[实用新型]一种位移测量传感器

说明书

本实用新型公开了一种位移测量传感器。该传感器包括光源、一号柱面镜、一号凸透镜、胶合透镜、二号柱面镜、二号凸透镜和四象限光电耦合探测器，所述胶合透镜由第一直角棱镜、第二直角棱镜和一块柱面镜胶合而成。光源发出的光，经过一号柱面镜和一号凸透镜进行光路整形得到平行光；所得平行光经过胶合透镜后入射至二号柱面镜，并经过二号柱面镜出射至目标面上形成光斑；所形成光斑的反射光沿原路返回至胶合透镜，并被胶合透镜反射到二号凸透镜；二号透镜对接收的光束进行聚焦，在四象限光电耦合探测器上以能量强弱的形式输出电信号，从而得到与电信号一一对应的距离。本实用新型位移测量传感器采用非接触式的测量方法，测量方便且精度高。

技术领域

本实用新型涉及光电传感器技术领域，特别是一种位移测量传感器。

背景技术

现有的距离传感器分为接触式与非接触式两种，接触式中常用的是电容式，而非接触式常用的是超声波式。上述方式存在以下问题：第一、接触式距离传感器直接作用力在被测物上，易造成被测物损坏；第二、现有的非接触式距离传感器对被测物表面有较高的要求，体积较大，且测量精度较低。

中国专利CN103109463B公开了一种电容式距离传感器，包括一个导电、延长的平坦传感器表面，该传感器表面含有数个孔洞；虽然该传感器是柔性的，但是导电部分依然是金属的，不能完全避免接触的危害。中国专利CN107896506A公开了另一种距离传感器，包括投影光源、第一光引导装置、衍射光学元件和图像捕捉装置，这是一种非接触式的距离传感器，但是由于算法与外界的影响，测量精度低且无法实现小型化。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简单、测量精度高的位移测量传感器。

实现本实用新型目的的技术解决方案为：一种位移测量传感器，包括光源、一号柱面镜、一号凸透镜、胶合透镜、二号柱面镜、二号凸透镜和四象限光电耦合探测器；

所述光源发出的光，经过一号柱面镜和一号凸透镜进行光路整形得到平行光，该平行光经过胶合透镜后入射至二号柱面镜，并经过二号柱面镜出射至目标面上形成光斑，该光斑的反射光沿原路返回至胶合透镜，并被胶合透镜反射到二号凸透镜，经过二号透镜的聚焦作用，在四象限光电耦合探测器上以能量强弱的形式输出电信号，从而得到与电信号一一对应的距离。

进一步地，所述胶合透镜由第一直角棱镜、第二直角棱镜和一块柱面镜胶合而成，其中第一直角棱镜、第二直角棱镜的最长面粘接在一起形成一个分光棱镜，该分光棱镜的出光面与所述柱面镜的平面相粘接；一号凸透镜出射的平行光，顺次通过第一直角棱镜、第二直角棱镜、柱面镜后，入射至二号柱面镜。

进一步地，所述一号凸透镜设置于一号柱面镜的一倍焦距位置。

进一步地，所述四象限光电耦合探测器设置于二号凸透镜的焦点处，并且探测器与成像形成的十字呈45°夹角。

进一步地，所述一号凸透镜、二号凸透镜的表面均镀有645nm-655nm的窄带宽滤光膜。

本实用新型与现有技术相比，其显著优点是：(1)采用非接触式的测量方法，不会造成被测物的损坏，且对被测物表面没有特定的要求；(2)当点光斑通过一组交叉放置的柱面镜时，在一个周期内的像与像距是一一对应的，这保证了在量程内的位移测量精度非常高；(3)结构紧凑、占用空间小，可适用于不同形状和材质的被测物，精度可达0.07μm。

附图说明

图1是本实用新型位移测量传感器的光学系统示意图。

图2是本实用新型位移测量传感器的柱面镜原理示意图。

图3是本实用新型位移测量传感器的四象限光电耦合探测器光斑变化示意图。

具体实施方式