CN110132140A - 一种光学位移检测传感器组件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光学位移检测传感器组件，其包括光学检测传感器和反光镜，光学检测传感器包括激光发生器，激光发生器外依次分布有内圆周和外圆周；内圆周和外圆周上分别设置有若干内圈光敏二极管和外圈光敏二极管；反光镜包括直反光面，直反光面的四周均设置有倾斜的斜反光面，斜反光面与直反光面形成下凹结构。本方案用于对平面的位移情况进行检测，检测时将反光镜安装在待检测的平面上，将光学检测传感器正对的安装在反光镜对侧，激光发生器向反光镜发射光源，光源通过反射镜向内圈光敏二极管和外圈光敏二极管反射光来判定待检测平面的移动方向，并通过输出电压差计算位移量。

Description

一种光学位移检测传感器组件
技术领域
本发明涉及光学位移检测技术领域，具体涉及一种光学位移检测传感器组件。
背景技术
光学位移传感器的工作原理是由激光发生器发射激光，经过附着于待检测面的反射镜反射，由在同侧的光敏二极管将会接收反射后的激光。由于发射光为高斯光斑，其特点为光斑中心光强度最大，沿径向光强逐渐减小。当待检测面与激光发生器距离发生变化时，光敏二极管接收到光强的区域面积以及强度均会发生变化，此时其输出会随其接收光的强度变化而变化，通过检测光敏二极管的输出，可以通过计算得到激光发生器与反射面之间的距离。
当检测面与传感器平面不平行时，光敏二极管接收到光强的强度将会受到偏转的影响；并且现有的光学位移传感器之间检测待检测平面的垂直位移，不能检测待检测面的平行位移。
发明内容
针对现有技术的上述不足，本发明提供了一种检测精度高的光学位移检测传感器组件。
为达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：
提供一种光学位移检测传感器组件，其包括光学检测传感器和反光镜，光学检测传感器包括激光发生器，激光发生器外依次分布有内圆周和外圆周；内圆周和外圆周上分别设置有若干内圈光敏二极管和外圈光敏二极管；反光镜包括直反光面，直反光面的四周均设置有倾斜的斜反光面，斜反光面与直反光面形成下凹结构。
进一步地，直反光面的中央设置有遮光区。
进一步地，斜反光面的倾斜角：
其中，l0为外圆周的半径，d为起始检测距离，θ为激光发生器的发散角。
进一步地，内圆周和外圆周上分别设置有四个成十字分布的内圈光敏二极管和外圈光敏二极管。
进一步地，内圆周的半径为350um，外圆周的半径为700um。
进一步地，直反光面的半径：
其中，li为内圆周的半径，r为内圈光敏二极管的感光半径。
本发明的有益效果为：本方案用于对平面的位移情况进行检测，检测时将反光镜安装在待检测的平面上，将光学检测传感器正对的安装在反光镜对侧，激光发生器向反光镜发射光源，光源通过反射镜向内圈光敏二极管和外圈光敏二极管反射光，并且内圈光敏二极管和外圈光敏二极管将检测到的光强度转化成电压，通过比较外圈光敏二极管和内圈光敏二极管之间的电压差，来判定待检测平面的移动方向，并通过电压差计算位移量。
内圆周上的内圈光敏二极管的输出在检测距离较近时线性度高，外圆周上的外圈光敏二极管的输出在检测距离较远时线性度高，因此检测大量程位移时，可以将量程分成两个部分，内圈光敏二极管检测近距离的待检测面，外圈光敏二极管检测远距离的待检测面，通过过综合利用内、外圈的光敏二极管，在保证检测精度的前提下增加传感器的量程。
倾斜的斜反光面可以将激光发生器发出的光反射到外圈光敏二极管上，增加检测精度，并且倾斜角与起始检测距离、外圆周的半径和激光发生器的发散角有关，确保光源能更多的反射到光敏二极管上，增加检测精度；遮光区可以有效防止光反射到激光发生器上，影响光源发射；四个内圈光敏二极管和外圈光敏二极管能够准确检测出待检测平面的位移。
附图说明
图1为光学检测传感器的结构示意图。
图2为反射面的结构示意图。
图3为光学位移检测传感器组件的检测原理图。
其中，1、反射镜，2、斜反光面，3、待检测面，4、直反光面，5、激光发生器，6、外圈光敏二极管，7、内圈光敏二极管。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
如图1和图2所示，光学位移检测传感器组件包括光学检测传感器和反光镜，光学检测传感器包括激光发生器5，激光发生器5外依次分布有内圆周和外圆周，内圆周和外圆周均以激光发生器5为圆心；内圆周和外圆周上分别设置有若干均匀分布的内圈光敏二极管7和外圈光敏二极管6；反光镜包括直反光面4，直反光面4的四周均设置有倾斜的斜反光面2，斜反光面2与直反光面4形成下凹结构。
本方案用于对平面的位移情况进行检测，检测时将反光镜安装在待检测的平面上，将光学检测传感器正对的安装在反光镜对侧，激光发生器5向反光镜发射光源，光源通过反射镜1向内圈光敏二极管7和外圈光敏二极管6反射光，并且内圈光敏二极管7和外圈光敏二极管6将检测到的光强度转化成电压，发送给控制器，控制器通过比较外圈光敏二极管6和内圈光敏二极管7之间的电压差，来判定待检测平面的位移方向。
直反光面4的中央设置有遮光区，反光面的倾斜角：
其中，l0为外圆周的半径，d为起始检测距离，θ为激光发生器5的发散角。
内圆周上设置有四个成十字分布的内圈光敏二极管7，外圆周上设置有四个成十字分布的外圈光敏二极管6；内圆周的半径为350um，外圆周的半径为700um，确保光学检测传感器小型化。
直反光面4的半径：
其中，li为内圆周的半径，r为内圈光敏二极管7的感光半径。
内圆周上的内圈光敏二极管7的输出检测距离较近时线性度高，外圆周上的外圈光敏二极管6输出在检测距离较远时线性度高，因此检测大量程位移时，可以将量程分成两个部分，内圈光敏二极管7检测近距离的待检测面3，外圈光敏二极管6检测远距离的待检测面3，通过过综合利用内、外圈的光敏二极管，在保证检测精度的前提下增加传感器的量程。
倾斜的斜反光面2可以将激光发生器5发出的光反射到外圈光敏二极管6上，增加检测精度，并且倾斜角与起始检测距离、外圆周的半径和激光发生器5的发散角有关；遮光区可以有效防止光反射到激光发生器5上，影响光源发射；四个内圈光敏二极管7和外圈光敏二极管6能够准确检测出待检测平面的位移。
本发明的检测原理为：位于左、右两侧的外圈光敏二极管6将检测到的光强度转换成电压信号，当左、右两侧的外圈光敏二极管6之间的电压值出现差异时，说明待检测平面出现了x方向的位移；进一步的，若位移左侧的外圈光敏二极管6输出的电信号大于位于右侧的外圈光敏二极管6的输出电信号，则证明待检测平面向左侧移动，反之往右侧移动；并通过电压差计算出位移量。
当位于上、下两侧的外圈光敏二极管6输出的电压信号出现差异时，说明待检测平面出现了y方向的位移；进一步的，若位移上侧的外圈光敏二极管6输出的电信号大于位于下侧的外圈光敏二极管6的输出电信号，则证明待检测平面向y正方向移动，反之y负方向移动；并通过电压差计算出位移量。

Claims (6)

1.一种光学位移检测传感器组件，其特征在于，包括光学检测传感器和反光镜，所述光学检测传感器包括激光发生器(5)，所述激光发生器(5)外依次分布有内圆周和外圆周；所述内圆周和外圆周上分别设置有若干内圈光敏二极管(7)和外圈光敏二极管(6)；所述反光镜包括直反光面(4)，所述直反光面(4)的四周均设置有倾斜的斜反光面(2)，所述斜反光面(2)与直反光面(4)形成下凹结构。
2.根据权利要求1所述的光学位移检测传感器组件，其特征在于，所述直反光面(4)的中央设置有遮光区。
3.根据权利要求1所述的光学位移检测传感器组件，其特征在于，所述斜反光面(2)的倾斜角：
其中，l0为外圆周的半径，d为起始检测距离，θ为激光发生器(5)的发散角。
4.根据权利要求1所述的光学位移检测传感器组件，其特征在于，所述内圆周和外圆周上分别设置有四个成十字分布的内圈光敏二极管(7)和外圈光敏二极管(6)。
5.根据权利要求1所述的光学位移检测传感器组件，其特征在于，所述内圆周的半径为350um，所述外圆周的半径为700um。
6.根据权利要求1所述的光学位移检测传感器组件，其特征在于，所述直反光面(4)的半径：
其中，li为内圆周的半径，r为内圈光敏二极管(7)的感光半径。
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