[发明专利]一种激光三角位移传感器及其测量方法

说明书

本发明涉及一种激光三角位移传感器及其测量方法，包括以下步骤：激光器发射激光束至反射镜，反射镜将激光束反射至物体表面；经物体表面反射的激光束通过透镜聚焦，使聚焦之后的激光束在位置传感器接收面形成光斑；PSD传感器进行光电转换，并通过信号处理模块转换成表示物体位置的信息。本发明主要针对空间尺寸狭小的孔类零件、平行平板或其他复杂机械结构的内尺寸测量。其外形尺寸小，具有良好的通用性、便携性，可实现微小尺寸的高精度、高效率测量。

技术领域

本发明属于几何量测量领域，具体涉及针对空间尺寸狭小环境的激光三角位移传感器及其测量方法。

背景技术

随着我国制造业的稳定发展，机械制造业正在进行新一轮的转型升级，自动化、智能化解决方案正逐步取代传统机械制造方案，成为引领中国制造的核心竞争力。而在众多尺寸测量技术中，针对空间狭小的机械结构内尺寸的自动化测量尚未得以广泛应用，尤其是我国在该技术领域存在较大缺口。

目前对于空间狭小的机械结构内尺寸通常采用气动量仪测量，这种测量方法对狭小空间的密闭性有严格的要求，且要求测量人员具有较高的操作水平，零部件内的尺寸测量效率、精度低，进而导致难以进行大规模的检测任务。因此，针对空间狭小的机械结构内尺寸的自动化、高效测量方法亟待提出。

发明内容

针对上述技术不足，本发明旨在解决狭小测量空间条件下，关键零部件的内尺寸高精度、高效率测量。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种激光三角位移传感器，包括：

激光器，用于发射激光束至反射镜；

反射镜，用于将激光束反射至物体表面；

透镜，用于对经物体表面反射的激光束聚焦，使聚焦之后的激光束在PSD传感器光敏面形成光斑；

PSD传感器，用于进行光电转换，并通过信号处理模块转换成表示物体位置的信息。

所述在激光器的输出光路上设置反射镜，所述反射镜与激光束形成锐角。

所述激光器、透镜、PSD传感器固定在壳体内，所述壳体一侧设有孔、窗口和连杆，所述连杆一端设于孔外围，连杆另一端设置有反射镜，连杆与激光器输出光路平行，使激光器的激光通过孔输出，并依次经反射镜、物体表面反射，通过窗口经透镜聚焦至PSD传感器。

一种激光三角位移传感器测量方法，包括以下步骤：

激光器发射激光束至反射镜，反射镜将激光束反射至物体表面；

经物体表面反射的激光束通过透镜聚焦，使聚焦之后的激光束在位置传感器接收面形成光斑；

PSD传感器进行光电转换，并通过信号处理模块转换成表示物体位置的信息。

所述PSD传感器进行光电转换，并通过信号处理模块转换成表示物体位置的信息，具体如下：

PSD传感器根据光斑获取光斑强度重心，并将光斑强度重心相对于PSD传感器接收面中心的位移通过信号处理模块转换成数字信号进行反馈，用于根据位移与物体位置的对应关系，得到实际物体位置。

所述物体位置为物体表面入射光点与激光束间距离；所述激光束为激光器至反射镜之间的激光束。

所述距离与物体位置的对应关系通过标定得到，包括以下步骤：

建立标定系统：微位移台上固定有被测物面；被测物面一侧依次设有测量镜组、参考镜组和干涉仪；所述测量镜组固定于被测物面上，测量镜组、参考镜组中的分光镜、干涉仪处于一条直线上；被测物面另一侧设有激光器、接收透镜和PSD，激光器发出的激光垂直入射到被测物面，反射的激光经接收透镜聚焦于PSD传感器上形成光斑；