【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及精密检测技术，具体涉及一种可同时测量两侧轮廓的线激光轮廓传感器。本专利技术可用于不同规格阀座口径的密封面测量，尤其适用于腔体空间的内壁轮廓的测量。设计双侧出光双面同步测量结构，具体可实现距离探测和轮廓探测等参数检测的同时，也节约了所需空间、提高了扫描效率和测量精度。
技术介绍
1、闸阀阀座密封面测量通常包含多方面要求。精确的测量可以确保阀座密封面的平整度和光洁度符合要求，平整度和光洁度的高低会直接影响到阀门的密封性能的好坏。生产应用中，密封性能优良的闸阀阀门一般会要求光洁度ra值在零点几微米以内，平整度则是在几十微米以内。传统的测量方法通常需要人工操作，耗时耗力，且对操作人员的技术要求较高，特别是对于大型尺寸口径的压阀阀座密封面，由于其体积庞大、重量较重，测量过程更加复杂和困难，导致测量效率低下。另外，人为测量中，不同操作人员之间测量结果可能存在一定的差异，缺乏一致性和可比性，若测量过程中需要手工处理和分析，不但处理过程繁琐，人为误差和不确定性也在所难免。为解决上述问题，现代技术上会通过引入高精度测量仪器，自动化测量系统和数据处理软件等，以提高测量精度、效率和一致性。同时，还会采用非接触式测量方法，如激光测量技术，以提高测量的准确性和可靠性，由其优越的测量性能，目前已在工业领域广泛应用。
2、线激光轮廓传感器的原理是基于激光干涉测量技术。当激光束照射到被测物体表面时，激光光束会发生反射、散射和折射等现象，这些现象会导致反射激光的相位发生变化，形成干涉信号，通过测量干涉信号的相位差，可以推算出被测物体表面
3、为解决上述问题，本专利技术公开了一种可同时测量两侧轮廓的线激光轮廓传感器。传感器内部激光发射器发出的激光，通过公用柱透镜镜组进行聚光，经分射棱镜后射向两侧被测物体表面，经物体反射的激光经回路球面透镜聚光，被内部的面阵探测器接收，实现了双侧出光双面同步测量结构，节约了检测所需空间的同时，也提高了扫描效率和测量精度。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提出一种可同时测量两侧轮廓的线激光传感器，更适用于类柱面腔体的内部轮廓测量。
2、为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案予以解决：
3、一种可同时测量两侧轮廓的线激光传感器，包括激光发射器、共用柱透镜组、等腰直角三棱镜、等腰棱镜、球面透镜、面阵探测器、信号处理模块以及外保护罩。
4、所述激光发射器产生两道互相平行的激发激光；所述激发激光进入共用柱透镜组；所述共用柱透镜组将激光光束扩大为条状光束；所述条状光束通过直角等腰棱镜后射向两侧被测物表面；所述射向两侧被测物表面的光束在物体表面产生漫反射光；所述漫反射光射向回路中的等腰棱镜两腰面后被偏转；所述被偏转光束经过回路中的球面透镜聚焦于面阵探测器上；所述面阵探测器将光信号转换为电信号，传输给信号处理模块。所述信号处理模块对输入的电信号进行数字化等处理，从而得到可用于后续数据处理和分析的数字化数据；所述激光发射器外壳安装有保护罩，用于防辐与防尘。
5、进一步的，所述激光发射器为双出光半导体激光器，具有体积小，重量轻，效率高和发射激光连续性、可见性好等优点，所述激发激光波长优选为635nm到650nm之间。
6、进一步的，所述共用柱透镜组共一前一后两组，柱透镜组的焦点与所述线激光器光源相对应，准直后得到两条平行的条状光束。
7、进一步的，所述两条平行条状光束分别从高精度等腰直角三棱镜直角面射入，棱镜表面镀有反射膜，使得光路偏转一定角度后再次射出。
8、进一步的，光路从等腰直角三棱镜直角面两侧射出后发射至被测物上，且角度与被测物平面相垂直，光线在被测物表面产生漫反射，被测物优先选择腔体内部。
9、进一步的，所述漫反射光分别从回路高精度等腰棱镜的两腰面射入，入射光束与棱镜腰面成一夹角，棱镜表面同样镀有反射膜，两侧入射光经反射后成平行光束。
10、进一步的，所述平行光束经回路中球面透镜后发生聚焦，最终入射到共用面阵探测器上。面阵式探测器可以采用cmos(互补金属氧化物半导体)、ccd(电荷耦合器件)或psd(位置敏感期)图像传感器，优先选用cmos芯片。探测器将等腰三角棱镜接受信号时的角度信息、固件尺寸和两个三棱镜间距离信息等转换为电信号。
11、进一步的，信号处理模块用于控制所述面阵探测器曝光，将所述光探测器输入的电信号进行放大、滤波、数字化和解码等处理，从而得到可用于后续数据处理和分析的数字化数据，实现测距与待测物的轮廓检测。
12、进一步的，所述传感器自身保护壳外有安装保护罩，保护罩由防辐罩与防尘罩组成，在激光发射和接收窗口均有防尘罩，防尘罩安装于防辐罩上，所述直角等腰棱镜偏转激光、所述漫反射光分别透过防尘罩后射出、射入。
13、本专利技术相对于现有技术的有益效果为：
14、第一，本专利技术两个激光发射系统共用同一个光路，简化了系统设计与安装，减少光学元件数量和复杂度，提高系统稳定性和可靠性的同时降低了系统成本；第二，本专利技术利用双侧发射激光的方式来测量被测物体的轮廓，特别适用于腔体内相关参数的精确测量；第三，本专利技术选取了表面镀有反射材料的直角三棱镜和等腰棱镜，提供高反射率的同时，又避免环境中幅射光直接射入，既确保激光的传输方向和位置精确可控，又保护了传感器内相关电子器件；第四，本专利技术保护壳外安装有防辐罩与防尘罩，适用于存有辐射或环境较恶劣的工业环境中。
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1.一种可同时测量两侧轮廓的线激光轮廓传感器，其特征在于包括激光发射器(100)、共用柱透镜组(101)、直角等腰棱镜(102)、等腰棱镜(103)、球面透镜(104)、面阵探测器(105)、信号处理模块(300)；
2.根据权利要求1所述的一种可同时测量两侧轮廓的线激光轮廓传感器，其特征在于，所述共用柱透镜组(101)共两组，第一组柱透镜用于放大激光二极管的短轴，第二组透镜对入射激光进行准直，用于将激光束聚焦成为两条平行的条状光束细线，消除激光束的散射。
3.根据权利要求1所述的一种可同时测量两侧轮廓的线激光轮廓传感器，其特征在于，所述两条平行条状光束细线分别从高精度直角等腰棱镜(102)的两腰面射入，棱镜表面镀有高反射率反射膜，使得光路偏转90度后再次射出条状光束(401)。
4.根据权利要求1所述的一种可同时测量两侧轮廓的线激光轮廓传感器，其特征在于，该线激光轮廓传感器还包括防辐罩(A00)，所述防护罩(A00)由上盖板(A01)、下盖板(A02)和侧盖板(A03)三部分组成；所述上盖板(A01)与下盖板(A02)设计有固定激光传感器的固
5.根据权利要求4所述的一种可同时测量两侧轮廓的线激光轮廓传感器，其特征在于，所述光路分别从等腰直角棱镜(102)直角面两侧射出后发射至被测物(200)上，且光路垂直于被测物(200)的法面；光线在被测物表面产生漫反射光(402)，线激光传感器从等腰直角棱镜两腰面射出后，穿过安装于防辐罩(A00)上的防尘罩(A03-1)后从两侧再次射出。
6.根据权利要求4所述的一种可同时测量两侧轮廓的线激光轮廓传感器，其特征在于，所述两侧被测物上的漫反射光(402)分别从防尘罩(A03-2)两侧再次射入后，再从回路高精度等腰棱镜(103)的两腰面射入，入射光束与等腰棱镜(103)的腰面形成一夹角，等腰棱镜(103)的腰面同样镀有高反射率反射膜，两腰面入射光经反射后为两束平行光线。
7.根据权利要求4所述的一种可同时测量两侧轮廓的线激光轮廓传感器，其特征在于，共用柱透镜组(101)、直角等腰棱镜(102)、等腰棱镜(103)、球面透镜(104)位置之间的关系约束如下：
8.根据权利要求4所述的一种可同时测量两侧轮廓的线激光轮廓传感器，其特征在于，所述两条平行光束经回路中球面透镜(104)后发生聚焦，最终入射于共用面阵探测器(105)上；面阵式探测器(105)采用CMOS、CCD或PSD图像传感器；探测器将等腰三角棱镜(103)接收信号时的角度信息、固件尺寸和两个三棱镜间距离信息转换为电信号。
9.根据权利要求4所述的一种可同时测量两侧轮廓的线激光轮廓传感器，其特征在于，所述防护罩厚度设定为3mm,材料可选取为碳化硼聚乙烯板或铅版；所述防尘罩(A03-1)、A03-2厚度设计为2mm，且侧边均为拔模设计，以尽可能避免影响所述条状光束(401)、漫反射光(402)的发射或接收。
10.根据权利要求1所述的一种可同时测量两侧轮廓的线激光轮廓传感器，其特征在于用于不同规格阀座口径的密封面测量，包括腔体空间内壁轮廓的测量。
...【技术特征摘要】
1.一种可同时测量两侧轮廓的线激光轮廓传感器，其特征在于包括激光发射器(100)、共用柱透镜组(101)、直角等腰棱镜(102)、等腰棱镜(103)、球面透镜(104)、面阵探测器(105)、信号处理模块(300)；
2.根据权利要求1所述的一种可同时测量两侧轮廓的线激光轮廓传感器，其特征在于，所述共用柱透镜组(101)共两组，第一组柱透镜用于放大激光二极管的短轴，第二组透镜对入射激光进行准直，用于将激光束聚焦成为两条平行的条状光束细线，消除激光束的散射。
3.根据权利要求1所述的一种可同时测量两侧轮廓的线激光轮廓传感器，其特征在于，所述两条平行条状光束细线分别从高精度直角等腰棱镜(102)的两腰面射入，棱镜表面镀有高反射率反射膜，使得光路偏转90度后再次射出条状光束(401)。
4.根据权利要求1所述的一种可同时测量两侧轮廓的线激光轮廓传感器，其特征在于，该线激光轮廓传感器还包括防辐罩(a00)，所述防护罩(a00)由上盖板(a01)、下盖板(a02)和侧盖板(a03)三部分组成；所述上盖板(a01)与下盖板(a02)设计有固定激光传感器的固定孔；所述上盖板(a01)下端与下盖板(a02)上端均设计有能够相互扣合的薄板块，以保证整体防护罩的抗辐射性能；所述上盖板(a01)、下盖板(a02)和侧盖板(a03)均设计有若干螺纹孔，以保证盖板与所述线激光传感器之间配合紧实。
5.根据权利要求4所述的一种可同时测量两侧轮廓的线激光轮廓传感器，其特征在于，所述光路分别从等腰直角棱镜(102)直角面两侧射出后发射至被测物(200)上，且光路垂直于被测物(200)的法面；光线在被测物表面产生漫反射光(4...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙安玉，邓财，李仁举，江腾飞，韩瑞铭，翟石磊，赵晓波，居冰峰，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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