电压值的储存；
[003引S4、通过公式Vt=U--扣。Y- UmJXk确定界限像素点的参考电压值，其中，V。为界限像素点的参考电压值；Uw为所有像素点的电压平均值；Umi。为所有像素点电压中的 最小值；k为界限选择常数。
[0039]S5、按照公式S=ricX1计算距离，其中，S为激光照射界限像素点与第一像素点之 间的距离，n。为界限像素点的顺序号，1为激光照射界限的像素点之间的距离；激光照射界 限像素点为第一个小于界限像素点参考电压值V。所对应的像素点。
[0040] 具体计算方法进一步阐述为：设被准直激光束4照射的较亮感光单元是第n个感 光单元，n乘W相邻感光点的之间的距离1即是被照射感光点与第1个感光点的之间的距 离S，信号处理器8按照设定的周期输出测量值S，并通过显示屏9显示出来，或者同时发送 给计算机或PLC等其它设备10。
[0041] 若基准参考物1固定不动，则激光发射器件3和准直激光束4亦不会发生偏移。 此时被测物体2在被测方向上产生相对位移，则激光位移传感器5也会在被测方向上产生 相应位移，同时准直激光束4照射在光电阵列器件6上的位置也发生相应的偏移。如此计 算其两次测量值之差S1-S2,就可W得到基准参考物1与被测物体2在被测方向上的位移 值。本传感器也可W通过内部置零的方式，将置零时测得的测量值设为零，则W后输出或显 示的测量值直接就是相对于置零时的位移量。
[0042] 由于激光照射部分的像素点范围较宽，所W需要选定合适的方法来计算分析，从 而找到精确的激光照射界限及界限所对应的像素点（W下简称界限像素点）。
[0043] 先确定用来判断界限像素点的参考电压值（Vc)，再分别对每个像素点的电压值与 Vc进行比较，最终确定界限像素点。确定界限像素点有W下几种方法：
[0044] 1、最小值法；所有有效像素点输出的电平信号中，电压最低的像素点，也就是被激 光照射最强的像素点作为界限像素点：
[0045] Vc=Um化=MinWU式中
[0046] Vc为判断界限像素点的参考电压值；
[0047] Umi。为所有像素点电压中的最小值；
[0048] 化为第i个像素点的电压值；
[0049] i为有效像素点的个数。
[0化0] 2、最小A值法；从第2个有效像素点开始，第i个像素点与第i-1个像素点的电平 信号中，电压差值最小的像素点，也就是输出电平脉冲信号包络线上下降最睹处所对应的 像素点作为界限像素点：
[005UAVc=Min(Ui-Uy)式中
[0化2]AV。为界限像素点与其前一个像素点的电压差值；
[005引 U巧第i个像素点的电压值；
[0化4] Uh为第i-1个像素点的电压值；
[0化5]i为有效像素点的个数。
[0化6] 3、动态阀值法；第一个小于所有像素点电平信号的电压平均值扣J与最小值 扣mJ之间合适的值所对应的像素点作为界限像素点，其表达式为：
[0057] Vc=Uav-扣av-UmJXk
[0化引式中V。为判断界限像素点的参考电压值；
[0化9] Uw为所有像素点的电压平均值；
[0060] Umi。为所有像素点电压中的最小值；
[0061] k为界限选择常数；
[0062] 其具体取值受线阵CCD性能、测量信号的信噪比等因素影响，一般可用对比实验 的方法确定。
[0063] 滤光片或滤光膜的主要参数是准直激光束波长下的透光率W及其它光谱范围下 的透光率。受实际使用环境、准直激光束的功率、测点与基准点之间的距离、光电阵列器件 的感光度W及测量速度等因素的影响，具体选用哪种参数的滤光片或滤光膜可W通过对比 试验确定。
[0064] 算法验证；
[00化]实验中采用线阵CCD作为光电阵列器件，信号处理器输出线阵CCD工作所需的时 序信号，根据信号处理器的时序信号，线阵CCD逐个输出相应像素点的电平信号，信号处理 器对电平信号进行A/D转换，并将每个像素点的电平信号电压值扣i)存储下来进行计算和 对比分析。电平信号的电压值与其对应像素点所照射到的光强度成反比。
[0066] 本实验中所用线阵CCD共7500个有效像素点，像素间距9. 325ym，理论有效量程 69.9375mm。
[0067] 每个试验点采集50个计算分析结果作为样本进行交叉对比。
[0068] 实验过程中传感器距离激光发射器10m左右且安装稳固，避免其它误差影响实验 结果。
[0069] 动态阀值中常数k为0.8。
[0070]
【主权项】
1. 一种远距离基准激光位移传感器，包括一激光发射器件及激光位移传感器，其特征 在于：所述激光位移传感器包括光电阵列器件，所述光电阵列器件上开设有激光入射窗，所 述激光发射器的发射端与所述光电阵列器件的激光入射窗相对，所述光电阵列器件于激光 入射窗的一端设置有一光学暗腔，所述激光位移传感器与处理器电性连接，所述处理器包 括一 A/D信号转换处理器。
2. 根据权利要求1所述的一种远距离基准激光位移传感器，其特征在于：所述光电阵 列器件的激光入射窗的一端设置有一滤光组件，所述滤光组件与光电阵列器件形成光学暗 腔。
3. 根据权利要求1所述的一种远距离基准激光位移传感器，其特征在于：所述滤光组 件前端设置有光学狭缝片。
4. 根据权利要求2所述的一种远距离基准激光位移传感器，其特征在于：所述滤光组 件为滤光膜或滤光片。
5. 根据权利要求4所述的一种远距离基准激光位移传感器，其特征在于：所述滤光组 件与光电阵列器件为粘结连接。
6. 根据权利要求1所述的一种远距离基准激光位移传感器，其特征在于：所述激光发 射器件的发射端连接有一柱面透镜。
7. 根据权利要求1所述的一种远距离基准激光位移传感器，其特征在于：所述激光发 射器件的激光波长为500nm-550nm〇
8. 根据权利要求1所述的一种远距离基准激光位移传感器，其特征在于：所述光电阵 列器件为线阵(XD。
9. 根据权利要求4所述的一种远距离基准激光位移传感器，其特征在于：所述滤光组 件为太阳滤光膜。
10. 根据权利要求1所述的一种远距离基准激光位移传感器测距方法，其特征在于：包 括如下步骤， 51、 将激光发射器件及激光位移传感器分别置于基准参考物及被测物体上； 52、 激光发射器件发出的激光，穿过滤光组件照射于激光位移传感器中的光电阵列器 件上； 53、 光电阵列器件将相应像素点的电平信号传输至信号处理器进行信号的转换处理与 电平信号电压值的储存； 54、 通过公式Vc=Uav- (Uav - Umin) Xk确定界限像素点的参考电压值，其中，V。为界 限像素点参考电压值；Uav为所有像素点的电压平均值；U min为所有像素点电压中的最小值； k为界限选择常数； 55、 按照公式S=IieXl计算距离，其中，S为激光照射界限像素点与第一像素点之间的距 离，n。为界限像素点的顺序号，1为光电阵列器件感光点间距；所述激光照射界限像素点为 第一个小于界限像素点参考电压值V。所对应的像素点。
【专利摘要】本发明揭示了一种远距离基准激光位移传感器，包括一激光发射器件及激光位移传感器，所述激光位移传感器包括光电阵列器件，所述光电阵列器件上开设有激光入射窗，所述激光发射器的发射端与所述光电阵列器件的激光入射窗相对，所述光电阵列器件于激光入射窗的一端设置有一光学暗腔，所述激光位移传感器与处理器电性连接，所述处理器包括一A/D信号转换处理器。本发明设备结构新颖，且适用于远程距离的检测，检测精度高达1-2um，通过添加柱面透镜适用于不同的检测，检测范围广泛。滤光组件的添加适合于不同环境下的光照亮度。
【IPC分类】G01B11-02
【公开号】CN104880155
【申请号】CN201510304728
【发明人】李东平, 张亦明
【申请人】苏州市建设工程质量检测中心有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年6月5日