[實(shí)用新型]CCD激光三角位移傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200820151430.3
• 申請日: 2008-07-30
• 公開（公告）號(hào): CN201233224Y
• 公開（公告）日: 2009-05-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周俊華;劉德林;鄭之開;湯同奎
• 申請（專利權(quán)）人: 上海維宏電子科技有限公司
• 主分類號(hào): G01B11/02
• 分類號(hào): G01B11/02;G01D5/26
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 王 潔;鄭 暄

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及對被測物體進(jìn)行位移測量領(lǐng)域，特別涉及激光位移測距技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種CCD(電荷耦合器件)激光三角位移傳感器。

背景技術(shù)

隨著二十世紀(jì)六十年代激光的發(fā)明，利用激光對物體進(jìn)行精確測量成為可能。激光測距儀重量輕、體積小、操作簡單而準(zhǔn)確，其誤差僅為其他光學(xué)測距儀的數(shù)百分之一，它的應(yīng)用十分廣泛。如在鋼鐵工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用于鑄造、加工、焊接及機(jī)器人等方面的厚度測量、幾何測量和焊接接縫測量等，在輪胎工業(yè)中的胎紋測量、外形測量等等。

目前人們應(yīng)用的測距方法主要有超聲波測距、紅外測距、激光脈沖測距、激光三角測距等。超聲波測距原理是通過發(fā)射出特征頻率的超聲波和反射回接收到特征頻率的超聲波所用的時(shí)間來計(jì)算距離。超聲波測距精度比較低(厘米級(jí))，現(xiàn)在很少使用。紅外測距原理是利用高頻調(diào)制的紅外線在待測距離上往返產(chǎn)生的相位移推算出光束度越時(shí)間從而得到距離。由于紅外線在穿越其它物質(zhì)時(shí)折射率很小，所以適合長距離測量。激光脈沖測距原理是測距儀發(fā)射出的激光經(jīng)被測物體反射后又被測距儀接收，

上述這些測距方式均具有測量精度較低、抗干擾能力差、測量距離不夠準(zhǔn)確、成本高等缺點(diǎn)。而且它對被測物體的材料有一定要求，且安裝要求較高，裝配復(fù)雜，在很大程度上影響了其使用范圍。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是克服了上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供一種測量精度較高、抗干擾能力強(qiáng)、測量距離準(zhǔn)確、成本較低、安裝方便快捷、工作性能穩(wěn)定可靠、適用范圍較為廣泛的CCD激光三角位移傳感器。

為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本實(shí)用新型的CCD激光三角位移傳感器具有如下構(gòu)成：

該CCD激光三角位移傳感器，其主要特點(diǎn)是，所述的傳感器包括激光發(fā)射功能模塊、電荷耦合器件功能模塊、電荷耦合器件驅(qū)動(dòng)電路模塊、數(shù)據(jù)采集及處理功能模塊和數(shù)據(jù)輸出模塊，所述的激光發(fā)射功能模塊與電荷耦合器件功能模塊設(shè)置于激光光路對應(yīng)位置處，所述的電荷耦合器件功能模塊與所述的電荷耦合器件驅(qū)動(dòng)電路模塊和數(shù)據(jù)采集及處理功能模塊均相連接，所述的數(shù)據(jù)采集及處理功能模塊與電荷耦合器件驅(qū)動(dòng)電路模塊相連接，且該電荷耦合器件驅(qū)動(dòng)電路模塊通過所述的數(shù)據(jù)輸出模塊連接于外部計(jì)算機(jī)。

該CCD激光三角位移傳感器中的激光發(fā)射功能模塊為波長為650nm的紅光點(diǎn)狀激光器。

該CCD激光三角位移傳感器中的電荷耦合器件功能模塊可以為線陣電荷耦合器件功能模塊或者面陣電荷耦合器件功能模塊。

該CCD激光三角位移傳感器中的電荷耦合器件驅(qū)動(dòng)電路模塊可以為IC驅(qū)動(dòng)模塊、直接數(shù)字驅(qū)動(dòng)模塊、EPROM驅(qū)動(dòng)模塊、單片機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、可編程邏輯器件驅(qū)動(dòng)模塊或者DSP驅(qū)動(dòng)模塊。

該CCD激光三角位移傳感器中的可編程邏輯器件驅(qū)動(dòng)模塊可以為CPLD器件驅(qū)動(dòng)模塊或者FPGA器件驅(qū)動(dòng)模塊。

該CCD激光三角位移傳感器中的FPGA器件驅(qū)動(dòng)模塊為A3P250芯片。

該CCD激光三角位移傳感器中的數(shù)據(jù)采集及處理功能模塊包括數(shù)據(jù)采集功能單元和數(shù)據(jù)處理功能單元，所述的數(shù)據(jù)采集功能單元和數(shù)據(jù)處理功能單元均分別與所述的電荷耦合器件功能模塊和電荷耦合器件驅(qū)動(dòng)電路模塊相連接。

該CCD激光三角位移傳感器中的數(shù)據(jù)采集功能單元可以為ARM處理器單元、單片機(jī)單元或者A/D轉(zhuǎn)換芯片單元。

該CCD激光三角位移傳感器中的數(shù)據(jù)處理功能單元為DSP高速數(shù)字信號(hào)處理器。

該CCD激光三角位移傳感器中的數(shù)據(jù)輸出模塊可以為PCI總線輸出模塊、ISA總線輸出模塊、USB輸出模塊或者RS-232C串行總線輸出模塊。

采用了該實(shí)用新型的CCD激光三角位移傳感器，由于其結(jié)合機(jī)械傳動(dòng)，通過CCD器件來獲取被測物體的二維或者三維數(shù)據(jù)，再利用DSP對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，從而得到被測物體的測量數(shù)據(jù)，并經(jīng)過數(shù)字處理后通過LCD顯示測量結(jié)果，具有USB數(shù)據(jù)通訊功能；而且傳感器信號(hào)處理部分采用了全數(shù)字技術(shù)的DSP信號(hào)處理器，使其具有高頻響高精度的特點(diǎn)，以FPGA為主芯片設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)電路和CCD配合良好，充分發(fā)揮CCD光電轉(zhuǎn)換特性，輸出穩(wěn)定可靠的電信號(hào)；視頻處理電路對影響CCD的主要噪聲均有明顯的抑制效果，提高了信噪比，為進(jìn)一步信號(hào)處理提供了高質(zhì)量的信號(hào)；并使得整個(gè)儀器協(xié)調(diào)、高速的完成硬件驅(qū)動(dòng)、數(shù)據(jù)采集與處理分析，提高了測量的準(zhǔn)確度，同時(shí)抗干擾能力強(qiáng)，成本較低，安裝方便快捷，工作性能穩(wěn)定可靠，適用范圍較為廣泛，為高精確度低成本測距系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

附圖說明