激光式接触传感器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了激光式接触传感器，包括壳体，壳体内设激光器、单向玻璃、电荷耦合器件、中央处理器、USB接口和电源模块，壳体上设有光孔，壳体的前侧设有向前伸出的弹性机械臂，弹性机械臂的前端设有全反射镜片，全反射镜片的前侧固设有刚性连接杆，刚性连接杆的前端固设有用于与被测物体接触的刚性接触球，全反射镜片的镜面朝向光孔，单向玻璃、光孔和全反射镜片为从后至前依次相应设置，本发明是一种无损被测物体、可提高测量效率的激光式接触传感器。
【专利说明】
激光式接触传感器
技术领域
[0001 ]本发明属于传感器领域，尤其涉及一种激光式接触传感器。【背景技术】
[0002]现阶段接触传感器精度很难符合使用要求，本专利设计使用光学、机械及力学综合测量方法于一体，使力学机构具有光学测量精度;现阶段接触传感器与被测物之间为刚性接触，易破坏被测物体，故执行效率低。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种无损被测物体、可提高测量效率的激光式接触传感器。
[0004]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:激光式接触传感器，包括壳体，壳体内设激光器、单向玻璃、电荷耦合器件、中央处理器、USB接口和电源模块，壳体上设有光孔， 壳体的前侧设有向前伸出的弹性机械臂，弹性机械臂的前端设有全反射镜片，全反射镜片的前侧固设有刚性连接杆，刚性连接杆的前端固设有用于与被测物体接触的刚性接触球， 全反射镜片的镜面朝向光孔，单向玻璃、光孔和全反射镜片为从后至前依次相应设置，所述电荷耦合器件相应设于单向玻璃的下方，中央处理器电连接激光器，中央处理器还与电荷耦合器电连接，USB接口与中央处理器电连接，USB接口还与电源模块电连接，电源模块为中央处理器、激光器、电荷耦合器件供电。
[0005]单向玻璃一面镀增透膜、另一面镀反射膜。
[0006]弹性机械臂包含上下间隔设置的两弹性外伸臂，弹性外伸臂前后延伸，全反射镜片顶端与上侧弹性外伸臂的前端固定连接，全反射镜片底端与下侧弹性外伸臂的前端固定连接。
[0007]所述弹性外伸臂是由碳化弹性材料制成。
[0008]所述碳化弹性材料为玻璃钢。
[0009]壳体后侧设有机械外接接口模块，机械外接接口模块设有定位与锁紧机构。
[0010]本发明所述的激光式接触传感器，该激光式接触传感器与被测物体为弹性接触， 无损被测物体，可提高测量效率。该激光式接触传感器工作原理:激光式接触传感器通过机械外接接口模块与任一运动机构连接，可产生任一方向平动与转动。当激光式接触传感器与被测物体不发生接触时，激光器发射准直激光，经单向玻璃、弹性机械臂、全反射镜片、单向玻璃，最后射入电荷耦合器件。当刚性连接杆带着刚性接触球与被测物体发生接触时，由于接触力的作用，弹性机械臂会发生形变，导致全反射镜片位置发生变化，产生平动及角运动，则激光线经全反射镜片的反射光线与原光路不重合，产生新的反射光线，反射光线经单向玻璃，射入电荷耦合器件。两次反射光线与原有反射光线偏差，在电荷耦合器件中的接受位置不同，将两次由位置信号分别产生的电子信号传入数据处理器中，进行数据处理，经 USB接口，提供外置设备数显。【附图说明】
[0011]图1是本发明的结构示意图。【具体实施方式】
[0012]由图1所示的激光式接触传感器，包括壳体2，壳体2由全封闭的框架构成。
[0013]壳体2内设激光器1、单向玻璃4、电荷耦合器件13、中央处理器15、USB接口 14和电源模块16,壳体2上设有光孔18,光孔18设于壳体2的前侧面上，壳体2的前侧设有向前伸出的弹性机械臂，弹性机械臂的前端设有全反射镜片8,弹性机械臂包含上下间隔设置的两弹性外伸臂7,弹性外伸臂7前后延伸，全反射镜片8顶端与上侧弹性外伸臂7的前端固定连接， 全反射镜片8底端与下侧弹性外伸臂7的前端固定连接，光孔18位于两弹性外伸臂7的前端之间。所述弹性外伸臂7是由碳化弹性材料制成，所述碳化弹性材料为玻璃钢，当然，本发明不拘泥于上述形式，也可采用其他的碳化弹性材料。
[0014]全反射镜片8的前侧固设有刚性连接杆9，刚性连接杆9为前后延伸，刚性连接杆9 的后端固定连接全反射镜片8的前表面，刚性连接杆9的前端固设有用于与被测物体11接触的刚性接触球10。
[0015]全反射镜片8的镜面面向光孔18,全反射镜片8的镜面为其后表面，单向玻璃4、光孔和全反射镜片8为从后至前依次间隔相应设置。激光器1的发射端向前指向单向玻璃4,单向玻璃4面向激光器1的后表面镀增透膜、面向光孔的前表面镀反射膜，单向玻璃4和全反射镜片8均为倾斜设置，单向玻璃4为从后至前斜向上延伸，单向玻璃4的上端为其前端、下端为其后端。
[0016]所述电荷耦合器件13相应设于单向玻璃4的下方，由于单向玻璃4为倾斜设置，单向玻璃4的反射面(前表面)既向前面向光孔又向下面向电荷耦合器件13,电荷耦合器件13 也称为光电耦合器、(XD，中央处理器15电连接激光器1，中央处理器15还与电荷耦合器电连接，USB接口 14与中央处理器15电连接，USB接口 14还与电源模块16电连接，电源模块16为中央处理器15、激光器1、电荷耦合器件13供电。[〇〇17]壳体2后侧设有机械外接接口模块17,机械外接接口模块17设有定位与锁紧机构。
[0018]本发明所述的激光式接触传感器，该激光式接触传感器与被测物体11为弹性接触，无损被测物体11，可提高测量效率。该激光式接触传感器工作原理:激光式接触传感器通过机械外接接口模块17与任一运动机构连接，可产生任一方向平动与转动。单向玻璃4使光线从后向前单向透射，但不能从前至后透射，当光线从前至后射向单向玻璃4的反射面 (前表面)会在反射膜的作用下向下反射进入电荷耦合器13,当激光式接触传感器与被测物体11不发生接触时，全反射镜片8为竖直设置，激光器1发射准直激光线3,经单向玻璃4、弹性机械臂、全反射镜片8、单向玻璃4,最后射入电荷耦合器件13。当刚性连接杆9带着刚性接触球10与被测物体11发生接触时，由于接触力的作用，弹性机械臂会发生形变，箭头6表示弹性机械臂的上下形变方向，导致全反射镜片8位置发生变化，产生平动及角运动，全反射镜片8会发生略微的倾斜，例如全反射镜片8会从后至前斜向下延伸，全反射镜片8上端向后倾斜，则激光线经全反射镜片8的反射光线5与原光路(指激光式接触传感器与被测物体11 不发生接触时激光器1发射的准直激光线)不重合，产生新的反射光线5,反射光线5经反射镜，射入电荷耦合器件13。两次反射光线与具有反射光线偏差，并产生偏差值L，在电荷耦合器件13中的接受位置不同，将两次由位置信号分别产生的电子信号传入数据处理器中，进行数据处理，经USB接口 14，提供外置设备数显。[〇〇19]激光式接触传感器接触力标定:使用机械外接接口模块17将激光式接触传感器安装于带有标准力输出设备上，分别使用线性增加及减少的输出力，使激光式接触传感器与被测物体11接触，在电荷耦合器件13上产生不同位置差的数据在中央处理器15中进行电子信号与原始设备输出力进行数值对比标定。
【主权项】
1.激光式接触传感器，其特征在于:包括壳体，壳体内设激光器、单向玻璃、电荷耦合器 件、中央处理器、USB接口和电源模块，壳体上设有光孔，壳体的前侧设有向前伸出的弹性机 械臂，弹性机械臂的前端设有全反射镜片，全反射镜片的前侧固设有刚性连接杆，刚性连接 杆的前端固设有用于与被测物体接触的刚性接触球，全反射镜片的镜面朝向光孔，单向玻 璃、光孔和全反射镜片为从后至前依次相应设置，所述电荷耦合器件相应设于单向玻璃的 下方，中央处理器电连接激光器，中央处理器还与电荷耦合器电连接，USB接口与中央处理 器电连接，USB接口还与电源模块电连接，电源模块为中央处理器、激光器、电荷耦合器件供 电。2.如权利要求1所述的激光式接触传感器，其特征在于:单向玻璃一面镀增透膜、另一 面镀反射膜。3.如权利要求2所述的激光式接触传感器，其特征在于:弹性机械臂包含上下间隔设置 的两弹性外伸臂，弹性外伸臂前后延伸，全反射镜片顶端与上侧弹性外伸臂的前端固定连 接，全反射镜片底端与下侧弹性外伸臂的前端固定连接。4.如权利要求1所述的激光式接触传感器，其特征在于:所述弹性外伸臂是由碳化弹性 材料制成。5.如权利要求4所述的激光式接触传感器，其特征在于:所述碳化弹性材料为玻璃钢。6.如权利要求1所述的激光式接触传感器，其特征在于:壳体后侧设有机械外接接口模 块，机械外接接口模块设有定位与锁紧机构。
【文档编号】G01D5/26GK105973276SQ201610288819
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年4月25日
【发明人】姜振海, 郝兆鹏, 刘小勇, 马风雷, 徐思晨, 夏椰林
【申请人】长春工业大学