[发明专利]一种工作距离可调的激光位移传感器及测距方法

权利要求书

1.一种工作距离可调的激光位移传感器，其特征在于，包括壳体（1）、以及设置在所述壳体（1）内的激光器（2）、发射镜组（3）、音圈电机（4）、光敏器件（5）、变焦接收镜组（6）、中心处理电路（7）、固定反射镜（8）和转动反射镜（9），其中：

所述激光器（2）设置于发射镜组（3）的上方，并且所述发射镜组（3）与激光器（2）的光轴重合且垂直于被测表面（10），所述音圈电机（4）由环形线圈定子和安装在环形线圈定子内圈的动子组成，所述发射镜组（3）连接在音圈电机（4）的动子上，所述音圈电机（4）的动子带动发射镜组（3）沿其环形线圈定子的轴向方向上下移动从而调节发射镜组（3）与激光器（2）之间的轴向距离，以实现发射激光在不同工作距离的聚焦；

所述转动反射镜（9）转动地设置在壳体（1）内，用于旋转调整接收角度接收不同量程下被测表面（10）的反射光，所述固定反射镜（8）与转动反射镜（9）相对设置，用于将转动反射镜（9）反射来的光再反射至变焦接收镜组（6），所述变焦接收镜组（6）变焦移动将光射至光敏器件（5）上；

所述光敏器件（5）转动地设置在壳体（1）内，用于旋转调整接收变焦接收镜组（6）变焦移动后的反射光，实现在此工作距离对应的量程范围内的清晰成像；

所述中心处理电路（7）根据当前的量程档位和光敏器件（5）上的光斑位置分布得到被测表面（10）到壳体（1）的距离，并且所述中心处理电路（7）连接并控制驱动音圈电机（4）带动发射镜组（3）、转动反射镜（9）的旋转、变焦接收镜组（6）的变焦移动、以及光敏器件（5）的旋转，用于切换不同工作距离对应的量程测量。

2.根据权利要求1所述的工作距离可调的激光位移传感器，其特征在于，所述转动反射镜（9）采用一维扫描振镜模块或者由独立反射镜加旋转运动机构构成的模块。

3.根据权利要求1所述的工作距离可调的激光位移传感器，其特征在于，所述变焦接收镜组（6）由采用变焦光学结构的接收镜组变焦模块（61）和接收镜组定焦模块（62）组成，用以满足针对不同工作距离下的成像要求。

4.根据权利要求1所述的工作距离可调的激光位移传感器，其特征在于，所述光敏器件（5）通过相应的旋转底座转动地设置在壳体（1）内，使光敏面与不同工作距离下的像平面重合。

5.根据权利要求4所述的工作距离可调的激光位移传感器，其特征在于，所述光敏器件（5）采用CCD图像传感器、CMOS图像传感器或位置敏感传感器。

6.一种工作距离可调的激光位移传感器测距方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1）传感器状态初始化；

步骤2）中心处理电路（7）发射测量信号；

步骤3）中心处理电路（7）处理接收信号；

步骤4）中心处理电路（7）根据当前的量程档位和光斑位置信息计算被测表面（10）到壳体（1）的距离；

步骤5）判断被测表面（10）是否接近量程终点并到达量程切换触发位置，若是，则进入步骤6），若否，则输出测量结果并结束；

步骤6）中心处理电路（7）控制驱动音圈电机（4）带动发射镜组（3）到指定位置、转动反射镜（9）旋转到指定位置、变焦接收镜组（6）进行变焦、光敏器件（5）旋转到与像平面重合，进行量程切换，并跳转至步骤2）。