一种测量位移的激光传感器

摘要

本发明涉及一种测量位移的激光传感器，它包括：半导体激光器、镜头、二套镜片组、分光镜、光路检测器、线性CMOS阵列器件、信号处理器、调整钮、红色滤光片和外壳，工作原理是光学三角法，半导体激光器发出的光经过镜头准直后，将可见红色激光射向被测量运动部件表面，被测量运动部件表面漫反射光斑经二套镜片组非同一时刻接收会聚成像在线性CMOS阵列器件上，被测量运动部件的表面相对参考平面发生变化时，由接收镜片组收集到的漫反射光在线性CMOS阵列器件的感光面上所形成的光斑也发生相应的位移变化，线性CMOS阵列器件的处理控制电路得到感光面上面光斑位移变化信息，传输给信号处理器，信号处理器计算出被测物体的位移。

主权项

一种测量位移的激光传感器，它包括，半导体激光器、镜头、二套镜片组、分光镜、光路检测器、线性CMOS阵列器件、信号处理器、调整钮、红色滤光片和外壳，其特征在于：被测量运动部件漫反射的激光多数情况是通过二套镜片组，在非同一时刻会聚形成光斑成像在线性CMOS阵列器件上，也就是说，被测量运动部件表面的漫反射光多数情况下，只能单一的通过二套镜片组中的一套镜片组收集并且进行会聚后投射到线性CMOS阵列器件的感光面上；为保证测量位移的连续性，第一套镜片组所测量最远距离点和第二套镜片组所测量最近距离点衔接采用部分重和的技术，因此，会存在线性CMOS阵列器件在同一时刻接收到代表第一套镜片组所测量最远距离点和第二套镜片组所测量最近距离点的二个光斑信号，在这种情况下，信号处理器接收到光路检测器的脉冲信号，信号处理器取表示被测量运动部件漫反射的光束是通过第二套镜片组接收的信号，也就是说，取线性CMOS阵列器件靠近A端的光斑位移信息进行计算被测量运动部件的位移；分光镜设置在二套镜片组中的第二套镜片组与线性CMOS阵列器件之间，目的是将第二套镜片组接收到的经被测量运动部件漫反射的光束进行光路的分光，分光后的一路光束由光路检测器中的线形光电二极管阵列接收，分光后的另一路的光束投射到线性CMOS阵列器件的感光面上；光路检测器中的线形光电二极管阵列的每个光电二极管均可敏感入射光，其输出是与入射光强成正比的模拟电压信号，经过A／D转换和整形成脉冲信号，传输给信号处理器，表示被测量运动部件漫反射的光束是通过第二套镜片组接收的；信号处理器首先依据是否有光路检测器发送来的脉冲信号，确定和选用被测量运动部件位移的计算公式，如果信号处理器接收到光路检测器发送来的脉冲信号，则采用漫反射光光束通过第二套镜片组的计算位移公式，否则采用漫反射光光束通过第一套镜片组的计算位移公式；根据线性CMOS阵列器件感应经测量运动部件漫反射的激光光斑的这个角度及已知的半导体激光器和线性CMOS阵列器件之间的距离，信号处理器计算出被测量运动部件表面相对参考平面的位移y为：$y=\frac{a_i{x}_i\sin {\beta }_i}{b_i\sin {\alpha }_i\pm x_i\sin ({\alpha }_i+{\beta }_i)}i=\mathrm{1,2}$式中，α_i：参考平面与镜片组之间的距离；b_i：线性CMOS阵列器件的感光面与镜片组之间的距离；α_i：镜片组的主光轴与入射光线之间的夹角；β_i：镜片组的主光轴与线性CMOS阵列器件的感光面之间的夹角；x_i：线性CMOS阵列器件感光面上所成的光斑产生的位移；i＝1时，为第一套镜片组相关参数；i＝2时，为第二套镜片组相关参数；当被测量运动部件表面在参考平面右边时，式中“±”号取“+”；当被测量运动部件表面在参考平面左边时，式中“±”号取“‑”号。