CN216645236U - 一种基于双反射结构的紧凑型大量程激光三角位移传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种基于双反射结构的紧凑型大量程激光三角位移传感器，包括传感器外壳和成像器件，成像器件设于传感器外壳内，还包括：激光发射模组，设于传感器外壳内且与水平方向形成夹角；滤光片，嵌于传感器外壳内底部；成像聚焦透镜，嵌于传感器外壳内中部，且横向光轴方向与传感器外壳基准面平行，使聚焦光束垂直反射；反射镜组，包括相对且轴对称设立的至少两块反射镜，反射镜组设于成像聚焦透镜和成像器件上方，且将经成像聚焦透镜捕获的激光束反射后垂直入射成像器件。本实用新型可增大光学系统的像距以提高测量系统的精度，同时实现了传感器空间尺寸的紧凑化设计，扩展激光三角传感器的应用场景。
Description
技术领域
本实用新型属于激光三角位移传感器技术领域，具体涉及一种基于双反射结构的紧凑型大量程激光三角位移传感器。
背景技术
超精密非接触位移测量是现代智能制造的关键环节，其中激光三角位移传感器因其精度高、响应速度快、寿命长、成本低等优点，广泛应用于生产制造的各个环节。
现有技术中，对于一些特殊的场合，例如安装空间狭小的大量程测量场景，现有的激光三角位移传感器依旧具有一定的局限性，主要体现在：1、高精度和小尺寸化设计难以同时满足；2、大量程与高精度性能要求难以同时满足。
因此，在保证测量精度的前提下，研制一款小尺寸大量程激光三角位移传感器具有重要的应用价值。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种基于双反射结构的紧凑型大量程激光三角位移传感器，增大光学系统的像距以提高测量系统的精度，同时实现了传感器空间尺寸的紧凑化设计，扩展激光三角传感器的应用场景。
本实用新型提供了如下的技术方案：
本申请提出一种基于双反射结构的紧凑型大量程激光三角位移传感器，包括传感器外壳和成像器件，成像器件设于传感器外壳内，还包括：
激光发射模组，设于传感器外壳内且与水平方向形成夹角；
滤光片，嵌于传感器外壳内底部；
成像聚焦透镜，嵌于传感器外壳内中部，且横向光轴方向与传感器外壳基准面平行，使聚焦光束垂直反射；
反射镜组，包括相对且轴对称设立的至少两块反射镜，反射镜组设于成像聚焦透镜和成像器件上方，且将经成像聚焦透镜捕获的激光束反射后垂直入射成像器件。
优先地，还包括待测物，激光发射模组发射的激光束经滤光片后倾斜入射至待测物表面，且经待测物表面垂直反射至成像聚焦透镜。
优先地，所述激光发射模组包括处于同一轴线上的套筒、设于套筒内的激光光源和准直透镜组。
优先地，所述激光光源采用低功率激光二极管，准直透镜组包括至少两片用于保证成像均匀的非球面柱透镜。
优先地，所述激光光源电性连接有激光驱动电路，成像器件电性连接有上位机。
优先地，所述反射镜组包括两块反射镜，且反射镜与传感器外壳基准面夹角成45°和135°，相对侧的反射镜夹角呈90°。
本实用新型的有益效果是：
1.传感器外壳内引入对称设立的反射镜组，缩小了传感器外壳的尺寸，同时扩大了传感器的量程，满足安装空间狭小的大量程场景的测试；
2.通过准直透镜组多片非球面柱透镜对发射激光进行调制，保证激光光束的均匀性，提高激光成像质量及激光定位的精度；
3.传感器外壳内器件安装以外壳面首为基准面，确保光路结构安装的稳定性和可靠性。
附图说明
附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型的激光驱动电路与光束传播示意图；
图3是本实用新型的激光像点在成像器件上的定位示意图。
具体实施方式
如图1-2所示，本申请提出一种基于双反射结构的紧凑型大量程激光三角位移传感器，包括传感器外壳1和成像器件10，成像器件10设于传感器外壳1内，还包括：
如图1-2所示，激光发射模组，设于传感器外壳1内且与水平方向形成夹角。激光发射模组包括处于同一轴线上的套筒2、设于套筒2内的激光光源3和准直透镜组4。激光光源3设于套筒2底部，且准直透镜组4设于激光光源3之前。激光光源3采用低功率激光二极管，准直透镜组4包括至少两片用于保证成像均匀的非球面柱透镜。激光光源3电性连接有激光驱动电路12，成像器件10电性连接有上位机13。
如图1-2所示，滤光片5，嵌于传感器外壳1内底部。滤波片需根据激光发射模组和成像聚焦透镜7横向距离确定尺寸。在激光发射模组和成像聚焦透镜7横向距离的基础上，滤波片长度应预留10％传感器外壳1的尺寸冗余，确保光路系统没有机械遮挡。
如图1-2所示，成像聚焦透镜7，嵌于传感器外壳1内中部，且横向光轴方向与传感器外壳1基准面11平行，使聚焦光束垂直反射。
如图1-2所示，反射镜组8，包括相对且轴对称设立的至少两块反射镜9，反射镜组8设于成像聚焦透镜7和成像器件10上方，且将经成像聚焦透镜7捕获的激光束反射后垂直入射成像器件10。如图1-2所示，反射镜组8包括两块反射镜9，且反射镜9与传感器外壳1基准面11夹角成45°和135°，相对侧的反射镜9夹角呈90°。
如图1-2所示，待测物6，激光发射模组发射的激光束经滤光片5后倾斜入射至待测物6表面，且经待测物6表面垂直反射至成像聚焦透镜7。
本申请的测量过程具体包括以下步骤：
1、激光驱动电路12驱动激光光源3发射出激光束，激光束经准直透镜组4和滤光片5以一定的入射角倾斜入射到待测物6表面。准直透镜组4对发射的激光束进行调制，保证了激光束的均匀性，提高成像质量和激光定位的精度。激光束在待测物6表面进行反射后被成像聚焦透镜7聚焦抓取，并经过45°反射镜9和135°反射镜9双重反射后，垂直入射到成像器件10上成像，形成像点。
2、如图3所示，上位机13通过成像器件10获取像点图像，进行激光图像处理，获取像点在成像器件10上的像点坐标位置X。
3、当待测物6在世界坐标发生位移Y，且像点在成像器件10上对应像素坐标X，采用多段线性插值在像素坐标区间[Xi，Xi+1]内求解对应的世界坐标Y，则Y的求解公式为：
其中，Yi对应于Xi的世界坐标，Yi+1对应Xi+1的世界坐标。通过上式将像素坐标转换到世界坐标，继而实现被测物位移值的测量。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种基于双反射结构的紧凑型大量程激光三角位移传感器，包括传感器外壳和成像器件，成像器件设于传感器外壳内，其特征在于：还包括：
激光发射模组，设于传感器外壳内且与水平方向形成夹角；
滤光片，嵌于传感器外壳内底部；
成像聚焦透镜，嵌于传感器外壳内中部，且横向光轴方向与传感器外壳基准面平行，使聚焦光束垂直反射；
反射镜组，包括相对且轴对称设立的至少两块反射镜，反射镜组设于成像聚焦透镜和成像器件上方，且将经成像聚焦透镜捕获的激光束反射后垂直入射成像器件。
2.根据权利要求1所述的基于双反射结构的紧凑型大量程激光三角位移传感器，其特征在于：还包括待测物，激光发射模组发射的激光束经滤光片后倾斜入射至待测物表面，且经待测物表面垂直反射至成像聚焦透镜。
3.根据权利要求2所述的基于双反射结构的紧凑型大量程激光三角位移传感器，其特征在于：所述激光发射模组包括处于同一轴线上的套筒、设于套筒内的激光光源和准直透镜组。
4.根据权利要求3所述的基于双反射结构的紧凑型大量程激光三角位移传感器，其特征在于：所述激光光源采用低功率激光二极管，准直透镜组包括至少两片用于保证成像均匀的非球面柱透镜。
5.根据权利要求4所述的基于双反射结构的紧凑型大量程激光三角位移传感器，其特征在于：所述激光光源电性连接有激光驱动电路，成像器件电性连接有上位机。
6.根据权利要求1所述的基于双反射结构的紧凑型大量程激光三角位移传感器，其特征在于：所述反射镜组包括两块反射镜，且反射镜与传感器外壳基准面夹角成45°和135°，相对侧的反射镜夹角呈90°。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202123110079.8U CN216645236U (zh) | 2021-12-10 | 2021-12-10 | 一种基于双反射结构的紧凑型大量程激光三角位移传感器 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN202123110079.8U CN216645236U (zh) | 2021-12-10 | 2021-12-10 | 一种基于双反射结构的紧凑型大量程激光三角位移传感器 |
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|---|---|
| CN216645236U true CN216645236U (zh) | 2022-05-31 |
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ID=81739401
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| CN202123110079.8U Active CN216645236U (zh) | 2021-12-10 | 2021-12-10 | 一种基于双反射结构的紧凑型大量程激光三角位移传感器 |
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|---|---|
| CN (1) | CN216645236U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115079196A (zh) * | 2022-06-06 | 2022-09-20 | 上海钊晟传感技术有限公司 | 一种长距离高精度激光位移传感器方法 |
| CN117146713A (zh) * | 2023-09-25 | 2023-12-01 | 贵州电网有限责任公司 | 一种激光位移传感器 |
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2021
- 2021-12-10 CN CN202123110079.8U patent/CN216645236U/zh active Active
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