国产自产21区,亚洲97,免费毛片网,国产啪视频,青青青国产在线观看,国产毛片一区二区三区精品

嵌入式激光位移傳感器及其歸一化處理方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種嵌入式激光位移傳感器，它由發(fā)射濾光片、發(fā)射鏡組、激光器、外殼、處理電路、插座、電纜、光電器件、接收鏡組、接收濾光片等部分組成，其特征在于，將所有上述系統(tǒng)組成部分集成在測(cè)頭之中，從而實(shí)現(xiàn)嵌入式的測(cè)量過(guò)程。處理電路對(duì)激光器的輸出光強(qiáng)和調(diào)制頻率實(shí)行自適應(yīng)控制，反饋信號(hào)則來(lái)源于光電器件的采樣數(shù)據(jù)，統(tǒng)一采用光斑成像的波形峰值作為反饋信息，控制激光器的輸出光強(qiáng)和調(diào)制頻率，從而克服了被測(cè)目標(biāo)變化帶來(lái)的測(cè)量誤差。處理電路將采樣得到的光斑成像的位置數(shù)字信號(hào)與基準(zhǔn)位移一一對(duì)應(yīng)并得到測(cè)量曲線，然后對(duì)測(cè)量曲線采用逐次多項(xiàng)式擬合，從而消除測(cè)量非線性誤差，使得所有的傳感器都具有歸一化的標(biāo)準(zhǔn)輸出。
【專利說(shuō)明】嵌入式激光位移傳感器及其歸一化處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種位移測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】的傳感器，具體是一種嵌入式激光位移傳感器及歸一化方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，制造業(yè)作對(duì)各種在線檢測(cè)手段也提出了越來(lái)越高的要求，除了高精度、非接觸、數(shù)字化等測(cè)量性能要求之外，對(duì)于穩(wěn)定性、通用性、互換性等維護(hù)性能的要求也是與日俱增，以期不斷降低維護(hù)成本，已經(jīng)成為公認(rèn)的在線檢測(cè)領(lǐng)域的未來(lái)趨勢(shì)。其中，位移是一項(xiàng)重要的測(cè)量?jī)?nèi)容，被廣泛應(yīng)用在工業(yè)檢測(cè)的各個(gè)領(lǐng)域中。激光三角位移傳感器作為光電檢測(cè)中的一種非接觸式測(cè)量方法，具有測(cè)量速度快、精度高、抗干擾能力強(qiáng)、測(cè)量點(diǎn)小、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，受到越來(lái)越廣泛的關(guān)注。其中最具代表性的是日本Keyence、德國(guó)米銥、美國(guó)Banner、美國(guó)MT1、日本Omron等生產(chǎn)高精度測(cè)量?jī)x器公司，都將其列為重要高技術(shù)產(chǎn)品，并已推出系列化的激光位移傳感器。
[0003]但是目前世界上現(xiàn)有的激光位移傳感器通常都是由測(cè)頭及電箱兩個(gè)部分組成，通過(guò)電纜相連，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，體積(特別是電箱的體積)大，成本高。在使用過(guò)程中，需要額外安裝電箱及其顯示環(huán)節(jié)，對(duì)有些場(chǎng)合并不適合，操作不夠方便。特別是，由于現(xiàn)場(chǎng)使用過(guò)程中，測(cè)頭的損壞概率和損壞程度均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于電箱，因此經(jīng)常需要更換測(cè)頭。但是現(xiàn)有各種激光位移傳感器的測(cè)頭與電箱經(jīng)過(guò)出廠前的仔細(xì)標(biāo)定與校準(zhǔn)，是一一對(duì)應(yīng)的，測(cè)頭的數(shù)據(jù)為各自特有形式化規(guī)格的數(shù)據(jù)，同一廠商不同傳感器的測(cè)頭與電箱之間不能互換。因此，無(wú)法滿足嵌入式測(cè)控系統(tǒng)的要求。
[0004]德國(guó)米依首先提出一體化激光位移傳感器概念，并先后推出ILD1400和ILD1700兩個(gè)系列的處理電路的一體化集成激光位移傳感器。但是這種一體化傳感器處理電路的處理結(jié)果僅僅是光斑成像在線陣CCD上的位置信息，而不是真正的位移值。需要在上位機(jī)進(jìn)一步的處理，并對(duì)原理上存在的非線性進(jìn)行校準(zhǔn)，才能最終得到被測(cè)位移值。這不僅增加了上位機(jī)的運(yùn)算工作量，而且無(wú)法滿足即插即用和免運(yùn)算的嵌入式按照要求。
[0005]另一方面，現(xiàn)有的激光位移傳感器在測(cè)量不同目標(biāo)時(shí)，由于目標(biāo)表面特性的不同(例如顏色、粗糙度、紋理等)，一般會(huì)造成接收信號(hào)波形質(zhì)量的不同甚至大幅度下降，因此帶來(lái)很大的測(cè)量誤差，甚至導(dǎo)致傳感器無(wú)法工作。這也是此類激光位移傳感器的共同缺陷所在。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有激光位移傳感器存在的上述問(wèn)題，提出一種可實(shí)現(xiàn)嵌入式安裝的激光位移傳感器。該激光位移傳感器的組成只有一個(gè)測(cè)頭和電纜，將傳感器的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、標(biāo)定校準(zhǔn)等全部功能集成在傳感器測(cè)頭之中，并采用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字接口輸出，輸出結(jié)果為規(guī)格化、標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)。同時(shí)輔以獨(dú)特的歸一化激光控制方法和歸一化數(shù)據(jù)處理方法，在保證傳統(tǒng)激光傳感器的原有功能和精度的同時(shí)，使整個(gè)傳感器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，集成度更高，體積更加小，而且可以實(shí)現(xiàn)100%互換和嵌入式安裝，測(cè)量和維護(hù)更加方便靈活，使用范圍更加廣泛。
[0007]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0008]本發(fā)明的激光位移傳感器主要包括:發(fā)射濾光片、發(fā)射鏡組、激光器、外殼、處理電路、插座、電纜、光電器件、接收鏡組、接收濾光片。整個(gè)系統(tǒng)的工作流程是:激光器發(fā)射的激光束通過(guò)發(fā)射鏡組準(zhǔn)直和聚焦之后，照射到被測(cè)目標(biāo)的表面并形成一個(gè)光斑，該光斑通過(guò)接收鏡組成像在光電器件上，光電器件將成像位置信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并傳送到處理電路，處理電路通過(guò)一定的算法得到被測(cè)物體的位移測(cè)量結(jié)果，并將位移測(cè)量結(jié)果形成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)，通過(guò)電纜傳送給其他設(shè)備。
[0009]本發(fā)明的激光器是一種小型激光器件，優(yōu)先選用半導(dǎo)體激光器，要求輸出光強(qiáng)和光束截面形狀的持續(xù)穩(wěn)定。同時(shí)，為了滿足測(cè)控要求，該激光器不僅是可以持續(xù)發(fā)光的，而且是可以連續(xù)調(diào)制的，調(diào)制頻率和脈沖寬度均為連續(xù)可調(diào)的。
[0010]本發(fā)明的光電器件可以采用線陣CCD，其像素?cái)?shù)目可根據(jù)測(cè)量精度來(lái)選用，其采樣速度可根據(jù)傳感器的測(cè)量速度要求來(lái)選用。
[0011]本發(fā)明的激光位移傳感器有兩組鏡組:發(fā)射鏡組和接收鏡組。發(fā)射鏡組是產(chǎn)生光強(qiáng)分布均勻、尺寸合適的光斑，接收鏡組將物體表面的光斑成像在光電兀件上。
[0012]本發(fā)明的發(fā)射濾光片和接收濾光片的作用，主要是濾除其他環(huán)境雜散光，減少環(huán)境光的干擾和影響，一個(gè)傳感器工作的穩(wěn)定性和可靠性。
[0013]本發(fā)明的外殼的作用，一方面是保證各個(gè)單元器件之間相互位置關(guān)系的準(zhǔn)確和穩(wěn)定，另一方面是具有防水、防塵、防環(huán)境光干擾的作用，保證傳感器具有更高的可靠性和防護(hù)等級(jí)。
[0014]本發(fā)明的插座和電纜的作用，一方面是為測(cè)頭提供所需的電源，另一方面是負(fù)責(zé)將處理電路形成的標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)傳送到外部設(shè)備，因此，插座和電纜均需要采用防水型器件，并采用標(biāo)準(zhǔn)的通用數(shù)字接口。
[0015]本發(fā)明的處理電路主要實(shí)現(xiàn)功能包括:(I)控制激光器:處理電路包含有激光器驅(qū)動(dòng)電路模塊，可以控制激光器的輸出強(qiáng)度、調(diào)制頻率和脈沖寬度。(2)驅(qū)動(dòng)光電器件:處理電路包含有光電驅(qū)動(dòng)電路模塊，可以驅(qū)動(dòng)光電器件正常工作。(3)數(shù)據(jù)采集:處理電路包含有數(shù)據(jù)采集電路模塊，實(shí)現(xiàn)光敏元件輸出信號(hào)的高速采集與存儲(chǔ)。(4)數(shù)據(jù)處理:處理電路包含有數(shù)據(jù)處理電路模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)采集信號(hào)的高速處理，最終給出測(cè)量結(jié)果。(5)數(shù)據(jù)通訊:處理電路包含有數(shù)據(jù)通訊電路模塊，將數(shù)據(jù)處理后得到的位移測(cè)量結(jié)果轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)，并通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字接口與外部設(shè)備實(shí)現(xiàn)通信，交換數(shù)據(jù)。
[0016]與上述嵌入式激光位移傳感器項(xiàng)適應(yīng)，本發(fā)明提出一種歸一化處理方法，可以實(shí)現(xiàn)即插即用、免上位機(jī)運(yùn)算和適應(yīng)多種不同被測(cè)目標(biāo)。具體地包括歸一化激光控制方法和歸一化的數(shù)據(jù)處理方法。
[0017]本發(fā)明的歸一化激光控制方法，就是采用自適應(yīng)控制的方法控制激光器的發(fā)光強(qiáng)度和調(diào)制頻率?？刂频姆椒梢圆捎贸Ｒ?guī)的電流反饋和光強(qiáng)反饋兩種，其中光強(qiáng)反饋的優(yōu)點(diǎn)在于以光強(qiáng)作為反饋，不會(huì)隨著激光器使用時(shí)間的增加而影響，能提供更穩(wěn)定的激光光強(qiáng)。反饋信號(hào)則來(lái)源于光電器件的采樣數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)采樣數(shù)據(jù)的處理，獲得光斑成像的波形質(zhì)量，并統(tǒng)一采用“峰值”作為波形質(zhì)量的評(píng)價(jià)依據(jù)，以此作為反饋信息，控制激光器的輸出光強(qiáng)和調(diào)制頻率，由此實(shí)現(xiàn)接收信號(hào)的波形質(zhì)量始終處于最佳狀態(tài)，從而克服了被測(cè)目標(biāo)變化帶來(lái)的測(cè)量誤差，保證了測(cè)量精度的歸一化。
[0018]本發(fā)明的歸一化數(shù)據(jù)處理方法包含兩個(gè)步驟的內(nèi)容:第一步是將光斑位置信息轉(zhuǎn)換成被測(cè)位移信息，第二步是將傳感器原理上存在的非線性進(jìn)行歸一化校正。
[0019]第一步位置信息轉(zhuǎn)換采用的方法如下:首先采用高一等級(jí)精度的非接觸式位移傳感器作為位移基準(zhǔn)，將同步測(cè)量的本發(fā)明的激光位移傳感器處理電路輸出的光斑成像位置數(shù)字信號(hào)一一對(duì)應(yīng)起來(lái)，由此得到測(cè)量曲線。
[0020]第二步非線性校正采用的方法如下:將上述測(cè)量曲線進(jìn)行多項(xiàng)式擬合，通過(guò)逐漸增加多項(xiàng)式的階次，逐步減小擬合曲線與測(cè)量曲線的偏差，直至該偏差小于激光位移傳感器的精度要求為止。此時(shí)的多項(xiàng)式擬合曲線即為符合精度要求的非線性校準(zhǔn)曲線。
[0021]在實(shí)際的傳感器測(cè)量過(guò)程中，以上述擬合曲線為標(biāo)準(zhǔn)對(duì)光斑成像位置進(jìn)行校準(zhǔn)，則可以得到理想的線性測(cè)量結(jié)果，從而消除原理上存在的測(cè)量非線性誤差，此時(shí)所有的傳感器都具有歸一化的標(biāo)準(zhǔn)位移數(shù)字信息輸出，可以實(shí)現(xiàn)100%的互換，上位機(jī)無(wú)需再進(jìn)行計(jì)算，從而最大限度地滿足嵌入式的要求。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0023]圖1為本發(fā)明的嵌入式激光位移傳感器組成示意圖；
[0024]圖2為本發(fā)明的不同波形質(zhì)量歸一化處理方法示意圖；
[0025]圖3為本發(fā)明的傳感器測(cè)量曲線示意圖；
[0026]圖4為本發(fā)明的三次多項(xiàng)式擬合曲線與測(cè)量曲線的偏差示意圖；
[0027]圖5為本發(fā)明的五次多項(xiàng)式擬合曲線與測(cè)量曲線的偏差示意圖；
[0028]圖中，I為被測(cè)目標(biāo)，2為發(fā)射濾光片，3為發(fā)射鏡組，4為激光器，5為外殼，6為處理電路，7為插座,8為電纜,9為光電器件,10為接收鏡組,11為接收濾光片。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明:本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0030]如圖1所示，本發(fā)明的激光位移傳感器主要包括:發(fā)射濾光片2、發(fā)射鏡組3、激光器4、外殼5、處理電路6、插座7、電纜8、光電器件9、接收鏡組10、接收濾光片11。整個(gè)系統(tǒng)的工作流程是:激光器4發(fā)射的激光束通過(guò)發(fā)射鏡組3準(zhǔn)直和聚焦之后，照射到被測(cè)目標(biāo)I的表面并形成一個(gè)光斑，該光斑通過(guò)接收鏡組10成像在光電器件9上,光電器件9將成像位置信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并傳送到處理電路6，處理電路6通過(guò)一定的算法得到被測(cè)物體I的位移測(cè)量結(jié)果，并將位移測(cè)量結(jié)果形成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)，通過(guò)電纜8傳送給其他外部設(shè)備，例如上位計(jì)算機(jī)、PLC或其他終端。
[0031]本發(fā)明的激光器4是一種小型激光器件，優(yōu)先選用半導(dǎo)體激光器，要求輸出光強(qiáng)和光束截面形狀的持續(xù)穩(wěn)定。同時(shí)，為了滿足測(cè)控要求，該激光器4不僅是可以持續(xù)發(fā)光的，而且是可以連續(xù)調(diào)制的，調(diào)制頻率和脈沖寬度均為連續(xù)可調(diào)的。[0032]本發(fā)明的光電器件9可以采用線陣CCD，其像素?cái)?shù)目可根據(jù)測(cè)量精度來(lái)選用，其采樣速度可根據(jù)傳感器的測(cè)量速度要求來(lái)選用。例如，對(duì)于量程100_、分辨力0.1 μ m、采樣速度1000Hz的位移傳感器而言，需要采用像素?cái)?shù)不少于lOOOOpixel、速率不低于2000Hz的線陣CXD器件。
[0033]本發(fā)明的激光位移傳感器有兩組鏡組:發(fā)射鏡組3和接收鏡組10。發(fā)射鏡組3是產(chǎn)生光強(qiáng)分布均勻、尺寸合適的光斑，接收鏡組10將物體表面的光斑成像在光電兀件上。
[0034]本發(fā)明的發(fā)射濾光片2和接收濾光片11的作用，主要是濾除其他環(huán)境雜散光，減少環(huán)境光的干擾和影響，一個(gè)傳感器工作的穩(wěn)定性和可靠性。
[0035]本發(fā)明的外殼5的作用，一方面是保證各個(gè)單元器件之間相互位置關(guān)系的準(zhǔn)確和穩(wěn)定，另一方面是具有防水、防塵、防環(huán)境光干擾的作用，保證傳感器具有更高的可靠性和防護(hù)等級(jí)。
[0036]本發(fā)明的插座7和電纜8的作用，一方面是為測(cè)頭提供所需的電源，另一方面是負(fù)責(zé)將處理電路形成的標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)傳送到外部設(shè)備。因此，插座7和電纜8均需要采用防水型器件，并采用標(biāo)準(zhǔn)的通用數(shù)字接口，例如USB、RS-232、RS-422、RS-485、CanBus、Prof ibus
坐寸ο
[0037]本發(fā)明的處理電路6主要實(shí)現(xiàn)功能包括:(I)控制激光器4:處理電路6包含有激光器驅(qū)動(dòng)電路模塊，可以控制激光器4的輸出強(qiáng)度、調(diào)制頻率和脈沖寬度。(2)驅(qū)動(dòng)光電器件9:處理電路6包含有光電驅(qū)動(dòng)電路模塊，可以驅(qū)動(dòng)光電器件9正常工作。(3)數(shù)據(jù)采集:處理電路6包含有數(shù)據(jù)采集電路模塊，實(shí)現(xiàn)光敏元件9輸出信號(hào)的高速采集與存儲(chǔ)。(4)數(shù)據(jù)處理:處理電路6包含有數(shù)據(jù)處理電路模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)采集信號(hào)的高速處理，最終給出測(cè)量結(jié)果。(5)數(shù)據(jù)通訊:處理電路6包含有數(shù)據(jù)通訊電路模塊，將數(shù)據(jù)處理后得到的位移測(cè)量結(jié)果轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)，并通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字接口與外部設(shè)備實(shí)現(xiàn)通信，交換數(shù)據(jù)。
[0038]本發(fā)明提出用于上述嵌入式激光位移傳感器的歸一化方法，可以實(shí)現(xiàn)即插即用、免上位機(jī)運(yùn)算和適應(yīng)多種不同被測(cè)目標(biāo)。具體地包括歸一化激光控制方法和歸一化的數(shù)據(jù)處理方法。
[0039]本發(fā)明的歸一化激光控制方法，就是采用自適應(yīng)控制的方法控制激光器4的發(fā)光強(qiáng)度和調(diào)制頻率?？刂频姆椒梢圆捎贸Ｒ?guī)的電流反饋和光強(qiáng)反饋兩種，其中光強(qiáng)反饋的優(yōu)點(diǎn)在于以光強(qiáng)作為反饋，不會(huì)隨著激光器4使用時(shí)間的增加而影響，能提供更穩(wěn)定的激光光強(qiáng)。反饋信號(hào)則來(lái)源于光電器件9的采樣數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)采樣數(shù)據(jù)的處理，獲得光斑成像的波形質(zhì)量，并統(tǒng)一采用“峰值/寬度”比作為波形質(zhì)量的評(píng)價(jià)依據(jù)，以此作為反饋信息，控制激光器4的輸出光強(qiáng)和調(diào)制頻率，由此實(shí)現(xiàn)接收信號(hào)的波形質(zhì)量始終處于最佳狀態(tài)，從而克服了被測(cè)目標(biāo)變化帶來(lái)的測(cè)量誤差，保證了測(cè)量精度的歸一化。
[0040]圖2是本發(fā)明的不同波形質(zhì)量及歸一化處理示意圖，其中理想的最佳波形質(zhì)量可如實(shí)線所示，波形特點(diǎn)為高而窄，其峰值為G。盡可能大，一般可取滿量程的85%左右；而實(shí)際的波形質(zhì)量如虛線所示，由于不同被測(cè)目標(biāo)I的表面特性不同，常常使得采樣得到的波形矮且寬，即實(shí)際波形的峰值Gk —般小于理想波形的峰值G。，從而導(dǎo)致波形位置定位出現(xiàn)較大誤差，降低測(cè)量精度。本發(fā)明采用實(shí)際采樣得到的波形質(zhì)量(本例中采用峰值Gk)作為反饋信息，通過(guò)控制激光器4的輸出，改變波形并使之重新達(dá)到理想的最佳狀態(tài)(本例中是控制激光器4的輸出，使得Gk加大并近似等于G。)，從而保證了測(cè)量不同目標(biāo)時(shí)，采樣得到的波形質(zhì)量是同一的，從而保證了測(cè)量精度的歸一化。
[0041]本發(fā)明的歸一化數(shù)據(jù)處理方法包含兩個(gè)步驟的內(nèi)容:第一步是將光斑位置信息轉(zhuǎn)換成被測(cè)位移信息，第二步是將傳感器原理上存在的非線性進(jìn)行歸一化校正。
[0042]第一步位置信息轉(zhuǎn)換采用的方法如下:首先采用高一等級(jí)精度的非接觸式位移傳感器作為位移基準(zhǔn)，將同步測(cè)量的本發(fā)明的激光位移傳感器處理電路輸出的光斑成像位置數(shù)字信號(hào)一一對(duì)應(yīng)起來(lái)，由此得到測(cè)量曲線，如圖3所示。
[0043]第二步非線性校正采用的方法如下:將上述測(cè)量曲線進(jìn)行多項(xiàng)式擬合，通過(guò)逐漸增加多項(xiàng)式的階次，逐步減小擬合曲線與測(cè)量曲線的偏差，直至該偏差小于激光位移傳感器的精度要求為止。
[0044]設(shè)三次多項(xiàng)式函數(shù)的形式為:
[0045]y = a X x3+b X x2+c X x+d
[0046]三次多項(xiàng)擬合曲線與測(cè)量曲線的偏差如圖4所示，圖中最大偏差約為±lmm。
[0047]設(shè)五次多項(xiàng)式函數(shù)形式為:
[0048]y = a X x5+b X x4+c X x3+d X x2+e X x+f
[0049]五次多項(xiàng)擬合曲線與測(cè)量曲線的偏差如圖5所示，圖中最大偏差約為±0.2mm。
[0050]以此類推，紙質(zhì)擬合曲線與測(cè)量曲線的偏差達(dá)到傳感器的精度要求為止。此時(shí)的多項(xiàng)式擬合曲線即為符合精度要求的非線性校準(zhǔn)曲線。
[0051]本發(fā)明的有益效果是，與現(xiàn)有的激光位移傳感器相比，本發(fā)明將傳感器的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、標(biāo)定校準(zhǔn)等全部功能集成在傳感器測(cè)頭之中，并采用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字接口輸出，同時(shí)輔以獨(dú)特的歸一化方法，輸出結(jié)果為規(guī)格化、標(biāo)準(zhǔn)化、歸一化的位移數(shù)字信息。這樣，在保證傳感器的原有功能和精度的同時(shí)，使整個(gè)傳感器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，集成度更高，體積更小，而且可以100%互換，完全符合嵌入式測(cè)控系統(tǒng)的要求。
【權(quán)利要求】
1.一種嵌入式激光位移傳感器，它由發(fā)射濾光片、發(fā)射鏡組、激光器、外殼、處理電路、插座、電纜、光電器件、接收鏡組、接收濾光片等部分組成，其特征在于，本發(fā)明的激光位移傳感器將所有上述系統(tǒng)組成部分全部集成在一個(gè)測(cè)頭之中，從而實(shí)現(xiàn)一體化結(jié)構(gòu)形式。與此同時(shí)，將數(shù)據(jù)采集、處理、校準(zhǔn)等全部功能集成在處理電路中，傳感器直接輸出位移測(cè)量結(jié)果，無(wú)需上位機(jī)計(jì)算，實(shí)現(xiàn)即插即用，滿足嵌入式測(cè)控系統(tǒng)需求。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式激光位移傳感器，其特征是，所述的激光器為輸出光強(qiáng)、調(diào)制頻率和脈沖寬度是連續(xù)可調(diào)的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式激光位移傳感器，其特征是，所述的插座與電纜采樣標(biāo)準(zhǔn)的通用數(shù)字接口，所有輸出數(shù)據(jù)采樣標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)格式，可以直接與各種通用外部設(shè)備直接連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式激光位移傳感器，其特征是，所述的處理電路采用歸一化控制方法對(duì)激光器的輸出光強(qiáng)和調(diào)制頻率實(shí)行自適應(yīng)控制，反饋信號(hào)則來(lái)源于光電器件的采樣數(shù)據(jù)，采用光斑成像的波形峰值作為反饋信息，控制激光器的輸出光強(qiáng)和調(diào)制頻率，從而克服了被測(cè)目標(biāo)變化帶來(lái)的測(cè)量誤差，保證了測(cè)量精度的歸一化。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化激光位移傳感器，其特征是，將處理電路輸出的光斑位置信息與基準(zhǔn)位移傳感器的測(cè)量結(jié)果意義對(duì)應(yīng)，得到測(cè)量曲線，然后對(duì)測(cè)量曲線進(jìn)行多項(xiàng)式擬合，并逐步增高多項(xiàng)式的階數(shù)，直至擬合曲線與測(cè)量曲線的偏差達(dá)到測(cè)量精度要求為止，此時(shí)的多項(xiàng)式擬合曲線即為符合精度要求的非線性校準(zhǔn)曲線，從而消除原理上存在的測(cè)量非線性誤差，使得所有的傳感器都具有歸一化的標(biāo)準(zhǔn)線性輸出，可以實(shí)現(xiàn)100%的互換。
【文檔編號(hào)】G01B11/02GK103884284SQ201210558395
【公開(kāi)日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2012年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月20日
【發(fā)明者】不公告發(fā)明人 申請(qǐng)人:上海礪晟光電技術(shù)有限公司