[實用新型]一種基于CCD的激光位移探測器

有效

• 申請號: 201920268000.8
• 申請日: 2019-03-04
• 公開（公告）號: CN210004954U
• 公開（公告）日: 2020-01-31
• 發明（設計）人: 何曉業;陳佳鑫;王巍;張海艇;汪昭義
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02
• 代理公司: 11251 北京科迪生專利代理有限責任公司
• 代理人: 楊學明;顧煒

本實用新型公開了一種基于CCD的激光位移探測器，屬于位置監測技術領域，可應用于不同相關工程監測領域。該探測器包括激光器、縮束器、CCD探測器、多軸定位調節臺、激光器固定架及探測器固定架，激光器固定于激光器固定架并整體安裝于定位基準的多軸定位臺上，縮束器與CCD探測器固定在探測器固定架上并整體安裝于被測基準的多軸定位臺上，激光器與探測器通過調節多軸定位臺實現中心對準，通過首次測定激光束的基準位置在CCD探測器中的光強分布，若定位基準與被測基準發生位置偏移，通過探測器再次獲取激光束在CCD探測器中的光強分布，即可高精度測出被測基準與激光對準基準的相對偏差。

技術領域

本實用新型涉及位置監測技術領域，特別涉及一種基于CCD的激光位移探測器，其適用于粒子加速器關鍵元部件相對位置變化的監測系統。

背景技術

現有的激光位移傳感器是利用激光技術進行測量的，由激光器、激光檢測器和測量電路組成，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,激光三角測量法一般適用于高精度、短距離的測量，而激光回波分析法則用于遠距離測量。激光三角測量法工作原理是激光發射器通過鏡頭將可見紅色激光射向被測物體表面，經物體反射的激光通過接收器鏡頭，被內部的CCD線性相機接收，根據不同的距離，CCD線性相機可以在不同的角度下“看見”這個光點。根據這個角度及已知的激光和相機之間的距離，數字信號處理器就能計算出傳感器和被測物體之間的距離。同時，光束在接收元件的位置通過模擬和數字電路處理，并通過微處理器分析，計算出相應的輸出值，并在用戶設定的模擬量窗口內，按比例輸出標準數據信號。如果使用開關量輸出，則在設定的窗口內導通，窗口之外截止。另外，模擬量與開關量輸出可獨立設置檢測窗口。激光位移傳感器采用回波分析原理來測量距離以達到一定程度的精度。傳感器內部是由處理器單元、回波處理單元、激光發射器、激光接收器等部分組成。激光位移傳感器通過激光發射器每秒發射一百萬個激光脈沖到檢測物并返回至接收器，處理器計算激光脈沖遇到檢測物并返回至接收器所需的時間，以此計算出距離值，該輸出值是將上千次的測量結果進行的平均輸出。即所謂的脈沖時間法測量的。激光回波分析法適合于長距離檢測，但測量精度相對于激光三角測量法要低，最遠檢測距離可達250m。暫未見到直接通過對激光束進行擴束、縮束處理并結合CCD采集激光圖像分析微位移的激光位移探測器。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種新的基于CCD的激光位移探測器。

本實用新型采用了以下技術方案：

本實用新型公開了一種基于CCD的激光位移探測器。包括激光器1、縮束器3、CCD探測器4、第一多軸定位調節臺51、第二多軸定位調節臺52、激光器固定架及探測器固定架。激光器1固定于激光器固定架7并整體安裝于定位基準的第一多軸定位調節臺51上，縮束器3與CCD探測器4固定在探測器固定架6上并整體安裝于被測基準的第二多軸定位調節臺52上，激光器1與縮束器3、CCD探測器4通過調節多軸定位臺實現中心對準。

本實用新型的裝置，使用縮束器對激光束進行縮小處理，縮束器3與CCD探測器4通過探測器固定架6的機械結構保證中心對準。

需要說明的是，通過首次測定激光束的基準位置在CCD探測器中的光強分布，當定位基準與被測基準發生位置偏移，通過探測器再次獲取激光束在CCD探測器中的光強分布，即可測出被測基準與激光對準基準的相對偏差。

需要說明的是，激光器內部集成了擴束系統，從激光器發出的激光束已經經過內部擴束處理。激光器的尺寸不局限于圖示比例大小。

需要說明的是：CCD探測器也可以使用CMOS探測器代替使用。

需要說明的是：CCD探測器4與縮束器3的中心對準可以采用其他機械結構實現，不局限于本申請提到的機械結構。

需要說明的是：縮束器可以采用不同縮束比例的縮束裝置替代。

需要說明的是：本發明中激光可以在真空環境或大氣環境中傳播。