一种测量倾角和位移的系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种测量倾角和位移的系统及方法，其中，该系统包括：第一激光器、第二激光器、第一接收光学系统、第二接收光学系统、第一窄带滤光片、第二窄带滤光片、第一光电探测器、第二光电探测器、视窗片、被测面、分光镜、反射镜、直角棱镜以及倾角计算电路和位移计算电路。采用该系统，可以实现对被测物的倾角变化和位移变化的单独测量，增加了系统的稳定性，同时减少了倾角和位移的相互影响，提高了测量精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及激光测量
，尤其涉及一种测量倾角和位移的系统和方法。
技术介绍
振动存在于生活、工业生产以及科学研究的各个领域中，对于振动的测量有着极大地需求。特别是振动的非接触测量，不会影响振动的原有状态，测量结果更为准确可靠。当前，随着智能手机的不断普及发展，手机摄像头的要求也越来越高，而音圈马达(Voice Coil Motor, VCM)是一种将电能转化为机械能的装置，并实现直线型及有限摆角的运动。因其占用电路板面积小，可靠性高，能支持大功率等特点，广泛应用于手机变焦中，成为摄像头模组中的重要组成部分，它不仅决定了摄像头模组的自动对焦能力，同时也是判断一个摄像头模组性能优异的关键部件，所以能够简单、方便、准确地测量VCM性能的系统和方法亟待解决。VCM在对焦过程中会存在振动，而VCM在振动过程中的倾角变化和位移变化决定了 VCM的性能，因此，需要测量VCM在振动过程中的倾角变化和位移变化。现有技术中，广泛测量VCM振动过程中的倾角变化和位移变化的测试功能是由一束光同时实现的，测量过程中的接收光信号一分为二，分别用于测量倾角变化和位移变化，由于两个被分开的接收光信号会随着马达运动同步变化，这就会造成倾角测量和位移测量的相互影响，使测量结果不准确，最终影响VCM的性能分析和评价。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供，以提高VCM振动过程中的倾角和位移的测量结果的准确度。第一方面，本专利技术实施例提供了一种测量倾角和位移的系统，包括:第一激光器、第二激光器、第一接收光学系统、第二接收光学系统、第一窄带滤光片、第二窄带滤光片、第一光电探测器、第二光电探测器、视窗片、被测面、分光镜、反射镜、直角棱镜以及倾角计算电路和位移计算电路；其中，所述视窗片位于所述被测面的上方，所述第一激光器位于所述视窗片的左上方；所述第二激光器和直角棱镜位于所述视窗片的上方，且所述第二激光器位于所述直角棱镜的左侧；所述反射镜位于所述第二激光器和直角棱镜的上方，且与所述直角棱镜的斜面平行，所述第一接收光学系统位于所述反射镜的上方，所述第一窄带滤光片位于所述第一接收光学系统的上方，所述第一光电探测器位于所述第一窄带滤光片的上方，且所述反射镜的中心、第一接收光学系统中心、第一窄带滤光片的中心和第一光电探测器的中心位于同一条直线上；所述分光镜位于所述视窗片的右上方、反射镜的右侧，且与所述反射镜平行，并且所述分光镜的中心和所述反射镜的中心组成的直线与所述视窗片平行，所述第二接收光学系统位于所述分光镜的右上方，所述第二窄带滤光片位于所述第二接收光学系统的右上方，所述第二光电探测器位于所述第二窄带滤光片的右上方，且所述分光镜的中心、所述第二接收光学系统的中心、第二窄带滤光片的中心和第二光电探测器的中心位于同一条直线上;所述第一接收光学系统用于把第一激光器发射的激光束经被测面反射的反射激光束聚焦到处在焦平面处的第一光电探测器的感光面上，形成第一光斑；所述第二接收光学系统用于把第二激光器发射的激光束在被测面上形成的激光点成像到第二光电探测器的感光面上，形成第二光斑；所述倾角计算电路与第一光电探测器电连接，用于处理所述第一光电探测器转换第一光斑得到的第一电流信号，得到测量的倾角；所述位移计算电路与第二光电探测器电连接，用于处理所述第二光电探测器转换第二光斑得到的第二电流信号，得到测量的位移。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种测量倾角和位移的方法，包括:第一激光器出射的准直激光，经过视窗片后光斑落在被测面的镜面反射区域上，并被镜面反射区域反射形成镜面反射光，镜面反射光经过分光镜反射到反射镜上，并被反射镜反射进入到第一接收光学系统中，在处于第一接收光学系统的焦平面处的第一光电探测器上形成第一光斑，第一光电探测器将所述第一光斑转换为第一电流信号，输入到倾角计算电路中，倾角计算电路对所述第一电流信号进行处理得到被测面的倾角；第二激光器出射的准直激光，经过直角棱镜反射后，垂直入射到被测面的漫反射区域中，经过被测面的漫反射，漫反射光透过分光镜进入到第二接收光学系统中，并成像在第二光电探测器的感应面上形成第二光斑，所述第二光电探测器将所述第二光斑转换为第二电流信号，输入到位移计算电路中，位移计算电路对所述第二电流信号进行处理得到被测面在法线方向上的位移。本专利技术实施例提供的测量倾角和位移的系统及方法，通过第一光学系统，即第一激光器、第一接收光学系统、第一窄带滤光片、第一光电探测器、视窗片、分光镜、反射镜、直角棱镜以及倾角计算电路，实现对VCM振动过程中的倾角变化进行测量；通过第二光学系统，即第二激光器、第二接收光学系统、第二窄带滤光片、第二光电探测器、视窗片、分光镜、反射镜、直角棱镜以及位移计算电路，实现对VCM振动过程中的位移变化进行测量。采用由上述第一光学系统和第二光学系统组成的双光束系统，可以实现被测物的倾角变化和位移变化的单独测量，增加了系统的稳定性，同时减少了倾角和位移的相互影响，提高了测量精度。【附图说明】通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显:图1是本专利技术实施例一提供的一种测量倾角和位移的系统的结构示意图；图2是本专利技术实施例二提供的一种测量倾角和位移的系统中的倾角计算电路的原理图；图3是本专利技术实施例二提供的一种测量倾角和位移的系统中的位移计算电路的原理图；图4是本专利技术实施例三提供的一种测量倾角和位移的方法中的被测面上的镜面反射示意图；图5是本专利技术实施例三提供的一种测量倾角和位移的方法中的测量倾角时光线变化的示意图；图6是本专利技术实施例三提供的一种测量倾角和位移的方法中的被测面上的漫反射不意图；图7是本专利技术实施例三提供的一种测量倾角和位移的方法中的测量位移时光线变化的示意图。【具体实施方式】下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部内容。实施例一图1是本专利技术实施例一提供的一种测量倾角和位移的系统的结构示意图。如图1所示，所述系统包括:第一激光器1、第二激光器9、第一接收光学系统6、第二接收光学系统11、第一窄带滤光片7、第二窄带滤光片12、第一光电探测器8、第二光电探测器13、视窗片2、被测面3、分光镜4、反射镜5、直角棱镜10以及倾角计算电路14和位移计算电路15 ;其中，视窗片2位于被测面3的上方，第一激光器1位于视窗片2的左上方；第二激光器9和直角棱镜10位于视窗片2的上方，且第二激光器9位于直角棱镜10的左侧；反射镜5位于第二激光器9和直角棱镜10的上方，且与直角棱镜10的斜面平行，第一接收光学系统6位于反射镜5的上方，第一窄带滤光片7位于第一接收光学系统6的上方，第一光电探测器8位于第一窄带滤光片7的上方，且反射镜5的中心、第一接收光学系统6的中心、第一窄带滤光片7的中心和第一光电探测器8的中心位于同一条直线上，且该直线与视窗片2垂直。第一接收光学系统6、第一窄带滤光片7和第一光电探测器8位于整个测量倾角和位移的系统的中部；分光镜4位于视窗片2的右上方、反射镜5的右侧，且与反射镜5平行，并且分光镜4的中心本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量倾角和位移的系统,其特征在于，包括：第一激光器、第二激光器、第一接收光学系统、第二接收光学系统、第一窄带滤光片、第二窄带滤光片、第一光电探测器、第二光电探测器、视窗片、被测面、分光镜、反射镜、直角棱镜以及倾角计算电路和位移计算电路；其中，所述视窗片位于所述被测面的上方，所述第一激光器位于所述视窗片的左上方；所述第二激光器和直角棱镜位于所述视窗片的上方，且所述第二激光器位于所述直角棱镜的左侧；所述反射镜位于所述第二激光器和直角棱镜的上方，且与所述直角棱镜的斜面平行，所述第一接收光学系统位于所述反射镜的上方，所述第一窄带滤光片位于所述第一接收光学系统的上方，所述第一光电探测器位于所述第一窄带滤光片的上方，且所述反射镜的中心、第一接收光学系统中心、第一窄带滤光片的中心和第一光电探测器的中心位于同一条直线上；所述分光镜位于所述视窗片的右上方、反射镜的右侧，且与所述反射镜平行，并且所述分光镜的中心和所述反射镜的中心组成的直线与所述视窗片平行，所述第二接收光学系统位于所述分光镜的右上方，所述第二窄带滤光片位于所述第二接收光学系统的右上方，所述第二光电探测器位于所述第二窄带滤光片的右上方，且所述分光镜的中心、所述第二接收光学系统的中心、第二窄带滤光片的中心和第二光电探测器的中心位于同一条直线上；所述第一接收光学系统用于把第一激光器发射的激光束经被测面反射的反射激光束聚焦到处在焦平面处的第一光电探测器的感光面上，形成第一光斑；所述第二接收光学系统用于把第二激光器发射的激光束在被测面上形成的激光点成像到第二光电探测器的感光面上，形成第二光斑；所述倾角计算电路与第一光电探测器电连接，用于处理所述第一光电探测器转换第一光斑得到的第一电流信号，得到测量的倾角；所述位移计算电路与第二光电探测器电连接，用于处理所述第二光电探测器转换第二光斑得到的第二电流信号，得到测量的位移。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：钱向伟，方海峰，陈士钊，叶岗，宋云峰，
申请(专利权)人：宁波舜宇智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33