[發明專利]基于光學鼠標傳感器的中遠距離微位移測量裝置

在審

• 申請號: 201310557988.7
• 申請日: 2013-11-11
• 公開（公告）號: CN104634252A
• 公開（公告）日: 2015-05-20
• 發明（設計）人: 龍寧
• 申請（專利權）人: 成都中遠信電子科技有限公司
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種測量裝置，尤其是基于光學鼠標傳感器的中遠距離微位移測量裝置。

背景技術

在單晶金剛石彈性浮動研磨過程中，需要測量研磨盤面的浮動情況，通過調整研磨盤來減小盤面對金剛石的沖擊從而保證更好的表面加工品質。目前用來測量盤面浮動的方法主要采用渦流傳感器，渦流傳感器只能實現幾十個毫米之內的高精度測量，而小范圍內的測量不利于對研磨盤的調整，因此需要一種中遠距離、保證精度、操作方便、經濟實用的測量系統。

發明內容

本申請要解決的技術問題是為了克服上述缺陷，提供一種基于光學鼠標傳感器的中遠距離微位移測量裝置。

為解決上述技術問題，采用的技術方案是：

基于光學鼠標傳感器的中遠距離微位移測量裝置，底座上放置彈性墊，金剛石研磨盤穿過彈性墊可轉動地螺栓連接在底座上，伺服電動機通過導桿與主軸螺栓連接，金剛石研磨盤上放置金剛石，基體上固定設置立柱，基體側面連接Y向步進電動機，電動機與計算機電連接，立柱連接彈性梁一端，彈性梁另一端壓在金剛石上，在彈性梁與金剛石接觸的點上安裝透鏡，半導體激光源正對金剛石，透鏡上連接光學鼠標傳感器，光學鼠標傳感器、LCD1602、單片機、SD卡依次電連接，光學鼠標傳感器為ADNS3080，單片機為STC89C51,單片機采用SPI接口方式連接SD卡，在連接時再接10～100KΩ上拉電阻。

本發明的有益效果是：該測量系統能測量最小16μm的位移，并達到1．016m／s的移動速度、15g(重力加速度)的加速度，以及6400幀／s的掃描速度。試驗結果表明該測量方法能夠實現對金剛石彈性浮動研磨中研磨盤浮動的測量。

附圖說明

圖1是本裝置結構示意圖；

圖2是片機與PS／2鼠標硬件接口圖；

圖3是渦流傳感器所測得的研磨盤與金剛石所接觸點處研磨盤浮動圖像；

圖4是磨盤浮動擬合曲線圖。

其中，1－伺服電動機，2－主軸，3－彈性墊，4－金剛石研磨盤，5－金剛石，6－半導體激光源，7－透鏡，8－光學鼠標傳感器，9－彈性梁。

具體實施方式

基于光學鼠標傳感器的中遠距離微位移測量裝置，底座上放置彈性墊，金剛石研磨盤穿過彈性墊可轉動地螺栓連接在底座上，伺服電動機通過導桿與主軸螺栓連接，金剛石研磨盤上放置金剛石，基體上固定設置立柱，基體側面連接Y向步進電動機，電動機與計算機電連接，立柱連接彈性梁一端，彈性梁另一端壓在金剛石上，在彈性梁與金剛石接觸的點上安裝透鏡，半導體激光源正對金剛石，透鏡上連接光學鼠標傳感器，光學鼠標傳感器、LCD1602、單片機、SD卡依次電連接，光學鼠標傳感器為ADNS3080，單片機為STC89C51,單片機采用SPI接口方式連接SD卡，在連接時再接10～100KΩ上拉電阻。

光學傳感器ADNS3080芯片主要集成了圖像采集系統(IAS)和數字信號處理器(DSP)，通過這兩部分來實現二維平面的定位。隨著芯片的不斷移動，圖像獲取系統(IAS)通過透鏡來獲取物體表面的圖像，然后將圖像信息送入到DSP處理器，處理器提取每張圖像里的特征像素，通過對相鄰2張圖像里同一個特征像素的位置變化的比較，就可以計算得到2張圖像拍攝時間間隔內的物體移動的方向和大小。通過光學傳感器可以測得物體在一段時間內位移的大小與方向，為了測量研磨盤的浮動狀況，用光電鼠標傳感器測量金剛石上方的彈性梁。測量原理如圖1所示，系統通電后開始工作，激光照亮彈性梁上的標志物，ADNS3080探測標志物上被激光照亮的部分，隨著研磨盤的轉動，單片機模塊開始采集ADNS3080所發送的標志物的浮動信息，將標志物的實時坐標在LCD上顯示出來，并將這些坐標保存在SD卡中。光路設計對測量處的彈性梁表面進行處理，使得該表面有利于提高光學傳感器的測量靈敏度，由于ADNS3080內的圖像采集系統(IAS)只對波長為650nm附近的光源敏感，因此采用發射波長為635～650nm的半導體激光發生器作為光源。本文采用10倍透鏡，最遠能進行500mm距離測量，通過透鏡對激光束進行調節，保證通過透鏡的激光束在標志物表面上形成的光斑范圍內的光照強度盡量均勻一致，這有利于傳感器的穩定工作。選用LCDl602作為測量坐標實時顯示的窗口，LCDl602引腳說明如表1所示。