[发明专利]多光源激光检测传感器及其检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光技术领域，尤其涉及多光源激光检测传感器及其检测方法。

背景技术

近年来激光技术迅猛发展，由于激光具有方向性好、亮度高、单色性好以及能量密度高等特点，因而激光技术广泛应用于工业生产、通讯、信息处理等领域，尤其在焊接、切割、测量等工业生产中应用更为广泛。

在测量物体距离、检测物体形貌的非接触测量过程中通常采用激光检测传感器进行测量，目前常见的激光检测传感器在非接触测量时，尤其是针对凹凸形貌的待测物体表面进行非接触测量时容易受待测物体表面及待测物体表面的相对面的反光干扰影响，从而导致激光检测传感器的检测精度降低或导致检测结果失效。此外，当需要检测凹凸形貌的物体的凹面形貌、尤其是凹度较大的凹面形貌时，极易出现待测物体表面被遮挡现象，存在检测盲区。

发明内容

本发明所需解决的技术问题是：提供一种能有效降低待测物体表面的相对面的反光干扰及检测盲区的多光源激光检测传感器，以及多光源激光检测传感器的检测方法。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：所述的多光源激光检测传感器，包括：光源、成像透镜、图像传感器，光源发出的光投射于待测物体表面，经待测物体表面向外反射形成漫反射光，成像透镜和图像传感器间隔设置于漫反射光的传播路径上，漫反射光经成像透镜投射于图像传感器上；还包括激光功率控制器和检测信息处理器，检测信息处理器与图像传感器相连接，检测信息处理器能接收从图像传感器输出的信号并进行处理；所述的光源由至少二个激光发射装置构成，各激光发射装置均与激光功率控制器相连接，激光功率控制器控制各激光发射装置的点亮状态、熄灭状态及点亮亮度，光源发出的光面投射于待测物体表面形成线状光纹，各激光发射装置发射的面状激光位于同一平面内，且各激光发射装置的发射角度相交。

进一步地，前述的多光源激光检测传感器，其中，所述的光源由2～4个激光发射装置构成。

进一步地，前述的多光源激光检测传感器，其中，在位于待测物体表面与成像透镜之间的漫反射光束传播路径上还设置有窄带滤光片。

进一步地，前述的多光源激光检测传感器，其中，所述的激光发射装置包括：半导体激光器，在激光束的光束传播路径上依次间隔设置有第一正透镜、第二正透镜、负透镜和能使点状光斑扩散成线状光斑的扩散元件，激光束经第一正透镜、第二正透镜、负透镜后在负透镜后方形成点状光斑，而后通过扩散元件扩散后在待测物体表面形成线状光斑；所述的第一正透镜为新月形透镜，新月形透镜的凹面朝向激光器方向，新月形透镜的凸面朝向激光束传播方向，且新月形透镜的凸面曲率半径小于新月形透镜的凹面曲率半径。

进一步地，前述的多光源激光检测传感器，其中，所述的第二正透镜为双凸透镜，所述的负透镜为凸凹透镜，凸凹透镜的凸面朝向激光器方向，凸凹透镜的凹面朝向激光束传播方向。

进一步地，前述的多光源激光检测传感器，其中，双凸透镜上朝向激光束传播方向的凸面曲率半径小于双凸透镜上朝向半导体激光器方向的凸面曲率半径。

进一步地，前述的多光源激光检测传感器，其中，凸凹透镜的凸面曲率半径大于凸凹透镜的凹面曲率半径。

进一步地，前述的多光源激光检测传感器，其中，凸凹透镜中凸面的曲率中心到半导体激光器的距离小于凸凹透镜中凹面的曲率中心到半导体激光器的距离。

上述的多光源激光检测传感器的检测方法包括以下步骤：

（1）工作初期判断待测物体表面的反射性能：使任一激光发射装置点亮，若图像传感器中有激光照射面的反射影像及其相对面的反射影像，则说明待测物体表面的反射性强；若图像传感器中显示的激光照射面的反射影像及其相对面的反射影像暗淡弥散或不存在，则说明待测物体表面的反射性弱；使各个激光发射装置轮流点亮，重复上述过程，提高判断的正确性；

（2）工作初期判断待测物体表面的吸光性能：使任一激光发射装置点亮，若图像传感器中激光照射面的反射影像暗，则说明待测物体表面的吸光率高，反之则说明待测物体表面的吸光率低；使各个激光发射装置轮流点亮，重复上述过程，提高判断的正确性；

（3）工作初期调整光强及形貌检测：根据步骤（1）、（2）的检测结果，调整光强，使光纹成像清晰而无过度曝光；对于反射性强的待测物体表面，启用激光发射装置轮流点亮模式来检测待测物体表面形貌；对于吸光性强的待测物体表面，启用激光发射装置同时点亮模式来检测待测物体表面形貌；