Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

CN108362210A - 具有直线结构的单透镜激光位移测头 - Google Patents

具有直线结构的单透镜激光位移测头 Download PDF

Info

Publication number
CN108362210A
CN108362210A CN201810425758.8A CN201810425758A CN108362210A CN 108362210 A CN108362210 A CN 108362210A CN 201810425758 A CN201810425758 A CN 201810425758A CN 108362210 A CN108362210 A CN 108362210A
Authority
CN
China
Prior art keywords
lens
beam splitter
laser
photodetector
linear structure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810425758.8A
Other languages
English (en)
Inventor
张欣婷
亢磊
吴倩倩
李玉瑶
张婉怡
刘喆
李妍
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changchun University of Science and Technology College of Optical and Electronical Information
Original Assignee
Changchun University of Science and Technology College of Optical and Electronical Information
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changchun University of Science and Technology College of Optical and Electronical Information filed Critical Changchun University of Science and Technology College of Optical and Electronical Information
Priority to CN201810425758.8A priority Critical patent/CN108362210A/zh
Publication of CN108362210A publication Critical patent/CN108362210A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)

Abstract

具有直线结构的单透镜激光位移测头属于光学测量仪器技术领域。现有技术中的激光三角测头整体光路呈大三角布局，结构松散，体积大，在实际测量中易受测量环境制约，便携性也差。本发明之具有直线结构的单透镜激光位移测头其特征在于，光电探测器、分束镜、透镜依次同轴排列，光电探测器的感光面位于透镜像面处；激光器出光方向与光电探测器、分束镜、透镜的共同光轴垂直，并与分束镜工作镜面呈45°角；处理器分别与光电探测器、激光器电连接；分束镜工作镜面镀有测量光波长半透半反膜；透镜为单正透镜，朝向分束镜的镜面为偶次非球面，另一个镜面为球面。本发明能够实现高精度、非接触测距，并且结构紧凑，便携性好，环境适应性强。

Description

具有直线结构的单透镜激光位移测头
技术领域
本发明涉及一种具有直线结构的单透镜激光位移测头，能够实现高精度、非接触测距，并且结构紧凑，便携性好，环境适应性强，属于光学测量仪器技术领域。
背景技术
在现有技术中，激光三角测头是一种高精度、非接触测量仪器。在所述激光三角测头中，如图1所述，在处理器1控制下，半导体激光器2发射的测量光经准直透镜3准直后照射到位于参考位置的被测件4表面，由该表面反射后经成像透镜5成像到线阵CCD6的感光面上一点；当被测件4发生位移ΔH后，此时所述测量光被位于测量位置的被测件4表面反射，反射光由成像透镜5成像到线阵CCD6的感光面上另一点，线阵CCD6将测量光先后照射所产生的电信号发送给处理器1，由处理器1根据CCD6的感光面上两点距离δ换算出被测件4发生的位移ΔH，完成位移测量。
然而，所述激光三角测头整体光路呈大三角布局，结构松散，体积大，在实际测量中易受测量环境制约，便携性也差。
发明内容
为了克服现有激光三角测头之不足，获得一种结构紧凑的高精度、非接触的小型激光测距装置，我们发明了一种具有直线结构的单透镜激光位移测头，在实现高精度、非接触测距的前提下，使得装置结构紧凑，具有较好的便携性和环境适应性。
本发明之具有直线结构的单透镜激光位移测头其特征在于，如图2所示，光电探测器7、分束镜8、透镜9依次同轴排列，光电探测器7的感光面位于透镜9像面处；激光器10出光方向与光电探测器7、分束镜8、透镜9的共同光轴垂直，并与分束镜8工作镜面呈45°角；处理器1分别与光电探测器7、激光器10电连接；分束镜8工作镜面镀有测量光波长半透半反膜；透镜9为单正透镜，朝向分束镜8的镜面为偶次非球面，另一个镜面为球面。
本发明其技术效果在于，主要组成部分光电探测器7、分束镜8、透镜9一字排列，呈直线型结构，并且，相比于现有激光三角测头，本发明只用一个透镜，这使得本发明结构紧凑，具体实施方式中的测头总长L只有20.5mm，如图2所示，改善了测头的便携性。在测量被测件4的位移时，被测件4位于光电探测器7、分束镜8、透镜9的共同光轴上，被测件4的位移方向也与所述共同光轴方向相同，这使得测头的环境适应性更好。本发明之激光位移测头其结构符合Scheimpflug条件要求，在具体实施方式中，有：式中：θ为反射光与光轴之间的夹角，为入射光与光轴之间的夹角，f为透镜9的焦距，l0为透镜9主面与测量参考位置也就是被测件4初始位置之间的距离，测量精度能够达到1μm。
附图说明
图1是现有激光三角测头结构及测量工况示意图。图2是本发明之具有直线结构的单透镜激光位移测头结构及测量工况示意图，该图同时作为摘要附图。
具体实施方式
本发明之具有直线结构的单透镜激光位移测头的一个具体方案如下所述，如图2所示，光电探测器7、分束镜8、透镜9依次同轴排列，光电探测器7的感光面位于透镜9像面处。所述光电探测器7选用线阵CCD或者PSD(位置敏感探测器)。激光器10出光方向与光电探测器7、分束镜8、透镜9的共同光轴垂直，并与分束镜8工作镜面呈45°角。激光器10采用半导体激光器，激光波长λ为650nm，光功率大于10mW。处理器1分别与光电探测器7、激光器10电连接。分束镜8工作镜面镀有测量光波长半透半反膜。透镜9为单正透镜，朝向分束镜8的镜面为偶次非球面，如选取四项非球面系数，另一个镜面为球面，焦距f为20mm，入瞳直径4mm，视场角2ω为4°。
在测量过程中，如图2所述，在处理器1控制下，激光器10发射的测量光由分束镜8反射，再由透镜9聚焦到位于参考位置的被测件4表面，由该表面反射后再经透镜9成像到光电探测器7的感光面上一点；当被测件4发生位移ΔH后，此时所述测量光被位于测量位置的被测件4表面反射，反射光由透镜9成像到光电探测器7的感光面上另一点，光电探测器7将测量光先后照射所产生的电信号发送给处理器1，由处理器1根据光电探测器7的感光面上两点距离δ换算出被测件4发生的位移ΔH，完成位移测量。

Claims (4)

1.一种具有直线结构的单透镜激光位移测头，其特征在于，光电探测器(7)、分束镜(8)、透镜(9)依次同轴排列，光电探测器(7)的感光面位于透镜(9)像面处；激光器(10)出光方向与光电探测器(7)、分束镜(8)、透镜(9)的共同光轴垂直，并与分束镜(8)工作镜面呈45°角；处理器(1)分别与光电探测器(7)、激光器(10)电连接；分束镜(8)工作镜面镀有测量光波长半透半反膜；透镜(9)为单正透镜，朝向分束镜(8)的镜面为偶次非球面，另一个镜面为球面。
2.根据权利要求1所述的具有直线结构的单透镜激光位移测头，其特征在于，所述光电探测器(7)选用线阵CCD或者PSD。
3.根据权利要求1所述的具有直线结构的单透镜激光位移测头，其特征在于，激光器(10)采用半导体激光器，激光波长λ为650nm，光功率大于10mW。
4.根据权利要求1所述的具有直线结构的单透镜激光位移测头，其特征在于，透镜(9)焦距f为20mm，入瞳直径4mm，视场角2ω为4°。
CN201810425758.8A 2018-05-07 2018-05-07 具有直线结构的单透镜激光位移测头 Pending CN108362210A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810425758.8A CN108362210A (zh) 2018-05-07 2018-05-07 具有直线结构的单透镜激光位移测头

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810425758.8A CN108362210A (zh) 2018-05-07 2018-05-07 具有直线结构的单透镜激光位移测头

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108362210A true CN108362210A (zh) 2018-08-03

Family

ID=63011748

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810425758.8A Pending CN108362210A (zh) 2018-05-07 2018-05-07 具有直线结构的单透镜激光位移测头

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108362210A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI683085B (zh) * 2018-10-12 2020-01-21 國立交通大學 光學位移感測系統
CZ308438B6 (cs) * 2019-06-25 2020-08-19 ÄŚeskĂ© vysokĂ© uÄŤenĂ­ technickĂ© v Praze Triangulační snímač měření vzdálenosti

Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1182221A (zh) * 1997-09-19 1998-05-20 清华大学 一种基于线阵型ccd的二维位置测量装置
US5889593A (en) * 1997-02-26 1999-03-30 Kla Instruments Corporation Optical system and method for angle-dependent reflection or transmission measurement
CN1229929A (zh) * 1997-12-05 1999-09-29 三星电子株式会社 采用适于多种光盘的物镜的光学头
CN1448692A (zh) * 2002-02-15 2003-10-15 欧姆龙株式会社 位移传感器
JP2007071583A (ja) * 2005-09-05 2007-03-22 Wakayama Univ 物体の再生像を得る装置、位相シフトデジタルホログラフィ変位分布計測装置及びパラメータを同定する方法
JP2009270939A (ja) * 2008-05-08 2009-11-19 Keyence Corp 光学式変位計
KR20120004578A (ko) * 2010-07-07 2012-01-13 광주과학기술원 광섬유형 피조 간섭계를 이용한 나노 변위 및 표면 형상 측정 장치
US20120013916A1 (en) * 2010-07-15 2012-01-19 Canon Kabushiki Kaisha Measurement method for measuring shape of test surface, measurement apparatus, and method for manufacturing optical element
CN102564731A (zh) * 2010-12-16 2012-07-11 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种透镜焦距及波前畸变测量装置
JP2012247255A (ja) * 2011-05-26 2012-12-13 Rexxam Co Ltd レーザ変位計
CN104360095A (zh) * 2014-11-12 2015-02-18 西南科技大学 一种基于无衍射光束的瞬时转速测量方法、装置及系统
CN105091848A (zh) * 2015-06-01 2015-11-25 北京航天控制仪器研究所 一种时间关联计算测距仪及测量方法
CN105737765A (zh) * 2016-04-06 2016-07-06 合肥工业大学 基于半导体激光器组件的四自由度光学测头
CN207180607U (zh) * 2017-07-07 2018-04-03 浙江理工大学 一种角度补偿式激光外差干涉位移测量装置
CN208109022U (zh) * 2018-05-07 2018-11-16 长春理工大学光电信息学院 具有直线结构的单透镜激光位移测头

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5889593A (en) * 1997-02-26 1999-03-30 Kla Instruments Corporation Optical system and method for angle-dependent reflection or transmission measurement
CN1182221A (zh) * 1997-09-19 1998-05-20 清华大学 一种基于线阵型ccd的二维位置测量装置
CN1229929A (zh) * 1997-12-05 1999-09-29 三星电子株式会社 采用适于多种光盘的物镜的光学头
CN1448692A (zh) * 2002-02-15 2003-10-15 欧姆龙株式会社 位移传感器
JP2007071583A (ja) * 2005-09-05 2007-03-22 Wakayama Univ 物体の再生像を得る装置、位相シフトデジタルホログラフィ変位分布計測装置及びパラメータを同定する方法
JP2009270939A (ja) * 2008-05-08 2009-11-19 Keyence Corp 光学式変位計
KR20120004578A (ko) * 2010-07-07 2012-01-13 광주과학기술원 광섬유형 피조 간섭계를 이용한 나노 변위 및 표면 형상 측정 장치
US20120013916A1 (en) * 2010-07-15 2012-01-19 Canon Kabushiki Kaisha Measurement method for measuring shape of test surface, measurement apparatus, and method for manufacturing optical element
CN102564731A (zh) * 2010-12-16 2012-07-11 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种透镜焦距及波前畸变测量装置
JP2012247255A (ja) * 2011-05-26 2012-12-13 Rexxam Co Ltd レーザ変位計
CN104360095A (zh) * 2014-11-12 2015-02-18 西南科技大学 一种基于无衍射光束的瞬时转速测量方法、装置及系统
CN105091848A (zh) * 2015-06-01 2015-11-25 北京航天控制仪器研究所 一种时间关联计算测距仪及测量方法
CN105737765A (zh) * 2016-04-06 2016-07-06 合肥工业大学 基于半导体激光器组件的四自由度光学测头
CN207180607U (zh) * 2017-07-07 2018-04-03 浙江理工大学 一种角度补偿式激光外差干涉位移测量装置
CN208109022U (zh) * 2018-05-07 2018-11-16 长春理工大学光电信息学院 具有直线结构的单透镜激光位移测头

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI683085B (zh) * 2018-10-12 2020-01-21 國立交通大學 光學位移感測系統
CZ308438B6 (cs) * 2019-06-25 2020-08-19 ÄŚeskĂ© vysokĂ© uÄŤenĂ­ technickĂ© v Praze Triangulační snímač měření vzdálenosti

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103616164B (zh) 一种基于脉冲激光光源的反射率/透过率综合测量方法
CN102679894B (zh) 反射式差动共焦透镜中心厚度测量方法
CN101793500B (zh) 差动共焦透镜中心厚度测量方法与装置
CN202938795U (zh) 一种微小角度的激光测量装置
CN105758336B (zh) 反射式激光差动共焦曲率半径测量方法与装置
CN102519368A (zh) 法向位移和角度传感光学测头及测量方法
CN101922919B (zh) 一种光学零件几何参数非接触测量方法及其测量装置
CN204831220U (zh) 氟化钙平晶两面平行度高精度测试装置
CN101788271A (zh) 共焦透镜中心厚度测量方法与装置
CN102679895B (zh) 反射式共焦透镜中心厚度测量方法
CN103542813B (zh) 一种基于边界微分和环境光自校准的激光测径仪
CN102607472B (zh) 一种大范围平面度的测量装置及其测量方法
CN103322933A (zh) 非接触式光学镜面间隔测量装置
CN102435146A (zh) 光学透镜中心厚度测量系统及方法
CN112556991A (zh) 一种镜片折射率测量装置及其测量方法
CN205942120U (zh) 一种带有偏振分束元件的自准光路系统
CN201096611Y (zh) 一种非球面透镜的偏心测量装置
CN108362210A (zh) 具有直线结构的单透镜激光位移测头
CN202393356U (zh) 法向位移和角度传感光学测头
CN101493376A (zh) 五棱镜组合超长焦距测量方法与装置
CN106840002A (zh) 一种非接触式平板玻璃厚度和折射率测量装置及方法
CN203828901U (zh) 用于频域oct系统的光谱仪
CN103063413A (zh) 基于泰伯-莫尔技术的一体化长焦距测量装置
CN108801377A (zh) 一种针对特殊流体流速和流量测定的光学装置
CN110986836B (zh) 基于环形芯光纤的高精度粗糙度测量装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20180803

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication