江苏激光位移传感器产品原理

非接触式激光平面检测采用的是集光、机电一体化的测量设备系统，系统中的激光位移传感器是一种代替传统接触式测量的新型位移检测装置，具有分辨率高，线性度高和稳定性好等特点，可实现对对象物的高精度、高可靠性的测量。本文中定性检测试验较好地反映出对象物平面实际起伏情况，定量检测试验结果达到了仪器的理论精度为6μm范围内的要求。该系统能满足现代化生产和科学研究的需要，具有广阔的应用前景。创视智能技术创视智能技术它可以用于测量电子元件的尺寸和形状。江苏激光位移传感器产品原理

一种激光位移传感器，包括激光器、成像物镜以及感光元件，所述激光器用于射出激光束，由所述成像物镜接收并出射的光入射到所述感光元件，其特征在于，在对所述成像物镜和所述感光元件进行调制传递函数MTF解析时，解析结果满足以下条件：在所述感光元件的多个感光单元的主要排列方向为弧矢方向的情况下，MTFS>MTFT；在所述感光元件的多个感光单元的主要排列方向为子午方向的情况下，MTFT>MTFS；其中，MTFS为弧矢方向上的MTF值，MTFT为子午方向上的MTF值；在所述感光元件的多个感光单元的主要排列方向为弧矢方向的情况下，所述成像物镜本身的MTFS>MTFT；或者，在所述感光元件的多个感光单元的主要排列方向为子午方向的情况下，所述成像物镜本身的MTFT>MTFS，使得所述解析结果满足所述条件；和/或在所述成像物镜前和/或在所述成像物镜后加入能够引入像散的光学元器件，并且配合微调所述成像物镜与所述感光元件之间的相对距离，使得所述解析结果满足所述条件。2.根据权利要求1所述的激光位移传感器，其特征在于，在进行解析时，空间频率为62.5lp/mm，如果所述多个感光单元的主要排列方向为弧矢方向，则MTFS>MTFT×10。南京激光位移传感器产品使用误区采用激光束对目标物体进行扫描和测量，因此可以实现非接触式的位移测量。

根据物体表面的散射特性，可确定入射光与成像透镜光轴的夹角。激光入射到被测物体表面，散射光强度成椭球型分布[6]。当入射光垂直入射时，α值越小，成像透镜接收到的散射光强度越大，但角度过小对探测器分辨率要求及制作工艺上都有较高难度，综合考虑取α值为21.8°，由仪器的测量范围±10mm可得到物距为53.85mm。通常情况下，库克三元组有很好的成像效果[7]，因此选择库克三元组作为成像透镜的初始结构进行优化。优化过程中以各个镜片表面的半径为变量，控制厚度在适当范围，同时将像面与光轴的夹角β设为可变，采用CODEV的横向像差与波像差相结合的方式进行优化，得到下面的结果。图3为优化后的成像光学系统

激光位移传感器的测量精度容易受到被测物体表面特征的影响，为了减小测量误差，在整形镜设计中应尽量使出射光斑在有效的测量范围内实现光斑小且均匀。针对传感头小型化设计的要求，半导体激光器体积小、重量轻的优点正好符合这一要求，但其光束质量并不理想，需要对其进行光束整形。半导体激光器快慢轴的光束分布极不对称:快轴发散角较大，半角的典型值为30～40°，光束呈高斯分布，发光范围的半宽度为0.6～0.8μm，慢轴发散角的半角典型值为3～6°，光束分布不规则，发光范围半宽度为50～100μm。因此，在不允许能量损失的情况下，要求整形系统的物方数值孔径(NA)>0.573；但由于光束的快轴能量呈高斯分布，通常取半宽度(FWHM)为20°，此时NA=0.342。系统物距应尽量小一些，但考虑到工艺问题，不宜过小，选定为2.5mm。为了便于设计，将系统倒置，整个系统的主要要求为:工作波长为785±10nm，像方NA=0.342，像距l′=2.5mm，物距l=40～60mm，焦距f=3～4mm。激光位移传感器是利用激光技术进行测量的传感器。

在图1所示的实施例中，成像物镜6包含以下两种结构形式：(形式一)成像物镜6为物侧面和像侧面都为非球面的单一非球面镜片，(形式二)成像物镜6是由多个镜片组合而成的透镜组。综上所述，本发明在激光位移传感器的光学系统设计时，利用增加像散，在感光元件的感光单元沿着S方向排列的情况下，拉高成像物镜S方向的MTF值同时降低T方向上的MTF值，使得线阵感光元件上的光斑呈现长条状态，进而实现以下技术效果：降低激光位移传感器中成像物镜的设计难度，同时降低了设备的成本；激光位移传感器可精确非接触测量被测物体的位置、位移等变化。珠海激光位移传感器产品基本性能要求

它具有高精度、高灵敏度和快速响应的特点，适用于各种应用领域。江苏激光位移传感器产品原理

通过将反光元件设置在成像物镜与感光元件之间，能够减小激光位移传感器的设备体积，便于激光位移传感器的使用和安装；通过采用线阵感光元件，能够降低激光位移传感器的成本；另外，由于线阵感光元件的多个感光单元沿着直线排列，所以在该直线的延伸方向上的MTF值拉高而将与该直线垂直方向上的MTF值降低，并不会影响测量精度，还能够让光斑更加容易地被线阵感光元件所接收；通过采用带通滤光片，能够滤除或降低杂散光，避免激光位移传感器收到干扰，保证测量的准确度。江苏激光位移传感器产品原理