[实用新型]多发射单接收测头

说明书

                            技术领域

本实用新型是关于光学仪器的，更具体地说，是关于用光学方法测量物体轮廓的。

                            背景技术

光学三角法测头广泛应用于测量领域，如汽车、模具、国防、航空航天、家用电器等，特别是在自由曲面的测量和逆向工程的应用中。

近年来出现过单发射多接收的测头，它能测量倾斜较大的表面，但采用多个接收器使测头的体积庞大，成本提高。若采用普通的光学三角法测头进行测量，往往难以测量大倾斜角的表面，必须不断改变测头的方向完成测量。

                             发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术中的不足，提供一种能够测量自由曲面物体形状及大倾斜角的表面的多发射单接收测头，减少了测头在测量过程中的回转次数，大大提高了测量效率，并且该测头在给出到被测表面距离的同时，还能给出被测点处的表面法线方向，并且降低了测头的成本。

本实用新型的目的通过下述技术方案予以实现：

本实用新型的多发射单接收测头，由半导体激光器、物镜、CCD接收器构成，所述半导体激光器为3-6个，在每个半导体激光器的下方各自设置有透镜。

所述半导体激光器与透镜之间，或者透镜与被测物体之间最好设置有平面反射镜。所述半导体激光器最好为3个或4个。

本实用新型的多发射单接收测头与现有技术相比有如下优点：

1.采用了多发射单接收的方案，这样在表面倾斜很大时，只要有一路光与表面法线的夹角较小，测头就能正常工作，而且与单发射多接收的方案相比该测头的成本低；

2.由于采用多路光入射，多个光点会聚成一点时，可以确定到被测点的距离，而在光点重合以前可以确定一个微平面，并求出该平面的法矢量，该方向矢量可以近似地看作被测点处的法线方向；

3.由于采用多路光入射，使被测面倾斜带来的误差在很大程度上互相抵消，提高了测量精度。

4.当在被测点附近有台阶时，本实用新型仍可实现测量。

                            附图说明

图1是本实用新型的俯视图：

图2是图1的A-A剖视图：

图3是本实用新型的工作原理图：

                     具体实施方式

下面结合附图及实施方式对本实用新型作进一步描述。

在图1和图2中，三个半导体激光器1、6和7在圆周方向均布，CCD接收器4位于所述三个半导体激光器1、6和7的正中位置。半导体激光器1的下面设置有透镜2，在半导体激光器6和7的下面同样也是设置有透镜，在图中未示出。透镜2为焦距f＝75mm的双胶合透镜。平面反射镜3设置在半导体激光器与透镜之间，也可以设置在透镜与被测物体之间。CCD接收器4的芯片规格可采用1/3″，即4.8×3.6(水平×垂直，单位：mm)，像素数为537(水平)×597(垂直)，芯片的分辨力为9μm×7μm。CCD接收器4的下面设置有物镜5，物镜5为长焦的成像透镜，其焦距f＝3.6mm，相对数值孔径

图3是本实用新型的光路原理图，半导体激光器1发出的光经透镜2聚焦，再经平面反射镜3改变发射光束的方向后，照射到被测物体表面上，被测物体表面反射后的光，经过物镜5，被CCD接收器4接收。其中被测点位移的变化Δz可以由CCD接收器4像面上光斑的偏移量δ来计算。计算公式如下： Δz = δ d 2 d 1 tgθ - δ ]]>式中θ为入射光束与接收光束的夹角，d₁为接收透镜的物距，d₂为接收透镜的像距。