通用一體化激光位移傳感器結構的制作方法

本實用新型涉及光電傳感器技術領域，尤其涉及一種通用一體化激光位移傳感器結構。

背景技術：

目前，在智能制造業現場使用的各種位移傳感器普遍向著高精度、高速度、非接觸、絕對輸出等方向發展，對位移傳感器性能的要求也越來越高。

激光位移傳感器是一直基于激光三角測距原理實現被測目標位移絕對測量的傳感器，具有高精度、高速度、非接觸、絕對輸出的典型特征，因而已經逐漸成為制造行業內的熱點產品。

但是，目前行業內的各種激光位移傳感器都存在著一個共同的問題：對于不同規格的傳感器而言，由于傳感器測頭內部自身的光學系統的原因，導致不同規格的傳感器測頭具有不同的大小尺寸，甚至某些廠商生產的不同規格傳感器測頭還具有不同的形狀。對于傳感器的生產商而言，這些問題導致不同規格傳感器具有不同的測頭外殼，從而導致工藝古扎渡增高，增大生產成本。對于傳感器的應用者而言，不同尺寸與形狀測頭的傳感器在使用中存在諸多不便，互換性較差。

技術實現要素：

本實用新型要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種可通過調節發射組件、接收組件和光電組件三組件之間的位置關系來適應不同規格傳感器的通用一體化激光位移傳感器結構。

為解決上述技術問題，本實用新型采用以下技術方案：

一種通用一體化激光位移傳感器結構，其包括用于發射激光束至被測目標表面并形成光斑的發射組件，以及用于接收所述光斑并將所述光斑成像至光電組件上的接收組件，所述發射組件的光軸線與接收組件的光軸線之間形成工作角θ，所述工作角θ的大小隨接收組件遠離或靠近發射組件時改變以實現不同規格傳感器的測量，所述發射組件、接收組件和光電組件均集成于連接件上。

作為上述技術方案的進一步改進：

所述發射組件包括激光器、聚焦鏡組和發射套筒，所述聚焦鏡組設置于激光器的前方，所述聚焦鏡組和激光器通過發射套筒同軸緊固配合。

所述接收組件包括接收鏡組、濾光片和接收套筒，所述濾光片設置于接收鏡組的前方，所述濾光片和接收鏡組通過接收套筒同軸緊固配合。

所述光電組件包括光電器件、光電背板及光電器件支架，所述光電器件支架為L型，所述L型支架的短邊中間開設貫穿的透光孔，所述光電器件焊接于光電背板上，并通過光電背板覆蓋并緊抵于光電器件支架的透光孔上。

所述連接件上分設有兩個中軸線的夾角等于工作角θ的安裝孔，所述發射組件和接收組件分別套裝于所述安裝孔內，所述光電組件安裝于接收組件的后方，所述發射組件、接收組件和光電組件的中心等高。

所述連接件內置于測頭殼體內，所述連接件的外周邊與測頭殼體的內輪廓形狀匹配。

所述測頭殼體內固設有圓柱定位銷，所述連接件套設于圓柱定位銷上，所述連接件的一側壁與測頭殼體的對應內壁之間嵌裝一用于限制回轉的楔形止轉塊，且連接件通過若干緊固螺釘固定于測頭殼體內。

所述測頭殼體外設有與插座連接的電纜，所述測頭殼體內還設有用于處理光斑位移信息的處理電路，所述處理電路的各接口與光電組件、電纜以及發射組件均電連接。

與現有技術相比，本實用新型的優點在于：

本實用新型的通用一體化激光位移傳感器結構，可通過調節發射組件、接收組件和光電組件三組件之間的位置關系來適應不同規格傳感器的要求，調節方便，適應性好；此發射組件、接收組件和光電組件均集成于連接件上，調節位置關系的過程可在外部單獨進行后再裝入測頭中，能顯著提高組裝與調試效率，提高生產率。

附圖說明

圖1a是本實用新型的通用一體化激光位移傳感器結構的示意圖。

圖1b是相較于圖1a的大量程的通用一體化激光位移傳感器結構的示意圖。

圖2是本實用新型中發射組件的結構示意圖。

圖3是本實用新型中接收組件的結構示意圖。

圖4是本實用新型中光電組件的結構示意圖。

圖5是本實用新型中發射組件、接收組件和光電組件于連接件上的位置關系示意圖。

圖6是本實用新型中連接件內置于測頭殼體內的結構示意圖。

圖7是本實用新型中測頭殼體內部及外部帶插座和電纜的貫標示意圖。

圖中各標號表示：1、發射組件；11、激光器；12、聚焦鏡組；13、發射套筒；2、接收組件；21、接收鏡組；22、濾光片；23、接收套筒；3、光電組件；31、光電器件；32、光電背板；33、光電器件支架；4、連接件；5、測頭殼體；51、圓柱定位銷；52、楔形止轉塊；53、緊固螺釘；61、插座；62、電纜；7、處理電路；100、被測目標。

具體實施方式

以下結合說明書附圖和具體實施例對本實用新型作進一步詳細說明。

圖1a至圖7示出了本實用新型通用一體化激光位移傳感器結構的一種實施例，其包括用于發射激光束至被測目標100表面并形成光斑的發射組件1，以及用于接收光斑并將光斑成像至光電組件3上的接收組件2，此光電組件3將成像位置信號轉換成數字信號。發射組件1的光軸線與接收組件2的光軸線之間形成工作角θ，工作角θ的大小隨接收組件2遠離或靠近發射組件1時改變以實現不同規格傳感器的測量，發射組件1、接收組件2和光電組件3均集成于連接件4上。設發射組件1與待測物100之間的距離為d，發射組件1的中心距與接收組件2的中心距之間的距離為l，則l＝d×tanθ；當d一定時，調節工作角θ(該角度取決于某一規格的傳感器的測量量程)和l，即可確定接收組件2、光電組件3的位置，重新適應該規格傳感器的要求，安裝調整方便，適應性好。本實用新型的通用一體化激光位移傳感器結構，可通過調節發射組件1、接收組件2和光電組件3三組件之間的位置關系來適應不同規格傳感器的要求，調節方便，適應性好；此發射組件1、接收組件2和光電組件3均集成于連接件4上，調節位置關系的過程可在外部單獨進行后再裝入測頭中，能顯著提高組裝與調試效率，提高生產率。

詳見圖1a，對于小量程的傳感器規格而言，工作距d1較短，工作角θ1較大，相應地發射組件1與接收組件2的橫向距離l1比較小，即l1＝d1×tanθ1；詳見圖1b，對于大量程的傳感器規格而言，工作距d2較大，工作角θ2較小，相應地發射組件1與接收組件2的橫向距離l2比較大，即l2＝d2×tanθ2；上述兩種情況中，無論量程的大小，均只需改變接收組件2的位置l與角度θ，就可實現不同規格傳感器的測量。

本實用新型中，詳見圖2，發射組件1包括激光器11、聚焦鏡組12和發射套筒13，聚焦鏡組12設置于激光器11的前方，聚焦鏡組12和激光器11通過發射套筒13同軸緊固配合。本實施例中，激光器11是一種小型激光器件，優先選用半導體激光器，要求輸出光強和光束截面形狀的持續穩定。同時，為了滿足測控要求，該激光器11不僅是可以持續發光的，而且是可以連續調制的，調制頻率和脈沖寬度均為連續可調的。

本實用新型中，詳見圖3，接收組件2包括接收鏡組21、濾光片22和接收套筒23，濾光片22設置于接收鏡組21的前方，濾光片22和接收鏡組21通過接收套筒23同軸緊固配合。本實施例中，激光位移傳感器有兩組鏡組：聚焦鏡組12和接收鏡組21，其中，聚焦鏡組12是產生光強分布均勻、尺寸合適的光斑，接收鏡組21將物體表面的光斑成像在光電元件上；濾光片22主要用于濾除其他環境雜散光，減少環境光的干擾和影響，提高傳感器工作的穩定性和可靠性。

本實用新型中，詳見圖4，光電組件3包括光電器件31、光電背板32及光電器件支架33，光電器件支架33為L型，L型支架的短邊中間開設貫穿的透光孔，此透光孔為長方形；光電器件31焊接于光電背板32上，并通過光電背板32覆蓋并緊抵于光電器件支架33的透光孔上。本實施例中，光電器件31可以采用線陣CCD，其像素數目可根據測量精度來選用，其采樣速度可根據傳感器的測量速度要求來選用。

本實用新型中，詳見圖5，連接件4上分設有兩個中軸線的夾角等于工作角θ的安裝孔，發射組件1和接收組件2分別套裝于安裝孔內，連接件4的后側設置一個平臺，此光電組件3安裝于接收組件2的后方且位于此平臺上，發射組件1、接收組件2和光電組件3的中心等高，提高測量精度。

本實用新型中，詳見圖6，連接件4內置于測頭殼體5內，連接件4的外周邊與測頭殼體5的內輪廓形狀匹配。當傳感器規格發生變化時，可以通過改變連接件4上各部件的位置關系來適應。但此時連接件4和測頭殼體5的外形尺寸均保持不變，不必更換，從而形成通用的一體化外殼，適合大批量生產，從而顯著減低成本，提高生產效率。此測頭殼體5的作用在于：一方面能保證各個單元器件之間相互位置關系的準確和穩定，另一方面能防水、防塵、防環境光干擾，保證傳感器具有更高的可靠性和防護等級。

本實用新型中，測頭殼體5內固設有圓柱定位銷51，連接件4套設于圓柱定位銷51上，連接件4的一側壁與測頭殼體5的對應內壁之間嵌裝一用于限制回轉的楔形止轉塊52，且連接件4通過若干緊固螺釘53固定于測頭殼體5內。本實施例中，楔形止轉塊52嵌裝于兩相對的平面內，此連接件4由單圓柱定位銷51來消除平面移動自由度，通過平面－楔形來消除回轉自由度，兩者配合實際了連接件4于測頭殼體5內的準確可靠定位，而且連接件4的外周邊與測頭殼體5的內輪廓形狀保持一致，最后由三個緊固螺釘53可靠固定。

本實用新型中，詳見圖7，測頭殼體5外設有與插座61連接的電纜62，測頭殼體5內還設有用于處理光斑位移信息的處理電路7，處理電路7的各接口與光電組件3、電纜62以及發射組件1均電連接；其工作流程是：由激光器11發射的激光束通過聚焦鏡組12準直和聚焦之后，照射到被測目標100的表面并形成一個光斑，該光斑通過接收鏡組21成像在光電器件31上，光電器件31將成像位置信號轉換成數字信號并傳送到處理電路7，處理電路7通過一定的算法得到被測目標100的位移測量結果，并將位移測量結果形成標準數字信號，通過電纜62傳送給其他設備。插座61和電纜62的作用在于：一方面是為測頭提供所需的電源，另一方面是負責將處理電路7形成的標準化的數據傳送到外部設備，插座61和電纜62均采用防水型器件，并采用標準的通用數字接口。

雖然本實用新型已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本實用新型。任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本實用新型技術方案范圍的情況下，都可利用上述揭示的技術內容對本實用新型技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本實用新型技術方案的內容，依據本實用新型技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均應落在本實用新型技術方案保護的范圍內。