分立式激光位移传感器设计.pdf

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1、104传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2014年第33卷第l2期DOI：10．13873／J．1000-9787(2014)12-0104-03分立式激光位移传感器设计韩星程，王黎明，王飞(中北大学电子测试技术国家重点实验室，山西太原030051)摘要：针对制式激光位移传感器不能满足复杂检测环境下几何尺寸检测需求的问题，提出了分立式激光位移传感器的设计方法。此方法可根据检测要求，将激光源与光电探测器分立布置，依据激光三角测距等原理确定系统分立设置的参数，并通过数据采集与标定建模等手段实现激光位移测量的功能。最后通过一设计实例，验证了该

2、方法的可行性。关键词：激光位移传感器；复杂检测环境；分立式；三角测距原理中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1000-9787(2014)12-0104-03DesignofdiscretelaserdisplacementsensorHANXing-cheng，WANGLi—ming，WANGFei(ScienceandTechnologyonElectronicTest&MeasurementLaboratory．NorthUniversityofChina，Taiyuan030051，China)Abstract：Aimingatproblemthatformatlaserd

3、isplacementsensorcannotsatisfygeometrysizedetectionrequirementsincomplextestenvironment，proposeadesignmethodofdiscretelaserdisplacementsensor．Thismethodcandiscretelydecoratethelasersourceandthephotoelectricdetectoraccordingtodetectionrequirements，andsettheparametersofthedivisionsetinthesystemontheb

4、asisoflaserrangefinderprinciples，thenrealizefunctionoflaserdisplacementmeasurementthroughmethodsofdataacquisitionandcalibrationmodeling．Finally，itverifiesfeasibilityofthemethodthroughadesignexample．Keywords：laserdisplacementsensor；complexdetectionenvironment；discretestyle；triangulationprinciple0引言使

5、用，其中按照光源的入射方式分为直射式与斜射式两种，几何尺寸测量在工业化生产和自动检测等领域都有着本设计使用小孔作为传感器的成像光学系统，测量原理如非常重要的作用。激光位移传感器作为一种非接触式位移图1所示。，。检测仪器，因其高灵敏度、高精度以及快速与实时性等优点被广泛地应用于各种几何尺寸测量系统中⋯。但伴随着科学技术与机械制造工艺的发展，仪器设备的小型化、精密化程度日益增加，且在工程实践中被检测目标常常处于其他工件内部，所处环境空间狭小不利于传感器的放置与摆设。现有的标准激光位移传感器，采用透镜光学系统结构往往比较固定，导致于其大小外型不容易做过多改变来适应于各种检测环境的需要。(a)直射式

6、布置(b)斜射式布置针对上述工程需求，本文提出了一种分立式激光位移(a1directstylelayout(b)obliquestylelayout传感器的设计方法，将传感器激光源与光电探测器分立设图1三角测距法原理图置，并使用小孔代替传统激光位移传感器中的透镜光学系Fig1Triangulationprinciple统，根据检测要求，系统设计其布置参数，并通过系统标定对于直射式系统激光器发出激光在待测物体表面形成和数据处理，即可实现位移的高精度、非接触测量。光斑，光线在空间中散射被小孔接收，并在感光面上成像。1激光三角测距模型建立当待测物体表面沿激光入射方向移动时，产生位移，从而在非接触式

7、位移测量中激光三角测量法已经被广泛的引起感光面上小孔所成的像的位移，记为。根据平面几收稿日期：2014-05-05基金项目：山西省自然科学基金资助项目(2013011017-8)第12期韩星程，等：分立式激光位移传感器设计105何相似三角形关系可得／xsino2Zsin01±sin(01+2)其中，0，o2分别为小孔所在平面的法线与入射光线及感光面的夹角，l，f分别为小孔所在平面法线方向离测量基本面与感光面的