[发明专利]一种数字智能型微型激光位移传感器及其测距方法

权利要求书

1.一种数字智能型微型激光位移传感器，包括壳体(1)、设置于所述壳体(1)内部的光学支架(2)、固设于所述光学支架(2)上的激光发射装置(3)、固设于所述光学支架(2)上的反射装置(4)、设置在所述反射装置(4)光路出射端并与所述光学支架(2)固定连接的光学接收装置(5)、和与所述光学接收装置(5)连接的线缆(6)，其特征在于：所述激光发射装置(3)包括发射透镜支架(33)、开设于所述光学支架(2)上的发射透镜支架移动槽(34)、和固设于所述发射透镜支架(33)上的发射光阑(35)，所述发射透镜支架(33)可以在所述发射透镜支架移动槽(34)上沿着光的出射方向前后移动。

2.根据权利要求1所述的数字智能型微型激光位移传感器，其特征在于：所述激光发射装置(3)还包括激光灯PCB板(31)、设置于所述激光灯PCB板(31)输出端的发射透镜(32)、固设于所述光学支架(2)上的激光灯支架(36)、贯穿并与所述激光灯支架(36)卡接的激光灯固定座(37)、和开设于所述壳体(1)上的激光出射口(38)，所述激光灯PCB板(31)延伸至所述激光灯固定座(37)内，所述激光灯固定座(37)沿着光出射方向上开设有小孔，所述激光灯支架(36)上朝向所述发射透镜(32)的一侧上开设有激光灯光线的出射孔(39)，所述出射孔(39)的孔径小于所述发射透镜(32)的直径，所述激光灯PCB板(31)的激光发射端、所述出射孔(39)、和所述激光出射口(38)的中心点位于同一直线上。

3.根据权利要求1所述的数字智能型微型激光位移传感器，其特征在于：所述反射装置(4)包括与所述光学支架(2)卡接的接收聚焦透镜(41)、和设置于所述光学支架(2)内的接收反射镜片(42)，被测物反射的光线透过所述接收聚焦透镜(41)后经所述接收反射镜片(42)反射。

4.根据权利要求3所述的数字智能型微型激光位移传感器，其特征在于：所述接收反射镜片(42)的底部转动连接有与所述光学支架(2)固定连接的旋转座(43)。

5.根据权利要求4所述的数字智能型微型激光位移传感器，其特征在于：所述接收反射镜片(42)和所述旋转座(43)通过转动轴(44)连接，所述旋转座(43)上垂直于转动轴的方向上开设有孔，所述反射镜片(42)与所述旋转座(43)转动后通过拧紧螺钉压紧转动轴(44)进行固定。

6.根据权利要求4所述的数字智能型微型激光位移传感器，其特征在于：所述反射镜片(42)与所述光学接收装置(5)所在的竖直平面呈45°～90°的锐角。

7.根据权利要求6所述的数字智能型微型激光位移传感器，其特征在于：所述光学接收装置(5)与所述反射镜片(42)所在的竖直平面呈45°～60°的锐角。

8.根据权利要求1所述的数字智能型微型激光位移传感器，其特征在于：所述光学接收装置(5)为线阵CMOS器件或CCD线性相机，所述光学接收装置(5)通过导线电性连接设置于所述壳体(1)外壁的数码管(7)。

9.根据权利要求1所述的数字智能型微型激光位移传感器，其特征在于：所述线缆(6)贯穿所述壳体(1)设置，所述壳体(1)与所述线缆(6)的连接处设有紧固槽(61)和与所述紧固槽(61)紧配的卡线五金件(62)，所述卡线五金件(62)圆弧内设有锯齿，所述线缆(6)通过所述卡线五金件(62)和所述紧固槽(61)固定，并与所述激光灯PCB板(31)电性连接。

10.一种数字智能型微型激光位移传感器的测距方法，该方法适用于权利要求1至9任意一项所述的数字智能型微型激光位移传感器，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、沿着所述发射透镜支架移动槽(34)调整所述发射透镜支架(33)的位置，直至通过所述发射光阑(35)的激光能够清晰的照射至待测物；

步骤二、转动所述反射镜片(42)，转动后的所述反射镜片(42)与所述光学接收装置(5)所在竖直平面的夹角呈45°～90°锐角，直至反射的光斑能够在所述光学接收装置(5)上清晰的成像；

步骤三、移动待测物或传感器对待测物进行测距，通过所述光学接收装置(5)接收到的光斑位置，生成二维标定曲线；

步骤四、将二维标定曲线沿着X轴和Y轴分别进行区间分割，将X轴的区间分割点分别记作X₁和X₂，将Y轴的区间分割点分别记作Y₁和Y₂；

步骤五、选取曲线中测试物上同一水平面测试结果的一点作为测试点，该测试点像点位置为X_m，X_m落入X₁与X₂之间，测试距离Y_m对应区间分割值Y₁和Y₂，实际距离Y_m通过下列公式获得：

或者

选取曲线中测试物上同一水平面测试结果的一点作为测试点，该测试点像点位置为X_n1，X_n1落入X₁与X₂之间，该点与原点的连线在靠近X轴方向上形成有锐角，该锐角记为θ_n1，则该测试点测试距离

Y_n1＝X_n1×tanθ_n1，

在X₁与X₂之间选取若干个测试点，其像点位置分别为X_n2、X_n3…X_nn，若干个测试点形成的夹角分别是θ_n2、θ_n3…θ_nn，根据Y_n1的计算公式得到各测试点的测试距离为Y_n2、Y_n3…Y_nn，该段曲线对应的测试物到达传感器的实际距离Yn通过以下公式获得：