本实用新型涉及光电一体化领域，特别涉及一种非接触式点光源成像测量反射面位置的装置。
背景技术：
目前反射面位置的常用测量方法为色散共焦位移传感技术，该技术的原理是：位于色散镜头光轴上的具有连续光谱的白光点光源发出的光，经过色散镜头后在光轴上不同波长的光聚焦于不同的点。被测反射面位于不同波长聚焦点的位置范围之内时，只有一种波长的光在反射面形成最小的光斑，其它波长的光斑大小随波长与该波长差异变大而变大。光斑反射光线经过原色散镜头以及镜头和点光源之间的半透半反镜聚焦到一个小孔，光谱传感器位于小孔的后方，用于探测反射光的中心波长，该中心波长与被测反射面之间对应关系由色散镜头特性决定，从而测得反射面的位置。
但色散共焦位移传感技术的缺点是光谱传感器价格高，镜面反射时要求反射面垂直于光轴、反射光才能聚焦于小孔，量程范围受色散镜头的色散限制而一般小于几百微米。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于，提供一种非接触式点光源成像测量反射面位置的装置，该装置不仅克服了色散共焦位移传感技术中要求反射面严格垂直于光轴、量程范围受色散镜头色散范围限制的缺点，而且制造成本低，测量速度快。
本实用新型是这样实现的：
方案(一)：
一种非接触式点光源成像测量反射面位置的装置，其特征在于：包括机架、设置于机架上的用于放置被测物体的基准面、滑动连接于机架上且可在靠近或远离基准面的方向上移动的传感器组件以及设置于机架上且位于基准面和传感器组件之间的用于获取传感器组件相对基准面位置信息的位移传感器；所述传感器组件包括沿光线入射方向依次设置于第一光轴上的点光源、半透半反镜、凸透镜一以及设置于第二光轴上的用于获取经被测物体的被测反射面和半透半反镜反射后光线的图像传感器；所述第一光轴与基准面垂直，第一光轴和第二光轴呈设定的夹角设置；所述点光源位于凸透镜一的焦点上，所述图像传感器与第二光轴的交点和点光源与第一光轴的交点以半透半反镜为对称面对称设置，所述半透半反镜位于第一光轴和第二光轴的角平分线上使得经被测反射面反射后的光线能经半透半反镜偏折到第二光轴。
优选的，所述图像传感器采用面阵图像传感器，所述点光源采用单色点光源。
优选的，所述位移传感器为设置于机架上且位于基准面和传感器组件之间的光栅尺。当然还可以采用其它传感器，比如：拉绳式位移传感器、LVDT电感式位移传感器、电涡流式位移传感器等等。
优选的，所述半透半反镜与第一光轴和第二光轴均呈45°夹角。
方案(二)：
一种非接触式点光源成像测量反射面位置的装置，其特征在于：包括机架、设置于机架上的用于放置被测物体的基准面、滑动连接于机架上且可在靠近或远离基准面的方向上移动的传感器组件以及设置于机架上且位于基准面和传感器组件之间的用于获取传感器组件位置信息的位移传感器；所述传感器组件包括沿光线入射方向依次设置于第一光轴上的点光源、凸透镜二、半透半反镜、凸透镜一以及沿光线入射方向依次设置于第二光轴上的凸透镜三和图像传感器，所述第一光轴与基准面垂直，所述点光源位于凸透镜二的焦点上，所述图像传感器位于凸透镜三的焦平面上，所述第一光轴和第二光轴呈设定的夹角设置，所述半透半反镜位于第一光轴和第二光轴的角平分线上使得经被测反射面反射后的光线能经半透半反镜偏折到第二光轴。
优选的，所述图像传感器采用面阵图像传感器，所述点光源采用单色点光源。
优选的，所述位移传感器为设置于机架和传感器组件之间的光栅尺。当然还可以采用其它传感器，比如：拉绳式位移传感器、LVDT电感式位移传感器、电涡流式位移传感器等等。
优选的，所述半透半反镜与第一光轴和第二光轴均呈45°夹角。
较之现有技术而言，本实用新型具有以下优点：
(1)本实用新型提供的非接触式点光源成像测量反射面位置的装置，不仅克服了色散共焦位移传感技术中要求反射面严格垂直于光轴、量程范围受色散镜头色散范围限制的缺点，而且制造成本低，测量速度快；
(2)本实用新型提供的非接触式点光源成像测量反射面位置的装置，使用便宜的面阵图像传感器在反射光聚焦点位置获取光斑图像，不仅大大降低了制造成本，而且接收光斑面积为几十平方毫米，对反射面与光轴的垂直度要求降低了数百倍，而现有的色散共焦位移传感器的反射光小孔直径大小为10um的量级，当它测量镜面反射面时，要求聚焦点仍然对准反射光小孔，则对反射面与光轴的垂直度要求非常严格；
(3)本实用新型提供的非接触式点光源成像测量反射面位置的装置，量程范围相比现有技术，因不受色散镜头的色散范围限制而大大增加；
(4)本实用新型提供的非接触式点光源成像测量反射面位置的装置，虽然增加了测量传感器与基准面相对位置的位置传感器和测量光斑的图像传感器，因位置传感器可以使用光栅尺之类的传感器，图像传感器使用普通的CMOS芯片，与高昂的光谱传感器相比成本大大降低。
附图说明
下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步说明：
图1是本实用新型非接触式点光源成像测量反射面位置的装置具体实施方式一的结构示意图；
图2是利用图1中的装置测量标准块的结构示意图；
图3是本实用新型非接触式点光源成像测量反射面位置的装置具体实施方式三的结构示意图；
图4是利用图3中的装置测量标准块的结构示意图。
图中符号说明：1、机架，2、被测物体，3、基准面，4、传感器组件，41、第一光轴，42、点光源，43、半透半反镜，44、凸透镜一，45、第二光轴，46、图像位移传感器，5、位移传感器，6、标准块；
1’、机架，2’、被测物体，3’、基准面，4’、传感器组件，41’、第一光轴，42’、点光源，43’、半透半反镜，44’、凸透镜一，45’、第二光轴，46’、图像位移传感器，47’、凸透镜二，48’、凸透镜三，5’、位移传感器，6’、标准块。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施例对本实用新型内容进行详细说明：
具体实施方式(一)：
一种非接触式点光源成像测量反射面位置的装置，其特征在于：包括机架1、设置于机架1上的用于放置被测物体2的基准面3、滑动连接于机架1上且可在靠近或远离基准面3的方向上移动的传感器组件4以及设置于机架1上且位于基准面3和传感器组件4之间的用于获取传感器组件4相对基准面3位置信息的位移传感器5；所述传感器组件4包括沿光线入射方向依次设置于第一光轴41上的点光源42、半透半反镜43、凸透镜一44以及设置于第二光轴45上的用于获取经被测物体2的被测反射面21和半透半反镜43反射后光线的图像传感器46；所述第一光轴41与基准面3垂直，第一光轴41和第二光轴45呈设定的夹角设置；所述点光源42位于凸透镜一44的焦点上，所述图像传感器46与第二光轴45的交点和点光源42与第一光轴41的交点以半透半反镜43为对称面对称设置，所述半透半反镜43位于第一光轴41和第二光轴45的角平分线上使得经被测反射面21反射后的光线能经半透半反镜43偏折到第二光轴45。
优选的，所述图像传感器46采用面阵图像传感器，所述点光源42采用单色点光源。
优选的，所述位移传感器5为设置于机架1上且位于基准面3和传感器组件4之间的光栅尺。
优选的，所述半透半反镜43与第一光轴41和第二光轴45均呈45°夹角。
该装置的使用方法如下:
①将一与被测物体2同一规格的标准块6放置于基准面3上，打开点光源42，使光线透过半透半反镜43和凸透镜一44后汇聚在标准块6的被测反射面上，光线经被测反射面反射后依次经过凸透镜一44和半透半反镜43，半透半反镜43将光线偏折到第二光轴45后在图像传感器46上形成光斑，然后调整传感器组件4相对基准面3的距离，当图像传感器46检测到位于其上的光斑最小时，位移传感器5获取传感器组件4到基准面3的距离a，用该距离a减去标准块6的标准距离值c，获得一个固定偏移量值b；
②将被测物体2放置于基准面3上，打开点光源42，使光线透过半透半反镜43和凸透镜一44后汇聚在被测物体2的被测反射面21上，光线经被测反射面反射后依次经过凸透镜一44和半透半反镜43，半透半反镜43将光线偏折到第二光轴45后在图像传感器46上形成光斑，然后调整传感器组件4相对基准面3的距离，当图像传感器46检测到位于其上的光斑最小时，位移传感器5获取传感器组件4到基准面3的距离d，将此距离d减去步骤①中的固定偏移量值b即获得被测反射面21与基准面3的距离e。
具体实施方式(二)：
一种非接触式点光源成像测量反射面位置的装置，其特征在于：包括机架1’、设置于机架1’上的用于放置被测物体2’的基准面3’、滑动连接于机架1’上且可在靠近或远离基准面3’的方向上移动的传感器组件4’以及设置于机架1’上且位于基准面3’和传感器组件4’之间的用于获取传感器组件4’位置信息的位移传感器5’；所述传感器组件4’包括沿光线入射方向依次设置于第一光轴41’上的点光源42’、凸透镜二47’、半透半反镜43’、凸透镜一44’以及沿光线入射方向依次设置于第二光轴45’上的凸透镜三48’和图像传感器46’，所述第一光轴41’与基准面3′垂直，所述点光源42′位于凸透镜二47′的焦点上，所述图像传感器46′位于凸透镜三48′的焦平面上，所述第一光轴41′和第二光轴45′呈设定的夹角设置，所述半透半反镜43′位于第一光轴41′和第二光轴45′的角平分线上使得经被测反射面21′反射后的光线能经半透半反镜43′偏折到第二光轴45′。
优选的，所述图像传感器46′采用面阵图像传感器，所述点光源42′采用单色点光源。
优选的，所述位移传感器5′为设置于机架1′和传感器组件4′之间的光栅尺。
优选的，所述半透半反镜43′与第一光轴41′和第二光轴45′均呈45°夹角。
该装置的使用方法如下:
①将一与被测物体2′同一规格的标准块6′放置于基准面3′上，打开点光源42′，使光线依次透过凸透镜二47’、半透半反镜43’和凸透镜一44’后汇聚在标准块6’的被测反射面上，光线经被测反射面反射后依次经过凸透镜一44’和半透半反镜43’，半透半反镜43’将光线偏折到第二光轴45’后经过凸透镜三48’在图像传感器46’上形成光斑，然后调整传感器组件4’相对基准面3’的距离，当图像传感器46’检测到位于其上的光斑最小时，位移传感器5’获取传感器组件4’到基准面3’的距离a’，用该距离a’减去标准块6’的标准距离值c’，获得一个固定偏移量值b’；
②将被测物体2’放置于基准面3’上，打开点光源42’，使光线依次透过凸透镜二47’、半透半反镜43′和凸透镜一44’后汇聚在被测物体2的被测反射面21上，光线经被测反射面反射后依次经过凸透镜一44′和半透半反镜43′，半透半反镜43’将光线偏折到第二光轴45’后经过凸透镜三48’在图像传感器46’上形成光斑，然后调整传感器组件4’相对基准面3’的距离，当图像传感器46’检测到位于其上的光斑最小时，位移传感器5′获取传感器组件4′到基准面3′的距离d’，将此距离d′减去步骤①中的固定偏移量值b′即获得被测反射面21′与基准面3′的距离e′。
上述具体实施方式只是对本实用新型的技术方案进行详细解释，本实用新型并不只仅仅局限于上述实施例，凡是依据本实用新型原理的任何改进或替换，均应在本实用新型的保护范围之内。