CN213657775U - 一种对称双接收直射式激光三角位移传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及对称双接收直射式激光三角位移传感器，包括激光发射器、对激光发射器发出光线聚焦的发射镜组、两个接收经由物体反射后光线的接收镜组，以及接收经过接收镜组的光线的CCD/COMS信号接收器；两个接收镜组相对发射镜组对称设置；应用本申请的对称双接收直射式激光三角位移传感器，通过相对发射镜组对称设置的两个接收镜组来接收两个方向的物体反射光线，当一侧反射光路被遮挡时，可以通过另一侧的反射光路来检测，从而解决了现在的存在测量死角的问题。

Description

一种对称双接收直射式激光三角位移传感器

技术领域

本实用新型涉及激光三角位移传感器技术领域，更具体地说，涉及一种对称双接收直射式激光三角位移传感器。

背景技术

激光三角法位移传感器是一种非接触测量几何量的仪器,由于其在测量位移、形状、厚度、振动、检查尺寸时具有精度高、高速、非接触相隔距离较大、被测目标点可以很小，而且激光三角位移传感器具有结构简单、可实时处理等优点，因此被广泛应用于各种几何参数检测、三维建模和逆向工程、表面形貌测量等方面。

许多测量仪器公司都将其例为重要技术产品,因而开发应用领域也更加广泛,性能在不断的改进。测头可分为直射式和斜射式两类，直射式测头接收器件接收的是散射及漫反射光，用于表面租糙度不太高的被测物，而对斜射式接收的主要是正反射光，用于表面粗糙度近于镜面的被测物。由于直射式与斜射式相比光班较小，光强集中，不会因传感器与被测物体表面不垂直而扩大光照面上的亮斑，对于被测面较租糙，处于振动和倾斜不定的物体，受干扰引起的误差较小。另外，直射式的传感器在结构上也易做到小而紧凑.因此，为了准确反映物面位置变化时不受表面的影响，通常采用激光垂直入射被测物面的三角测量方式。

但是传统的激光三角位移传感器在测量时由于被测样品表面的倾斜，阶跃边缘如孔、台阶等在测量时会造成光路遮挡，导致系统无信号，出现测量死角，无法对这些死角进行有效测量。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种对称双接收直射式激光三角位移传感器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

构造一种对称双接收直射式激光三角位移传感器，其中，包括激光发射器、对所述激光发射器发出光线聚焦的发射镜组、两个接收经由物体反射后光线的接收镜组，以及接收经过所述接收镜组的光线的CCD/COMS信号接收器；两个所述接收镜组相对所述发射镜组对称设置。

本实用新型所述的对称双接收直射式激光三角位移传感器，其中，所述CCD/COMS信号接收器设置有两个，且与所述接收镜组一一对应设置。

本实用新型所述的对称双接收直射式激光三角位移传感器，其中，所述对称双接收直射式激光三角位移传感器还包括将经过所述接收镜组的光线反射至其对应的所述CCD/COMS信号接收器的第一反射镜组。

本实用新型所述的对称双接收直射式激光三角位移传感器，其中，所述CCD/COMS信号接收器设置有一个，所述对称双接收直射式激光三角位移传感器还包括第二反射镜组；所述第二反射镜组用于将经过两个所述接收镜组的光线反射至所述CCD/COMS信号接收器。

本实用新型所述的对称双接收直射式激光三角位移传感器，其中，所述激光发射器为线型激光发射器或单点激光发射器。

本实用新型所述的对称双接收直射式激光三角位移传感器，其中，所述接收镜组上设置有滤除杂散光的镀膜。

本实用新型的有益效果在于：应用本申请的对称双接收直射式激光三角位移传感器，通过相对发射镜组对称设置的两个接收镜组来接收两个方向的物体反射光线，当一侧反射光路被遮挡时，可以通过另一侧的反射光路来检测，从而解决了现在的存在测量死角的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，下面描述中的附图仅仅是本发明的部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图：

图1是本实用新型较佳实施例的对称双接收直射式激光三角位移传感器光路结构示意图；

图2是本实用新型较佳实施例的对称双接收直射式激光三角位移传感器被遮挡时光路结构示意图；

图3是本实用新型一种可选实施例的对称双接收直射式激光三角位移传感器。

具体实施方式

为了使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

本实用新型较佳实施例的对称双接收直射式激光三角位移传感器，如图1所示，同时参阅图2，包括激光发射器1、对激光发射器发出光线聚焦的发射镜组2、两个接收经由物体反射后光线的接收镜组3，以及接收经过接收镜组3的光线的CCD/COMS信号接收器5；两个接收镜组3相对发射镜组对称设置；

应用本申请的对称双接收直射式激光三角位移传感器，通过相对发射镜组2对称设置的两个接收镜组3来接收两个方向的物体反射光线，当一侧反射光路被遮挡时，可以通过另一侧的反射光路来检测，从而解决了现在的存在测量死角的问题；

优选的，CCD/COMS信号接收器5设置有一个，对称双接收直射式激光三角位移传感器还包括第二反射镜组4；第二反射镜组4用于将经过两个接收镜组3的光线反射至CCD/COMS信号接收器5；第二反射镜组可以采用现有的接收透镜结构。

优选的，根据使用被测表面采样速度和测量精度需求的不同，可以采用采样速度更高发射线型激光的激光发射器，也可用测量精度更高单点的激光发射器。

优选的，接收镜组上设置有滤除杂散光的镀膜；接收透镜可以采用现有的接收透镜结构；

具体测量原理如下：线型激光被垂直聚焦于被测物体。被测物体对激光进行漫反射，一部分漫反射光进入对称的两个接收镜组，接收镜组将杂散光滤掉，同时将接收到的物体漫反射光聚焦成像；为了使两个对称的接收镜组聚焦的激光聚焦于同一个CCD/COMS信号接收器，在CCD或者COMS信号接收器与接收镜组中间加入反射镜组，反射镜组对接收镜组聚焦的光进行多次反射，改变光路方向，将对称的两个接收镜组聚焦的光聚焦于同一个CCD/COMS信号接收器，节约了成本并提高的系统响应速度；当被测物体表面的位置发生改变时,其所成的像在检测器上也发生相应的位移；通过像移和实际位移之间的关系式,真实的物体位移可以由对像移的检测和计算得到。

另一种可选的实施方式，与上述实施方式基本相同，相同之处不再赘述，如图3所示，不同之处在于：CCD/COMS信号接收器5设置有两个，且与接收镜组3一一对应设置；此种结构形式下，采用两个CCD/COMS信号接收器5分别接收两个接收镜组3的光线，同样可以实现本申请的目的，该种方式同样属于本申请保护范畴；

可选的，对称双接收直射式激光三角位移传感器还包括将经过接收镜组的光线反射至其对应的CCD/COMS信号接收器5的第一反射镜组；可以通过设置第一反射镜组的方式，来使得CCD/COMS信号接收器5的安装位置更加多样化，以适应实际应用需求。

以图3为例，技术原理说明如下：

激光器发射的激光经过发射镜组出来的光束与法线成90°入射到被测物体表面，用接收镜组接收被测物体的漫反射光，由CCD/COMS信号接收器受光面接收采集。激光器发射光束垂直入射到测量面，反射光束BB′与激光入射光束夹角为α，CCD/COMS信号接收器与水平夹角为W，激光器与CCD中心间距为p，激光照射到参考面位置点为A，参考面反射光照射到CCD/COMS信号接收器上的位置为A′，CCD/COMS信号接收器与反射光束AA′的夹角为β，α和β需满足三角法Scheimpflug条件，即成像面、物面和透镜主面必须相交于同一直线；入射光到接收镜组中心O点的距离AO即物距为L1，光从透镜垂直出射在CCD/COMS信号接收器上，OA′为像距及随参考面移动距离L2，光斑在CCD/COMS信号接收器上移动的实际距离为S，透镜焦距为f，激光照射到实际面位置B和实际面反射光照射到CCD/COMS信号接收器上的位置为B′点，分别作反射光束A′A和AA′延长线的垂线，垂足分别为C和D，其中L为物体移动距离。

由相似三角形原理可知，

(1)

且B′D＝S*sinβ；DA′＝S*cosβ；BC＝L*sinα；AC＝L*cosα；AB＝L。

由高斯成像公式可得，

(2)

式中：l′l为物距，且l′＝L1；l′为像距，且l′＝L2；f为发射镜组焦距。

当入射光在参考面上时，代入式(2)可得；

(3)

将L2代入(1)求得移动距离L，即当实际面在参考面下时

(4)

当实际面在参考面上时，

(5)

根据式(4)和(5)得出物体移动距离L与光斑在CCD/COMS信号接收器上移动的实际距离为S的关系，真实的物体位移可以由对像移的检测和计算得到。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种对称双接收直射式激光三角位移传感器，其特征在于，包括激光发射器、对所述激光发射器发出光线聚焦的发射镜组、两个接收经由物体反射后光线的接收镜组，以及接收经过所述接收镜组的光线的CCD/COMS信号接收器；两个所述接收镜组相对所述发射镜组对称设置。

2.根据权利要求1所述的对称双接收直射式激光三角位移传感器，其特征在于，所述CCD/COMS信号接收器设置有两个，且与所述接收镜组一一对应设置。

3.根据权利要求2所述的对称双接收直射式激光三角位移传感器，其特征在于，所述对称双接收直射式激光三角位移传感器还包括将经过所述接收镜组的光线反射至其对应的所述CCD/COMS信号接收器的第一反射镜组。

4.根据权利要求1所述的对称双接收直射式激光三角位移传感器，其特征在于，所述CCD/COMS信号接收器设置有一个，所述对称双接收直射式激光三角位移传感器还包括第二反射镜组；所述第二反射镜组用于将经过两个所述接收镜组的光线反射至所述CCD/COMS信号接收器。

5.根据权利要求1-4任一所述的对称双接收直射式激光三角位移传感器，其特征在于，所述激光发射器为线型激光发射器或单点激光发射器。

6.根据权利要求1-4任一所述的对称双接收直射式激光三角位移传感器，其特征在于，所述接收镜组上设置有滤除杂散光的镀膜。

Images