号继电器KS组成，其中，第二比较器51的正输入接脚与电容C4连接，第二比较器51的负输入接脚与第一比较器11的输出端连接；电阻R6、R7及发光二极管 D6串联，二极管D5与信号继电器KS并联后与三极管Q1的发射极连接；电阻R6、二极管D5、信号继电器KS的公共端与电阻R2、R3、 R4的公共端连接；三极管Q1的集电极与发光二极管D6连接并与激光二极管D2、D4的公共端连接；第二比较器51的输出端与电阻R6、 R7的公共端连接，且三极管Q1的基极经过电阻R8后也与电阻R6、 R7的公共端连接；

所述比较及筛选电路模块6由第三比较器61、电容C2、C3、电阻R9、R10以及发光二极管D7组成；其中，第三比较器61的正输入接脚通过电阻R11与电源连接，第三比较器61的负输入接脚经过电容C2后接地，第三比较器61的接地接脚经过电容C3后接地；电阻R10、R9、发光二极管D7串联，电阻R10的外端连接电源，发光二极管D7的负极接地；第三比较器61的输出端与电阻R9、R10的公共端连接并与像元计数处理电路模块连接；

所述像元计数处理电路模块7和信号指示输出电路模块8由第一运算放大器71、电容C1、电阻R12、R13、发光二极管D8、二极管D9和三极管Q2共同组成；其中，第一运算放大器71的正输入接脚与电容C1连接且电容C1另一端接地，同时第一运算放大器71的正输入接脚还经过一电阻R14与DSP控制电路模块5中的电阻R6、二极管D5、信号继电器KS的公共端连接；第一运算放大器71的负输入接脚与第三比较器61的输出端连接；第一运算放大器71的输出端与电阻R12、R13、二极管D9的负极、三极管Q2的发射极共同连接；二极管D9的正极与三极管Q2的集电极连接并连接信号输出端；三极管Q2的基极与第一运算放大器71连接；发光二极管D8的正极与电阻R12串联，发光二极管D8的负极接地；

所述放大滤波电路模块2由第二运算放大器21、电阻R24、R25、 R26、R27和电容C6组成，其中，第二运算放大器21的正输入接脚与电阻R24连接；第二运算放大器21的负输入接脚依次连接电阻R26 和电容C6，电容C6的另一端与与半导体激光发生器中的电阻R4连接；电阻R25的一端与第二运算放大器21的负输入接脚连接，另一端与第二运算放大器21的输出端连接；电阻R27的一端连接在电阻 R26与电容C6之间，另一端连接半导体激光发生器中的第一比较器 11；

所述高速AD转换电路模块3和高速FIFO电路模块4由第三运算放大器31、可调电阻R21、电阻R22、R23、电容C7以及三极管 Q3共同连接组成，其中，第三运算放大器31的正输入接脚串联电阻 R29后与第二运算放大器21的输出端连接，第三运算放大器31的正输入接脚还与电容C7连接，电容C7另一端接地；第三运算放大器 31的负输入接脚连接可调电阻R21的调节端，可调电阻R21的另两端中一端接电源，另一端与DSP控制电路模块中的电阻R6连接；三极管Q3的集电极与第三运算放大器31的输出端连接，三极管Q3的基极与电阻R22串联后与第三运算放大器31连接；三极管Q3的发射极与电阻R6、二极管D5、信号继电器KS的公共端连接。

本实用新型通过采用上述电路设计，能使传感器量程达到100m，实现大量程，使用范围更广，而且还能使激光传感器达到超小光斑和超高精度的效果，激光光斑直径仅为0.5mm，可以对被检测物体实现高精度的定位，限位等高灵敏度检测，尤其对于高精密智能化设备的要求，又能实现对直径小于1mm的微小物体如芯片的针脚，头发丝等类似物品的稳定可靠的检测；而且，本实用新型激光传感器的电路模块简化，成本更低，可降低用户采购成本。

Claims (1)

1.一种大量程高灵敏度激光传感器，包括半导体激光发生器、高精度透镜光学系统、线性COMS位置传感器模块，其特征在于：该激光传感器还包括信号处理系统；所述信号处理系统包括放大滤波电路模块、高速AD转换电路模块、高速FIFO电路模块、DSP控制电路模块、比较及筛选电路模块、像元计数处理电路模块、信号指示输出电路模块；其中，

所述半导体激光发生器由第一比较器、激光二极管D1、D2、D3、D4、电阻R2、R3、R4、可调电阻R5、电容C4组成，其中，电阻R2与激光二极管D1、D2串联，电阻R3与激光二极管D3、D4串联，电阻R4与可调电阻R5串联，三组串联后并联，并联后一公共端接电阻R1后接电源，另一公共端与DSP控制电路模块连接；第一比较器的正输入接脚连接电阻R3与激光二极管D3之间，负输入接脚连接可调电阻R5的调节端，第一比较器的电源输入与电阻R1连接；第一比较器的输出端与DSP控制电路模块连接；电容C4的一端连接电阻R2、R3、R4的公共端，另一端连接DSP控制电路模块；

所述DSP控制电路模块由第二比较器、电阻R6、R7、R8、二极管D5、发光二极管D6、三极管Q1、信号继电器KS组成，其中，第二比较器的正输入接脚与电容C4连接，第二比较器的负输入接脚与第一比较器的输出端连接；电阻R6、R7及发光二极管D6串联，二极管D5与信号继电器KS并联后与三极管Q1的发射极连接；电阻R6、二极管D5、信号继电器KS的公共端与电阻R2、R3、R4的公共端连接；三极管Q1的集电极与发光二极管D6连接并与激光二极管D2、D4的公共端连接；第二比较器的输出端与电阻R6、R7的公共端连接，且三极管Q1的基极经过电阻R8后也与电阻R6、R7的公共端连接；

所述比较及筛选电路模块由第三比较器、电容C2、C3、电阻R9、R10以及发光二极管D7组成；其中，第三比较器的正输入接脚通过电阻R11与电源连接，第三比较器的负输入接脚经过电容C2后接地，第三比较器的接地接脚经过电容C3后接地；电阻R10、R9、发光二极管D7串联，电阻R10的外端连接电源，发光二极管D7的负极接地；第三比较器的输出端与电阻R9、R10的公共端连接并与像元计数处理电路模块连接；

所述像元计数处理电路模块和信号指示输出电路模块由第一运算放大器、电容C1、电阻R12、R13、发光二极管D8、二极管D9和三极管Q2共同组成；其中，第一运算放大器的正输入接脚与电容C1连接且电容C1另一端接地，同时第一运算放大器的正输入接脚还经过一电阻R14与DSP控制电路模块中的电阻R6、二极管D5、信号继电器KS的公共端连接；第一运算放大器的负输入接脚与第三比较器的输出端连接；第一运算放大器的输出端与电阻R12、R13、二极管D9的负极、三极管Q2的发射极共同连接；二极管D9的正极与三极管Q2的集电极连接并连接信号输出端；三极管Q2的基极与第一运算放大器连接；发光二极管D8的正极与电阻R12串联，发光二极管D8的负极接地；

所述放大滤波电路模块由第二运算放大器、电阻R24、R25、R26、R27和电容C6组成，其中，第二运算放大器的正输入接脚与电阻R24连接；第二运算放大器的负输入接脚依次连接电阻R26和电容C6，电容C6的另一端与与半导体激光发生器中的电阻R4连接；电阻R25的一端与第二运算放大器的负输入接脚连接，另一端与第二运算放大器的输出端连接；电阻R27的一端连接在电阻R26与电容C6之间，另一端连接半导体激光发生器中的第一比较器；

所述高速AD转换电路模块和高速FIFO电路模块由第三运算放大器、可调电阻R21、电阻R22、R23、电容C7以及三极管Q3共同连接组成，其中，第三运算放大器的正输入接脚串联电阻R29后与第二运算放大器的输出端连接，第三运算放大器的正输入接脚还与电容C7连接，电容C7另一端接地；第三运算放大器的负输入接脚连接可调电阻R21的调节端，可调电阻R21的另两端中一端接电源，另一端与DSP控制电路模块中的电阻R6连接；三极管Q3的集电极与第三运算放大器的输出端连接，三极管Q3的基极与电阻R22串联后与第三运算放大器连接；三极管Q3的发射极与电阻R6、二极管D5、信号继电器KS的公共端连接。