[發(fā)明專利]具有直線結構的單透鏡激光位移測頭

在審

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• 申請日: 2018-05-07
• 公開（公告）號: CN108362210A
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發(fā)明（設計）人: 張欣婷;亢磊;吳倩倩;李玉瑤;張婉怡;劉喆;李妍
• 申請（專利權）人: 長春理工大學光電信息學院
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02
• 代理公司: 長春眾邦菁華知識產(chǎn)權代理有限公司 22214
• 代理人: 王丹陽

具有直線結構的單透鏡激光位移測頭屬于光學測量儀器技術領域。現(xiàn)有技術中的激光三角測頭整體光路呈大三角布局，結構松散，體積大，在實際測量中易受測量環(huán)境制約，便攜性也差。本發(fā)明之具有直線結構的單透鏡激光位移測頭其特征在于，光電探測器、分束鏡、透鏡依次同軸排列，光電探測器的感光面位于透鏡像面處；激光器出光方向與光電探測器、分束鏡、透鏡的共同光軸垂直，并與分束鏡工作鏡面呈45°角；處理器分別與光電探測器、激光器電連接；分束鏡工作鏡面鍍有測量光波長半透半反膜；透鏡為單正透鏡，朝向分束鏡的鏡面為偶次非球面，另一個鏡面為球面。本發(fā)明能夠實現(xiàn)高精度、非接觸測距，并且結構緊湊，便攜性好，環(huán)境適應性強。

技術領域

本發(fā)明涉及一種具有直線結構的單透鏡激光位移測頭，能夠實現(xiàn)高精度、非接觸測距，并且結構緊湊，便攜性好，環(huán)境適應性強，屬于光學測量儀器技術領域。

背景技術

在現(xiàn)有技術中，激光三角測頭是一種高精度、非接觸測量儀器。在所述激光三角測頭中，如圖1所述，在處理器1控制下，半導體激光器2發(fā)射的測量光經(jīng)準直透鏡3準直后照射到位于參考位置的被測件4表面，由該表面反射后經(jīng)成像透鏡5成像到線陣CCD6的感光面上一點；當被測件4發(fā)生位移ΔH后，此時所述測量光被位于測量位置的被測件4表面反射，反射光由成像透鏡5成像到線陣CCD6的感光面上另一點，線陣CCD6將測量光先后照射所產(chǎn)生的電信號發(fā)送給處理器1，由處理器1根據(jù)CCD6的感光面上兩點距離δ換算出被測件4發(fā)生的位移ΔH，完成位移測量。

然而，所述激光三角測頭整體光路呈大三角布局，結構松散，體積大，在實際測量中易受測量環(huán)境制約，便攜性也差。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有激光三角測頭之不足，獲得一種結構緊湊的高精度、非接觸的小型激光測距裝置，我們發(fā)明了一種具有直線結構的單透鏡激光位移測頭，在實現(xiàn)高精度、非接觸測距的前提下，使得裝置結構緊湊，具有較好的便攜性和環(huán)境適應性。

本發(fā)明之具有直線結構的單透鏡激光位移測頭其特征在于，如圖2所示，光電探測器7、分束鏡8、透鏡9依次同軸排列，光電探測器7的感光面位于透鏡9像面處；激光器10出光方向與光電探測器7、分束鏡8、透鏡9的共同光軸垂直，并與分束鏡8工作鏡面呈45°角；處理器1分別與光電探測器7、激光器10電連接；分束鏡8工作鏡面鍍有測量光波長半透半反膜；透鏡9為單正透鏡，朝向分束鏡8的鏡面為偶次非球面，另一個鏡面為球面。

本發(fā)明其技術效果在于，主要組成部分光電探測器7、分束鏡8、透鏡9一字排列，呈直線型結構，并且，相比于現(xiàn)有激光三角測頭，本發(fā)明只用一個透鏡，這使得本發(fā)明結構緊湊，具體實施方式中的測頭總長L只有20.5mm，如圖2所示，改善了測頭的便攜性。在測量被測件4的位移時，被測件4位于光電探測器7、分束鏡8、透鏡9的共同光軸上，被測件4的位移方向也與所述共同光軸方向相同，這使得測頭的環(huán)境適應性更好。本發(fā)明之激光位移測頭其結構符合Scheimpflug條件要求，在具體實施方式中，有：式中：θ為反射光與光軸之間的夾角，為入射光與光軸之間的夾角，f為透鏡9的焦距，l₀為透鏡9主面與測量參考位置也就是被測件4初始位置之間的距離，測量精度能夠達到1μm。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有激光三角測頭結構及測量工況示意圖。圖2是本發(fā)明之具有直線結構的單透鏡激光位移測頭結構及測量工況示意圖，該圖同時作為摘要附圖。

具體實施方式