激光扫描测径仪中的激光传感器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种激光扫描测径仪中的激光传感器，所述激光传感器包括：第一激光器和第二激光器，分别发射激光束照射到多面体转镜上形成第一扫描扇和第二扫描扇；第一反射镜和第二反射镜，将第一扫描扇和第二扫描扇反射至第一平凸透镜和第二平凸透镜；第一平凸透镜和第二平凸透镜，将第一扫描扇和第二扫描扇分别变换为第一扫描带和第二扫描带；第一双凸透镜和第二双凸透镜聚焦扫描了工件之后的第一扫描带和第二扫描带；两个光电接收器，分别接收经双凸透镜聚焦的第一光信号和第二光信号，转换为第一电信号和第二电信号。
【专利说明】激光扫描测径仪中的激光传感器
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种工业在线测量仪器，尤其涉及一种激光扫描测径仪中的激光 传感器。
【背景技术】
[0002] 现有技术的激光扫描测量技术的原理图如图1A所示，其关键的光学部件--扫描 透镜一般采用平场扫描透镜，即f-theta透镜102。测量的原理如下：激光器101发出的光 束照射到由匀速同步电机带动多面转镜109上，经反射旋转形成扫描扇110,扫描扇110通 过f-theta透镜102变换为扫描带111。工件103放置在扫描带111中，被部分遮挡的扫 描带111经过双凸透镜聚焦到光电接收器115上，形成了对应于扫描带111照射和被遮挡 所产生的高低电平信号，如图2所示。由于带动转镜旋转的电机是匀速转动的，因此扫描扇 110是由激光束以多面转镜入射点为中心进行等角速度旋转所产生的。f-theta透镜将扫 描带111变换为自上而下匀速水平扫描的扫描带111。如果知道扫描带111的扫描速度并 且测量出工件遮挡时间，两者相乘便可以知道工件103的外径。
[0003] 算法如下：将图1A中的扫描带111中的激光束仅保留上下边界和通过工件103上 下边缘的四条，如图1B所示。
[0004] 理想的f-theta的成像公式如下：
[0005] y = f' * Θ，其中f'为一由f-theta透镜自身光学参数决定的常数，
[0006] 从光电接收器得到扫描带111被工件103遮挡的时间Td，通过下式便可以计算出 Θ的大小。
[0007] (9 = 2 *7V/Μ，其中ar为转镜109匀速旋转的角速度，
[0008] 将Θ代入前一个的公式便可算出工件103的外径y。所以决定f-theta透镜测量 效果的两个参数为f和@，，如果这两个参数都是恒定的话就可以精确测量出工件的外 径。但实际的f-theta透镜存在着f-theta畸变，f'是个与Θ相关的函数，即f'为函数 Γ ( Θ )。表达式
【权利要求】
1. 一种激光扫描测径仪中的激光传感器，其特征在于： 所述激光传感器包括发射端的： 第一激光器（101A)和第二激光器（101B)，分别位于多面体转镜（109)的两侧，所述第 一激光器和所述第二激光器所发射的激光束分别照射到所述多面体转镜上并由于所述多 面体转镜的转动而分别形成第一扫描扇（110A)和第二扫描扇（110B); 第一反射镜（107A)和第二反射镜（107B)，分别将所述第一扫描扇和所述第二扫描扇 反射至第一平凸透镜（106A)和第二平凸透镜（106B)的平面侧； 所述第一平凸透镜和所述第二平凸透镜，其平面侧分别接收所述第一扫描扇和所述第 二扫描扇并分别变换为第一扫描带（111A)和第二扫描带（111B)，其中所述第一扫描带和 所述第二扫描带分布在工件（108)的待测量外径的相对侧，所述第一扫描带是第一激光器 所发射的激光束随所述多面体转镜的转动沿垂直于所述工件的长度方向平行地扫描而形 成的，并且所述第二扫描带是第二激光器所发射的激光束随所述多面体转镜的转动沿垂直 于所述工件的长度方向平行地扫描而形成的； 所述激光传感器还包括和接收端的第一双凸透镜（104A)和第二双凸透镜（104B)，分 别聚焦扫描了所述工件之后的所述第一扫描带和所述第二扫描带； 和两个光电接收器（105AU05B)，分别接收经所述第一和第二双凸透镜聚焦的与所述 第一扫描带对应的第一光信号和与所述第二扫描带对应的第二光信号，并分别将所述第一 光信号和所述第二光信号转换为第一电信号和第二电信号。
2. 如权利要求1所述的激光扫描测径仪中的激光传感器，其特征在于：所述第一平凸 透镜的第一光轴与所述第一双凸透镜的光轴平行；所述第二平凸透镜的第二光轴与所述第 二双凸透镜的光轴平行；并且，所述第一光轴与所述第二光轴平行。
3. 如权利要求2所述的激光扫描测径仪中的激光传感器，其特征在于：所述第一光轴 经所述第一反射镜所成的镜像与所述转镜的第一交点和所述第一激光器所发射的激光束 在所述转镜上的第一入射点重合；所述第二光轴经所述第二反射镜所成的镜像与所述转 镜的第二交点和所述第二激光器所发射的激光束在所述转镜上的第二入射点重合。
4. 如权利要求2所述的激光扫描测径仪中的激光传感器，其特征在于，所述转镜为4棱 转镜、6棱转镜或8棱转镜。
5. 如权利要求3所述的激光扫描测径仪中的激光传感器，其特征在于，所述光电接收 器（105AU05B)分别被布置在所述第一双凸透镜和所述第二双凸透镜的焦点处。
6. -种激光扫描测径仪中的激光传感器，其特征在于： 所述激光传感器包括发射端的： 第一多面体转镜和第二多面体转镜； 第一激光器，位于所述第一多面体转镜侧，所述第一激光器所发射的激光束照射到所 述第一多面体转镜上并由于所述第一多面体转镜的转动而形成第一扫描扇； 第二激光器，位于所述第二多面体转镜侧，所述第二激光器所发射的激光束照射到所 述第二多面体转镜上并由于所述第二多面体转镜的转动而形成第二扫描扇； 第一平凸透镜和第二平凸透镜，其平面侧分别接收所述第一扫描扇和所述第二扫描扇 并分别变换为第一扫描带和第二扫描带，其中所述第一扫描带和所述第二扫描带分布工件 的待测量外径的相对侧，所述第一扫描带是第一激光器所发射的激光束随所述多面体转镜 的转动沿垂直于所述工件的长度方向平行地扫描而形成的，并且所述第二扫描带是第二激 光器所发射的激光束随所述多面体转镜的转动沿垂直于所述工件的长度方向平行地扫描 而形成的； 所述激光传感器还包括和接收端的第一双凸透镜和第二双凸透镜，分别聚焦扫描了所 述工件之后的所述第一扫描带和所述第二扫描带； 和两个光电接收器，分别接收经所述第一和第二双凸透镜聚焦的与所述第一扫描带对 应的第一光信号和与所述第二扫描带对应的第二光信号，并分别将所述第一光信号和所述 第二光信号转换为第一电信号和第二电信号。
【文档编号】G01B11/08GK203848809SQ201320823503
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2013年12月12日 优先权日:2013年12月12日
【发明者】刘大江 申请人:北京动力源创科技发展有限公司