[實(shí)用新型]激光掃描式外徑檢測(cè)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220742517.4
• 申請(qǐng)日: 2012-12-28
• 公開（公告）號(hào): CN203100686U
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張春暉;陳衛(wèi)民
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海輕工業(yè)研究所有限公司;上海理日光電科技有限公司
• 主分類號(hào): G01B11/08
• 分類號(hào): G01B11/08;G02B3/06
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 駱希聰

本實(shí)用新型涉及光電檢測(cè)技術(shù)，更具體地說，涉及一種激光掃描式外徑檢測(cè)裝置。

光電檢測(cè)技術(shù)是應(yīng)用最為廣泛的非接觸測(cè)量技術(shù)，它建立在光、機(jī)、電一體化技術(shù)基礎(chǔ)上，所涉及的基礎(chǔ)理論和工程技術(shù)內(nèi)容十分廣泛，是計(jì)量檢測(cè)技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向，并在測(cè)量領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。例如在生產(chǎn)中對(duì)各種線材、管材、棒材甚至各種零件、元器件的外形尺寸進(jìn)行非接觸在線測(cè)量和控制。

目前常見的激光檢測(cè)裝置，其光學(xué)系統(tǒng)中的透鏡通常采用普通透鏡或線性透鏡（F(θ)復(fù)合透鏡）。

普通透鏡的基本結(jié)構(gòu)示意圖如圖1A和圖1B所示，其中圖1A為正視圖、圖1B為側(cè)視圖。普通透鏡10結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，它的像高H和反射光與透鏡光軸的夾角θ之間的關(guān)系為：

H=f*tanθ，

其中f為透鏡焦距。也就是說，H和θ不成線性關(guān)系，而且反射光的掃描線速度越偏離透鏡光軸其誤差越大。

F(θ)復(fù)合透鏡的基本結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，圖2為側(cè)視圖。F(θ)復(fù)合透鏡20的像高H和反射光與透鏡光軸的夾角θ之間的關(guān)系為：

H=f*θ，

也就是說，H和θ成線性關(guān)系。因而F(θ)復(fù)合透鏡可解決掃描線速度存在的誤差。但由于F(θ)復(fù)合透鏡是多片復(fù)合組成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造大尺寸透鏡的造價(jià)較高。

目前，在玻璃管拉制等行業(yè)所生產(chǎn)的激光檢測(cè)裝置，其每種型號(hào)能夠測(cè)量的范圍非常有限。例如采用外徑為30mm鏡頭的激光掃描式外徑檢測(cè)裝置，其測(cè)量范圍約1mm?20mm；用外徑為60mm鏡頭的檢測(cè)裝置，其測(cè)量范圍約1mm?50mm。如果測(cè)量的產(chǎn)品外徑超過鏡頭的有效尺寸，那么就需改用更大尺寸的光學(xué)鏡頭或者采用多光路法的多個(gè)小鏡頭組合來測(cè)量。在這種情況下使用結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高的F(θ)復(fù)合透鏡是難以承受的。

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種激光掃描式外徑檢測(cè)裝置，它包含一個(gè)單片的柱面透鏡，該柱面透鏡仍具有F(θ)復(fù)合透鏡的特性。

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種激光掃描式外徑檢測(cè)裝置，它包含一個(gè)單片的柱面透鏡，該柱面透鏡仍具有F(θ)復(fù)合透鏡的特性。

本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是提出一種激光掃描式外徑檢測(cè)裝置，包括光點(diǎn)平行恒速掃描器、聚光透鏡和光電探測(cè)器，該光點(diǎn)平行恒速掃描器射出平行的激光光點(diǎn)對(duì)被測(cè)物進(jìn)行均速掃描，該聚光透鏡把掃描的激光光束會(huì)聚到該光電探測(cè)器。該光點(diǎn)平行恒速掃描器包括至少一路單片的柱面透鏡、棱鏡和激光器。每一路該柱面透鏡具有相對(duì)的第一表面和第二表面，該第一表面為曲面，該第二表面為平面，其中該第一表面的曲率被設(shè)計(jì)成使該柱面透鏡的成像高和反射光與透鏡光軸的夾角之間具有線性關(guān)系。該棱鏡被一電機(jī)恒速驅(qū)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。該激光器發(fā)出的激光束入射到該棱鏡，且經(jīng)該棱鏡反射到該柱面透鏡，其中該激光束在該棱鏡的入射點(diǎn)位于該柱面透鏡的焦點(diǎn)，從而使得射出該柱面透鏡的光束為與時(shí)間成線性關(guān)系并且平行于該柱面棱鏡的光軸的平行光束。

在本實(shí)用新型的一實(shí)施例中，該柱面透鏡的正投影為矩形。

在本實(shí)用新型的一實(shí)施例中，激光掃描式外徑檢測(cè)裝置包括一路該柱面透鏡，該柱面透鏡對(duì)準(zhǔn)該棱鏡。

在本實(shí)用新型的一實(shí)施例中，激光掃描式外徑檢測(cè)裝置包括兩路該柱面透鏡，對(duì)稱分布于該棱鏡的前方兩側(cè)，每路該柱面透鏡經(jīng)一反射鏡接收來自該棱鏡的反射光。

在本實(shí)用新型的一實(shí)施例中，一路該柱面透鏡的掃描范圍是0～100mm。

在本實(shí)用新型的一實(shí)施例中，兩路該柱面透鏡的掃描范圍上限達(dá)到500mm。

在本實(shí)用新型的一實(shí)施例中，激光掃描式外徑檢測(cè)裝置還包括一聚光縮束透鏡，設(shè)于該激光器與該棱鏡之間。

本實(shí)用新型的還提出一種柱面透鏡，為單片透鏡，該柱面透鏡具有相對(duì)的第一表面和第二表面，該第一表面為曲面，該第二表面為平面，其中該第一表面的曲率被設(shè)計(jì)成使該柱面透鏡的成像高和反射光與透鏡光軸的夾角之間具有線性關(guān)系。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型采用柱面透鏡的激光掃描測(cè)徑裝置減少了透鏡的使用片數(shù)，能夠非常明顯地簡(jiǎn)化鏡頭的光學(xué)設(shè)計(jì)以及機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，減小了它的體積和重量。

為讓本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式作詳細(xì)說明，其中：

圖1A示出一種普通透鏡的正視圖。

圖1A示出一種普通透鏡的正視圖。

圖1B示出一種普通透鏡的側(cè)視圖。

圖2示出一種F(θ)復(fù)合透鏡的側(cè)視圖。

圖3A示出本實(shí)用新型一實(shí)施例的柱面透鏡的正視圖。