激光位移傳感器的測(cè)量精度容易受到被測(cè)物體表面特征的影響，為了減小測(cè)量誤差，在整形鏡設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量使出射光斑在有效的測(cè)量范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)光斑小且均勻。針對(duì)傳感頭小型化設(shè)計(jì)的要求，半導(dǎo)體激光器體積小、重量輕的優(yōu)點(diǎn)正好符合這一要求，但其光束質(zhì)量并不理想，需要對(duì)其進(jìn)行光束整形。半導(dǎo)體激光器快慢軸的光束分布極不對(duì)稱(chēng):快軸發(fā)散角較大，半角的典型值為30～40°，光束呈高斯分布，發(fā)光范圍的半寬度為0.6～0.8μm，慢軸發(fā)散角的半角典型值為3～6°，光束分布不規(guī)則，發(fā)光范圍半寬度為50～100μm。因此，在不允許能量損失的情況下，要求整形系統(tǒng)的物方數(shù)值孔徑(NA)>0.573；但由于光束的快軸能量呈高斯分布，通常取半寬度(FWHM)為20°，此時(shí)NA=0.342。系統(tǒng)物距應(yīng)盡量小一些，但考慮到工藝問(wèn)題，不宜過(guò)小，選定為2.5mm。為了便于設(shè)計(jì)，將系統(tǒng)倒置，整個(gè)系統(tǒng)的主要要求為:工作波長(zhǎng)為785±10nm，像方NA=0.342，像距l(xiāng)′=2.5mm，物距l(xiāng)=40～60mm，焦距f=3～4mm。高精度激光位移傳感器可以用于測(cè)量材料的壓縮和伸展性能。珠海激光位移傳感器制造廠家
要想在工作范圍內(nèi)得到好的光斑質(zhì)量，可采用柱面鏡或非球面實(shí)現(xiàn)，另外波前編碼和切趾法在延拓焦深方面也有很好的效果[3，4]，但這樣的光學(xué)系統(tǒng)相對(duì)較復(fù)雜，元件較多，不宜裝調(diào)，成本也會(huì)增長(zhǎng)。因此，在精度允許的情況下，可考慮全部采用球面鏡，不考慮焦深延拓，用變倍的方法實(shí)現(xiàn)在40、45、50、55、60mm物距處光斑大小盡量均勻一致。根據(jù)光譜分布，設(shè)定中心波長(zhǎng)權(quán)重為3，邊緣波長(zhǎng)權(quán)重為1。要消掉少量的色差，系統(tǒng)至少需要兩片鏡片。根據(jù)以上要求選定了一個(gè)初始結(jié)構(gòu)，經(jīng)過(guò)優(yōu)化得到以下best設(shè)計(jì)結(jié)果。圖2為優(yōu)化后的鏡頭結(jié)構(gòu)(像距在50mm處)。表1為effective工作范圍內(nèi)軸上視場(chǎng)的光斑大小分布。國(guó)產(chǎn)激光位移傳感器零售價(jià)格激光位移傳感器是利用激光技術(shù)進(jìn)行測(cè)量的傳感器。
從圖2的鏡頭圖可以看出，第二塊透鏡的半徑很小，主要是為了保證系統(tǒng)在整個(gè)工作范圍內(nèi)得到相對(duì)均勻的光斑。表1給出了在工作范圍內(nèi)光斑的直徑大小，maximum為0.4mm，在靠近透鏡的一邊，minimun為0.08mm，在55mm處。由于成像系統(tǒng)的入射光是整形部分光經(jīng)過(guò)物體散射回去的，因此整形系統(tǒng)得到的光斑不能太小;同時(shí)為了保證精度要求，光斑也不能太大，上面的結(jié)果能夠滿(mǎn)足需求。得到好的出射光斑以后，如何接收物體表面的散射光并使其精確成像，是確保激光位移傳感器精度的關(guān)鍵問(wèn)題。在直入射式三角法測(cè)量中，物體沿激光入射方向移動(dòng)，物面并不垂直于成像光軸。那么在透鏡成像過(guò)程中(如圖1)，由幾何成像公式可證明： tanα/tanβ=d1/d',即為理想成像的Scheimpflug條件[5]。要想達(dá)到理想的成像效果，光電探測(cè)器需依此條件放置。
針對(duì)相關(guān)技術(shù)中的問(wèn)題，本發(fā)明提出一種激光位移傳感器，能夠在不影響測(cè)量精度的情況下，降低成像物鏡的設(shè)計(jì)難度，同時(shí)讓測(cè)量系統(tǒng)能夠更有效地應(yīng)對(duì)振動(dòng)、機(jī)械變形等不良影響。根據(jù)本發(fā)明，提供了一種激光位移傳感器。根據(jù)本發(fā)明的激光位移傳感器包括激光器、成像物鏡以及感光元件，激光器用于射出激光束，由成像物鏡接收并出射的光入射到感光元件。其中，在對(duì)成像物鏡和感光元件CN1 06855391B3進(jìn)行調(diào)制傳遞函數(shù)MTF解析時(shí)，解析結(jié)果滿(mǎn)足以下條件：[0011]在感光元件的多個(gè)感光單元的主要排列方向?yàn)榛∈阜较虻那闆r下，MTFS＞MTFT；在感光元件的多個(gè)感光單元的主要排列方向?yàn)樽游绶较虻那闆r下，MTFT＞MTFS；其中，MTFS為弧矢方向上的MTF值，MTFT為子午方向上的MTF值。進(jìn)一步地，在進(jìn)行解析時(shí)，空間頻率為62.5lp/mm，如果多個(gè)感光單元的主要排列方向?yàn)榛∈阜较颍瑒tMTFS＞MTFT×10；如果多個(gè)感光單元的主要排列方向?yàn)樽游绶较颍瑒tMTFT＞MTFS×10。[0015]可選地，空間頻率為62.5lp/mm，如果多個(gè)感光單元的主要排列方向?yàn)榛∈阜较颍瑒tMTFS≥0.5，MTFT＜0.05；如果多個(gè)感光單元的主要排列方向?yàn)樽游绶较?，則MTFT≥0.5，MTFS＜0.05。它可以用于測(cè)量建筑結(jié)構(gòu)的變形和振動(dòng)。
針對(duì)目前國(guó)內(nèi)自主研制的激光位移傳感器精度低，測(cè)量范圍小等問(wèn)題，提出了一種采用光學(xué)設(shè)計(jì)軟件預(yù)先仿真整個(gè)激光位移傳感器光學(xué)系統(tǒng)的方法。在分析系統(tǒng)各部分的光學(xué)特性的基礎(chǔ)上，結(jié)合具體要求設(shè)計(jì)了一個(gè)激光位移傳感器的光學(xué)系統(tǒng)，其工作范圍為（50±10）mm。采用系統(tǒng)分割的方法，將整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)分為兩部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，No.1部分是激光束的整形透鏡，要求在有效的工作范圍內(nèi)得到小而均勻的出射光斑，設(shè)計(jì)結(jié)果表明，在測(cè)量范圍內(nèi)，光斑大小能夠控 制在10-1mm量級(jí)；另一部分是被測(cè)面散射光接收的成像物鏡，該系統(tǒng)的特點(diǎn)是物面和像面相對(duì)于光軸都有一定的角度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明其成像滿(mǎn)足Scheimpflug條件。 它們的穩(wěn)定性使得測(cè)量結(jié)果具有較高的重復(fù)性和可信度。國(guó)產(chǎn)激光位移傳感器零售價(jià)格
激光位移傳感器可以用于測(cè)量環(huán)境中的污染物濃度。珠海激光位移傳感器制造廠家
系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。從圖1可以看出，整個(gè)系統(tǒng)由上位機(jī)、激光位移傳感器和平臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)三部分組成。激光位移傳感器由激光位移控制器、感測(cè)頭和監(jiān)視器組成。平臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)主要由平移臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制器、驅(qū)動(dòng)器、電源和二維電動(dòng)平移臺(tái)組成。系統(tǒng)的部分設(shè)備如圖2所示。圖2列出了激光位移傳感器感測(cè)頭和二維電動(dòng)平移臺(tái)。圖3為激光位移傳感器感測(cè)頭測(cè)量對(duì)象物原理。參考距離根據(jù)被測(cè)對(duì)象物的變化可測(cè)量范圍為2 mm，基準(zhǔn)距離為30 mm，傳感器顯示解析度為0.3μm，線性度達(dá)到滿(mǎn)量程的0.3％，即精度達(dá)到6μm。珠海激光位移傳感器制造廠家