一种集成衍射光栅式高稳定性激光位移传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种集成衍射光栅式高稳定性激光位移传感器，包括传感器本体，所述传感器本体内含有激光二极管的准直模块、衍射光栅、光阑、滤光片、成像透镜和CMOS线性图像传感器。该激光位移传感器的激光二极管准直模块发出准直光束，光束经过被测物表面漫反射，通过光阑和成像透镜之后，经过特制的透射式衍射光栅将光斑分束成多个衍射光斑，分别利用各个衍射光斑反求被测物的位移，通过将解算的多个位移数据进行平均或取中位值处理，即可获得被测物的实际位移。此发明专利技术与传统激光三角测距传感器相比，在测量一次位移的情况下，利用多个衍射光斑的信息解算被测物位移，减小了噪声等环境因素的影响，从而有效提高测量数据的稳定性。

An Integrated Diffraction Grating Laser Displacement Sensor with High Stability

The invention discloses an integrated diffraction grating type high stability laser displacement sensor, including a sensor body, which contains a collimation module of laser diode, a diffraction grating, an aperture, a filter, an imaging lens and a CMOS linear image sensor. The laser diode collimation module of the laser displacement sensor emits collimated beams, which pass through the diffuse reflection of the measured surface, pass through the diaphragm and imaging lens, and then pass through a special transmission diffraction grating to divide the spot into several diffraction spots. The displacement of the measured object is calculated by each diffraction spot, and the calculated displacement data are averaged or the median position is obtained. Reasonable displacement of the measured object can be obtained. Compared with the traditional laser triangular ranging sensor, the invention uses the information of multiple diffraction spots to calculate the displacement of the measured object, reduces the influence of environmental factors such as noise, and effectively improves the stability of the measured data in the case of measuring a single displacement.

【技术实现步骤摘要】
一种集成衍射光栅式高稳定性激光位移传感器
本专利技术涉及一种位移测量仪器，特别涉及一种集成衍射光栅式高稳定性激光位移传感器。
技术介绍
激光三角测距方法是光电检测方法的一种，该方法结构简单、测量精度高、实时处理能力强、灵活方便、不受被测物体表面的影响等优点，在距离、位移、表面形状和三维形貌检测中使用广泛。激光三角测距仪一般由激光二极管、激光束准直透镜、成像透镜和图像探测器组成，其特点是激光光束光路、透镜成像光路和图像探测器之间有一定的夹角，使得所成的像一直清晰地汇聚在图像传感器上。当物体的位置发生改变，相应地，在图像传感器上所成的像的位置也同时发生一定的改变，通过像位移和物位移的关系，计算出真实物体的位移量。近年来，随着科技的不断发展，在工业领域对测量的精度和范围有了更高的要求，尤其是在微纳检测领域，其器件尺度极小，对尺寸的精度要求更加严格，对激光三角测距系统的信号稳定要求越来越高，而传统的激光三角测距系统仅仅能从硬件和软件方面进行提高。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种集成衍射光栅式高稳定性激光位移传感器，利用衍射光栅将探测到的光斑像点衍射，同时利本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集成衍射光栅式激光位移传感器，包括传感器本体(10)，所述传感器本体(10)内设有激光二极管(1)和准直透镜(2)、光阑(3)、滤光片(6)、成像透镜(7)、衍射光栅(8)和CMOS线性图像传感器(9)，其特征在于，所述激光二极管(1)经过准直透镜(2)发射准直激光束(4)，该激光束经过光阑(3)之后，投射于传感器本体外的样品(5)表面，样品(5)表面产生的漫反射光经过滤光片(6)和成像透镜(7)，再经衍射光栅(8)衍射成多个衍射光斑，投射在CMOS线性图像传感器(9)上。

【技术特征摘要】
1.一种集成衍射光栅式激光位移传感器，包括传感器本体(10)，所述传感器本体(10)内设有激光二极管(1)和准直透镜(2)、光阑(3)、滤光片(6)、成像透镜(7)、衍射光栅(8)和CMOS线性图像传感器(9)，其特征在于，所述激光二极管(1)经过准直透镜(2)发射准直激光束(4)，该激光束经过光阑(3)之后，投射于传感器本体外的样品(5)表面，样品(5)表面产生的漫反射光经过滤光片(6)和成像透镜(7)，再经衍射光栅(8)衍射成多个衍射光斑，投射在CMOS线性图像传感器(9)上。2.根据权利要求1所述集成衍射光栅式激光位移传感器，其特征在于，所述衍射光栅(8)为透射式光栅，拥有4μm的周期，厚度为0.5mm，其光栅槽型为矩形或三角形或正弦形，槽深在400-430nm范围内，占空比为1:1。3.根据权利要求1所述集成衍射光栅式激光位移传感器，其特征在于，所述衍射光栅(8)将成像光斑衍射成多个。4.根据权利要求3所述集成衍射光栅式激光位移传感器，其特征在于，所述衍射光栅(8)分束形成的衍射光斑中，-1级光斑(11)、0级光斑(12)和+1级光斑(...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶国永，刘红忠，许正宸，雷彪，刘晓辉，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61