通用一体化激光位移传感器结构的制作方法

本实用新型涉及光电传感器技术领域，尤其涉及一种通用一体化激光位移传感器结构。

背景技术：

目前，在智能制造业现场使用的各种位移传感器普遍向着高精度、高速度、非接触、绝对输出等方向发展，对位移传感器性能的要求也越来越高。

激光位移传感器是一直基于激光三角测距原理实现被测目标位移绝对测量的传感器，具有高精度、高速度、非接触、绝对输出的典型特征，因而已经逐渐成为制造行业内的热点产品。

但是，目前行业内的各种激光位移传感器都存在着一个共同的问题：对于不同规格的传感器而言，由于传感器测头内部自身的光学系统的原因，导致不同规格的传感器测头具有不同的大小尺寸，甚至某些厂商生产的不同规格传感器测头还具有不同的形状。对于传感器的生产商而言，这些问题导致不同规格传感器具有不同的测头外壳，从而导致工艺古扎渡增高，增大生产成本。对于传感器的应用者而言，不同尺寸与形状测头的传感器在使用中存在诸多不便，互换性较差。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种可通过调节发射组件、接收组件和光电组件三组件之间的位置关系来适应不同规格传感器的通用一体化激光位移传感器结构。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种通用一体化激光位移传感器结构，其包括用于发射激光束至被测目标表面并形成光斑的发射组件，以及用于接收所述光斑并将所述光斑成像至光电组件上的接收组件，所述发射组件的光轴线与接收组件的光轴线之间形成工作角θ，所述工作角θ的大小随接收组件远离或靠近发射组件时改变以实现不同规格传感器的测量，所述发射组件、接收组件和光电组件均集成于连接件上。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述发射组件包括激光器、聚焦镜组和发射套筒，所述聚焦镜组设置于激光器的前方，所述聚焦镜组和激光器通过发射套筒同轴紧固配合。

所述接收组件包括接收镜组、滤光片和接收套筒，所述滤光片设置于接收镜组的前方，所述滤光片和接收镜组通过接收套筒同轴紧固配合。

所述光电组件包括光电器件、光电背板及光电器件支架，所述光电器件支架为L型，所述L型支架的短边中间开设贯穿的透光孔，所述光电器件焊接于光电背板上，并通过光电背板覆盖并紧抵于光电器件支架的透光孔上。

所述连接件上分设有两个中轴线的夹角等于工作角θ的安装孔，所述发射组件和接收组件分别套装于所述安装孔内，所述光电组件安装于接收组件的后方，所述发射组件、接收组件和光电组件的中心等高。

所述连接件内置于测头壳体内，所述连接件的外周边与测头壳体的内轮廓形状匹配。

所述测头壳体内固设有圆柱定位销，所述连接件套设于圆柱定位销上，所述连接件的一侧壁与测头壳体的对应内壁之间嵌装一用于限制回转的楔形止转块，且连接件通过若干紧固螺钉固定于测头壳体内。

所述测头壳体外设有与插座连接的电缆，所述测头壳体内还设有用于处理光斑位移信息的处理电路，所述处理电路的各接口与光电组件、电缆以及发射组件均电连接。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

本实用新型的通用一体化激光位移传感器结构，可通过调节发射组件、接收组件和光电组件三组件之间的位置关系来适应不同规格传感器的要求，调节方便，适应性好；此发射组件、接收组件和光电组件均集成于连接件上，调节位置关系的过程可在外部单独进行后再装入测头中，能显著提高组装与调试效率，提高生产率。

附图说明

图1a是本实用新型的通用一体化激光位移传感器结构的示意图。

图1b是相较于图1a的大量程的通用一体化激光位移传感器结构的示意图。

图2是本实用新型中发射组件的结构示意图。

图3是本实用新型中接收组件的结构示意图。

图4是本实用新型中光电组件的结构示意图。

图5是本实用新型中发射组件、接收组件和光电组件于连接件上的位置关系示意图。

图6是本实用新型中连接件内置于测头壳体内的结构示意图。

图7是本实用新型中测头壳体内部及外部带插座和电缆的贯标示意图。

图中各标号表示：1、发射组件；11、激光器；12、聚焦镜组；13、发射套筒；2、接收组件；21、接收镜组；22、滤光片；23、接收套筒；3、光电组件；31、光电器件；32、光电背板；33、光电器件支架；4、连接件；5、测头壳体；51、圆柱定位销；52、楔形止转块；53、紧固螺钉；61、插座；62、电缆；7、处理电路；100、被测目标。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

图1a至图7示出了本实用新型通用一体化激光位移传感器结构的一种实施例，其包括用于发射激光束至被测目标100表面并形成光斑的发射组件1，以及用于接收光斑并将光斑成像至光电组件3上的接收组件2，此光电组件3将成像位置信号转换成数字信号。发射组件1的光轴线与接收组件2的光轴线之间形成工作角θ，工作角θ的大小随接收组件2远离或靠近发射组件1时改变以实现不同规格传感器的测量，发射组件1、接收组件2和光电组件3均集成于连接件4上。设发射组件1与待测物100之间的距离为d，发射组件1的中心距与接收组件2的中心距之间的距离为l，则l＝d×tanθ；当d一定时，调节工作角θ(该角度取决于某一规格的传感器的测量量程)和l，即可确定接收组件2、光电组件3的位置，重新适应该规格传感器的要求，安装调整方便，适应性好。本实用新型的通用一体化激光位移传感器结构，可通过调节发射组件1、接收组件2和光电组件3三组件之间的位置关系来适应不同规格传感器的要求，调节方便，适应性好；此发射组件1、接收组件2和光电组件3均集成于连接件4上，调节位置关系的过程可在外部单独进行后再装入测头中，能显著提高组装与调试效率，提高生产率。

详见图1a，对于小量程的传感器规格而言，工作距d1较短，工作角θ1较大，相应地发射组件1与接收组件2的横向距离l1比较小，即l1＝d1×tanθ1；详见图1b，对于大量程的传感器规格而言，工作距d2较大，工作角θ2较小，相应地发射组件1与接收组件2的横向距离l2比较大，即l2＝d2×tanθ2；上述两种情况中，无论量程的大小，均只需改变接收组件2的位置l与角度θ，就可实现不同规格传感器的测量。

本实用新型中，详见图2，发射组件1包括激光器11、聚焦镜组12和发射套筒13，聚焦镜组12设置于激光器11的前方，聚焦镜组12和激光器11通过发射套筒13同轴紧固配合。本实施例中，激光器11是一种小型激光器件，优先选用半导体激光器，要求输出光强和光束截面形状的持续稳定。同时，为了满足测控要求，该激光器11不仅是可以持续发光的，而且是可以连续调制的，调制频率和脉冲宽度均为连续可调的。

本实用新型中，详见图3，接收组件2包括接收镜组21、滤光片22和接收套筒23，滤光片22设置于接收镜组21的前方，滤光片22和接收镜组21通过接收套筒23同轴紧固配合。本实施例中，激光位移传感器有两组镜组：聚焦镜组12和接收镜组21，其中，聚焦镜组12是产生光强分布均匀、尺寸合适的光斑，接收镜组21将物体表面的光斑成像在光电元件上；滤光片22主要用于滤除其他环境杂散光，减少环境光的干扰和影响，提高传感器工作的稳定性和可靠性。

本实用新型中，详见图4，光电组件3包括光电器件31、光电背板32及光电器件支架33，光电器件支架33为L型，L型支架的短边中间开设贯穿的透光孔，此透光孔为长方形；光电器件31焊接于光电背板32上，并通过光电背板32覆盖并紧抵于光电器件支架33的透光孔上。本实施例中，光电器件31可以采用线阵CCD，其像素数目可根据测量精度来选用，其采样速度可根据传感器的测量速度要求来选用。

本实用新型中，详见图5，连接件4上分设有两个中轴线的夹角等于工作角θ的安装孔，发射组件1和接收组件2分别套装于安装孔内，连接件4的后侧设置一个平台，此光电组件3安装于接收组件2的后方且位于此平台上，发射组件1、接收组件2和光电组件3的中心等高，提高测量精度。

本实用新型中，详见图6，连接件4内置于测头壳体5内，连接件4的外周边与测头壳体5的内轮廓形状匹配。当传感器规格发生变化时，可以通过改变连接件4上各部件的位置关系来适应。但此时连接件4和测头壳体5的外形尺寸均保持不变，不必更换，从而形成通用的一体化外壳，适合大批量生产，从而显著减低成本，提高生产效率。此测头壳体5的作用在于：一方面能保证各个单元器件之间相互位置关系的准确和稳定，另一方面能防水、防尘、防环境光干扰，保证传感器具有更高的可靠性和防护等级。

本实用新型中，测头壳体5内固设有圆柱定位销51，连接件4套设于圆柱定位销51上，连接件4的一侧壁与测头壳体5的对应内壁之间嵌装一用于限制回转的楔形止转块52，且连接件4通过若干紧固螺钉53固定于测头壳体5内。本实施例中，楔形止转块52嵌装于两相对的平面内，此连接件4由单圆柱定位销51来消除平面移动自由度，通过平面－楔形来消除回转自由度，两者配合实际了连接件4于测头壳体5内的准确可靠定位，而且连接件4的外周边与测头壳体5的内轮廓形状保持一致，最后由三个紧固螺钉53可靠固定。

本实用新型中，详见图7，测头壳体5外设有与插座61连接的电缆62，测头壳体5内还设有用于处理光斑位移信息的处理电路7，处理电路7的各接口与光电组件3、电缆62以及发射组件1均电连接；其工作流程是：由激光器11发射的激光束通过聚焦镜组12准直和聚焦之后，照射到被测目标100的表面并形成一个光斑，该光斑通过接收镜组21成像在光电器件31上，光电器件31将成像位置信号转换成数字信号并传送到处理电路7，处理电路7通过一定的算法得到被测目标100的位移测量结果，并将位移测量结果形成标准数字信号，通过电缆62传送给其他设备。插座61和电缆62的作用在于：一方面是为测头提供所需的电源，另一方面是负责将处理电路7形成的标准化的数据传送到外部设备，插座61和电缆62均采用防水型器件，并采用标准的通用数字接口。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本实用新型技术方案保护的范围内。