[實(shí)用新型]遠(yuǎn)距離基準(zhǔn)激光位移傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520384847.4
• 申請日: 2015-06-05
• 公開（公告）號: CN204788256U
• 公開（公告）日: 2015-11-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李東平;張亦明
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州市建設(shè)工程質(zhì)量檢測中心有限公司
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責(zé)任公司 32102
• 代理人: 陸明耀;陳忠輝

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種傳感器，尤其涉及一種遠(yuǎn)距離基準(zhǔn)激光位移傳感器及其測距方法。

背景技術(shù)

激光位移傳感器可精確非接觸測量被測物體的位置、位移等變化，主要應(yīng)用于檢測物體的位移、厚度、振動、距離、直徑等幾何量的測量。按照測量原理，激光位移傳感器原理分為激光三角測量法和激光回波分析法。而現(xiàn)有的激光傳感器原理均是通過透鏡或反射的原理來計算和測量位移，同時，傳感器內(nèi)部相對復(fù)雜。

現(xiàn)有的激光發(fā)射器與測量單元一般安裝在一個殼體內(nèi)，激光照射到被測物體后反射，反射的激光通過光學(xué)透鏡系統(tǒng)在CCD或者CMOS等光電陣列器件上成像，然后通過圖像處理分析得出傳感器與被測物體之間的距離。但這種傳感器最大量程不超過3.0m；只能測量傳感器與被測點(diǎn)之間的距離，其它方向上的位移則必須安裝至對應(yīng)方向上；且光學(xué)透鏡系統(tǒng)復(fù)雜且制造精度要求高，造價昂貴。

在建筑工程中，一般采用機(jī)械百分表、容柵或光柵位移傳感器進(jìn)行檢測，但這些基準(zhǔn)必須在被測點(diǎn)較近的位置(0.1～0.3m)。當(dāng)遠(yuǎn)距離基準(zhǔn)(基準(zhǔn)點(diǎn)與被測點(diǎn)的距離較遠(yuǎn))的位移測量一般采用基準(zhǔn)梁(架)引測的形式。利用工字鋼、槽鋼等具有一定結(jié)構(gòu)剛度的長桿件作為基準(zhǔn)梁(架)，兩點(diǎn)或多點(diǎn)固定于較遠(yuǎn)的基準(zhǔn)上，通過這樣的方式在被測點(diǎn)較近的位置提供一個穩(wěn)定的基準(zhǔn)。然后將位移傳感器通過使用磁性表座或?qū)Ｓ脢A具等方式固定在基準(zhǔn)梁(架)上，測針則頂在被測物體上來進(jìn)行測量。架設(shè)工字鋼、槽鋼等在測試中顯得笨重且費(fèi)時，完全體現(xiàn)不出測試的便攜與快速。

實(shí)用新型內(nèi)容

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本實(shí)用新型的目的是提出一種遠(yuǎn)距離基準(zhǔn)激光位移傳感器及其測距方法。

本實(shí)用新型的目的，將通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)：

一種遠(yuǎn)距離基準(zhǔn)激光位移傳感器，包括一激光發(fā)射器件及激光位移傳感器，所述激光位移傳感器包括光電陣列器件，所述光電陣列器件上開設(shè)有激光入射窗，所述激光發(fā)射器的發(fā)射端與所述光電陣列器件的激光入射窗相對，所述光電陣列器件于激光入射窗的一端設(shè)置有一光學(xué)暗腔，所述激光位移傳感器與處理器電性連接，所述處理器包括一A/D信號轉(zhuǎn)換處理器。

優(yōu)選地，所述光電陣列器件的激光入射窗的一端設(shè)置有一濾光組件，所述濾光組件與光電陣列器件形成光學(xué)暗腔。

優(yōu)選地，所述濾光組件前端設(shè)置有光學(xué)狹縫片。

優(yōu)選地，所述濾光組件為濾光膜或濾光片。

優(yōu)選地，所述濾光組件與光電陣列器件為粘結(jié)連接。

優(yōu)選地，所述激光發(fā)射器件的發(fā)射端連接有一柱面透鏡。

優(yōu)選地，所述激光發(fā)射器件的激光波長為500nm-550nm。

優(yōu)選地，所述光電陣列器件為線陣CCD。

優(yōu)選地，所述濾光組件為太陽濾光膜。

優(yōu)選地，包括如下步驟，

S1、將激光發(fā)射器件及激光位移傳感器分別置于基準(zhǔn)參考物及被測物體上；

S2、激光發(fā)射器件發(fā)出的激光，穿過濾光組件照射于激光位移傳感器中的光電陣列器件上；

S3、光電陣列器件將輸出相應(yīng)像素點(diǎn)的電平信號傳輸至信號處理器進(jìn)行信號的轉(zhuǎn)換處理與電平信號電壓值的儲存；

S4、通過公式V_c＝U_av－(U_av－U_min)×k確定界限像素點(diǎn)的參考電壓值，其中，V_c為界限像素點(diǎn)的參考電壓值；U_av為所有像素點(diǎn)的電壓平均值；U_min為所有像素點(diǎn)電壓中的最小值；k為界限選擇常數(shù)；

S5、按照公式S＝n_c×l計算距離，其中，S為激光照射界限像素點(diǎn)與第一像素點(diǎn)之間的距離，nc為界限像素點(diǎn)的順序號，l為光電陣列器件感光點(diǎn)間距；所述激光照射界限像素點(diǎn)為第一個小于界限像素點(diǎn)參考電壓值V_c所對應(yīng)的像素點(diǎn)。

本實(shí)用新型突出效果為：設(shè)備結(jié)構(gòu)新穎，且適用于遠(yuǎn)程距離的檢測，檢測精度高達(dá)1-2um，通過添加柱面透鏡適用于不同的檢測，檢測范圍廣泛。濾光組件的添加適合于不同環(huán)境下的光照亮度。

以下便結(jié)合實(shí)施例附圖，對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步的詳述，以使本實(shí)用新型技術(shù)方案更易于理解、掌握。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型的另一測試結(jié)構(gòu)示意圖，此時在激光位移傳感器發(fā)射端加裝了柱面鏡。