一种测量倾角和位移的系统的制作方法_2

文档序号:10209770阅读:来源:国知局
3电连接,用于处理所述第二光电探测器13转换第二光斑得到的第二电流信号,得到测量的位移。
[0032]其中,第一激光器1发射的激光束入射到被测面3上,且不被第一窄带滤光片7、第一接收光学系统6、反射镜5、第二激光器9阻挡,即第一窄带滤光片7、第一接收光学系统
6、反射镜5、第二激光器9位于第一激光器发射的激光束的右侧位置。
[0033]上述对位置的限定与该测量倾角和位移的系统的放置有关,具体以被测面作为底面进行放置。
[0034]进一步的,第一激光器1和第二激光器9、第一接收光学系统6和第二接收光学系统11、第一窄带滤光片7和第二窄带滤光片12、第一光电探测器8和第二光电探测器13、分光镜4、反射镜5、直角棱镜10分别固定有底座,所述的底座固定在同一块光学平面底板上。
[0035]第一激光器1和第二激光器9可以选择任意可见光范围内不同波长的半导体激光器,优选的,第一激光器1为405纳米波长的半导体激光器,第二激光器9为650纳米波长的半导体激光器,其他波段的光截止;
[0036]相应的,分光镜4反射405纳米波长的蓝紫光,透射650纳米波长的红光;
[0037]相应的,第一窄带滤光片7透过405纳米波长的蓝紫光,第二窄带滤光片12透过650纳米波长的红光。
[0038]进一步的,第一接收光学系统6为会聚透镜,第二接收光学系统11为消像差透镜。其中,所述消像差透镜优选为两个透镜胶合使用的胶合透镜。
[0039]进一步的,第一光电探测器8为二维位置传感器,用于感应被测面3倾角变化引起的信号变化,第二光电探测器13为一维位置探测器,用于感应被测面3在法线方向位移变化引起的信号变化。
[0040]进一步的,被测面3覆盖在VCM摄像头镜面上,通过对被测面3的倾角和位移的测量来实现对VCM振动过程中产生的倾角和位移进行测量的目的。被测面3的中间设定位置为漫反射区域,被测面3的设定位置以外的区域为镜面反射区域。优选的,被测面3为一特制镜面,与VCM摄像头镜面贴合放置。该被测面3的形状可以为任意形状,只需满足中间设定位置为漫反射区域,设置位置以外的区域为镜面反射区域,这里被测面3的形状优选为圆形,这是因为VCM摄像头为圆形。需要注意的是,该被测面3的大小不能过大或者过小,形状过大超出镜头范围,形状过小的话可能接收不到入射激光。
[0041]进一步的,直角棱镜10为反射棱镜,用于把第二激光器9发射的激光转折90度。
[0042]本实用新型实施例一提供的测量倾角和位移的系统,通过第一光学系统,即第一激光器、第一接收光学系统、第一窄带滤光片、第一光电探测器、视窗片、分光镜、反射镜、直角棱镜以及倾角计算电路,实现对VCM振动过程中的倾角变化进行测量;通过第二光学系统,及第二激光器、第二接收光学系统、第二窄带滤光片、第二光电探测器、视窗片、分光镜、反射镜、直角棱镜以及位移计算电路,实现对VCM振动过程中的位移变化进行测量。采用由上述第一光学系统和第二光学系统组成的双光束系统,可以实现被测物的倾角变化和位移变化的单独测量,增加了系统的稳定性,同时减少了倾角和位移的相互影响,提高了测量精度。
[0043]实施例二
[0044]本实施例二提供了一种测量倾角和位移的系统,本实施例以上述实施例一为基础,在上述实施例一的基础上进行优化,具体为对上述实施例中的倾角计算电路和位移计算电路进行优化。
[0045]图2是本实用新型实施例二提供的一种测量倾角和位移的系统中的倾角计算电路的原理图,如图2所示,倾角计算电路14包括:第一电流电压转换模块1401,第二电流电压转换模块1402,第三电流电压转换模块1403,第四电流电压转换模1404,第一加法器1405,第一减法器1406,第二减法器1407,第一除法器1408,第二除法器1409,第一滤波模块1410,第二滤波模块1411,第一偏置增益调节模块1412,第二偏置增益调节模块1413,第一输出模块1414以及第二输出模块1415。
[0046]其中,第一电流电压转换模块1401、第二电流电压转换模块1402、第三电流电压转换模块1403和第四电流电压转换模块1404,分别与第一光电探测器8相连,用于将第一光电探测器8传输的电流信号转换为电压信号;第一加法器1405,输入端分别与第一电流电压转换模块1401、第二电流电压转换模块1402、第三电流电压转换模块1403和第四电流电压转换模块1404的输出端相连,用于对上述四个电流电压转换模块得到的电压信号进行加法运算;第一减法器1406,输入端分别与第一电流电压转换模块1401、第二电流电压转换模块1402、第三电流电压转换模块1403和第四电流电压转换模块1404的输出端相连,用于对上述四个电流电压转换模块得到的电压信号进行减法运算;第二减法器1407,输入端分别与第一电流电压转换模块1401、第二电流电压转换模块1402、第三电流电压转换模块1403和第四电流电压转换模块1404的输出端相连,用于对上述四个电流电压转换模块得到的电压信号进行减法运算;第一除法器1408,输入端分别与第一加法器1405的输出端和第一减法器1406的输出端相连,用于将通过加法运算和减法运算得到的电压信号进行除法运算;第二除法器1409,输入端分别与第一加法器1405的输出端和第二减法器1407的输出端相连,用于将通过加法运算和减法运算得到的电压信号进行除法运算;第一滤波模块1410,输入端与第一除法器1408的输出端相连,用于去除高频噪声和脉冲干扰;第二滤波模块1411,输入端与第二除法器1409的输出端相连,用于去除高频噪声和脉冲干扰;第一偏置增益调节模块1412,输入端与第一滤波模块1410的输出端相连,用于对滤波后的电压信号进行偏置和增益调节;第二偏置增益调节模块1413,输入端与所述第二滤波模块1411的输出端相连,用于对滤波后的电压信号进行偏置和增益调节;第一输出模块1414,输入端与第一偏置增益调节模块1412的输出端相连,输出为X轴模拟输出,用于输出由于倾角变化引起的电压变化在X轴上的分量,所述X轴为与被测面法线方向垂直的平面上的直角坐标系中的横轴;第二输出模块1415,输入端与第二偏置增益调节模块1413的输出端相连,输出为Y轴模拟输出,用于输出由于倾角变化引起的电压变化在Y轴上的分量,所述Y轴为与被测面法线方向垂直的平面上的直角坐标系中的纵轴。
[0047]示例性的,第一电流电压转换模块1401、第二电流电压转换模块1402、第三电流电压转换模块1403和第四电流电压转换模块1404,分别与第一光电探测器8相连,第一光电探测器8是一种基于横向光电效应的位置传感器件(Posit1n Sensitive Detector,PSD),它是一种非分割型器件,PSD的光敏面上接收到光信号时,它的不同电极之间将会有自电流流过,可将光敏面上的光点位置转化为电信号,并通过电压并联负反馈电路以及低噪声的运放,将PSD输出的电流源信号转化为电压源信号。具体的,二维PSD的光敏面上接收到光信号时,将光敏面上的光点位置转化为电流信号,由于被侧面3的倾角变化存在两个相互垂直的方向,所以转化后的电流信号也存在相互垂直的分量,可以将电流信号设定为1x1、1x2、Iyl、Iy2,Ixl经过第一电流电压转换模块1401后转换为Vxl,1x2经过第二电流电压转换模块1402后转换为Vx2,Iyl经过第三电流电压转换模块1403后转换为Vyl,Iy2经过第四电流电压转换模块1404后转换为Vy2,该四路电压信号经过第一加法器1405的运算后得到Vsum = (Vxl+Vyl) + (Vx2+Vy2),经过第一减法器1406的运算后得到Vx = (Vx2+Vy2)-(Vxl+Vyl),经过第二减法器1407的运算后得到Vy = (Vx2+Vyl)-(Vxl+Vy2),Vsum和Vx经过第一除法器1408的运算后得到VxO =[(Vx2+Vy2) - (Vxl+Vyl) ] / [ (Vxl+Vyl) + (Vx2+Vy2) ],Vsum 和 Vy 经过第二除法器 1409 的运算后得到 VyO = [ (Vx2+Vyl) - (Vxl+Vy2) ] / [ (Vxl+Vyl) + (Vx2+Vy2) ],VxO 分别经过第一滤波模块14
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