[发明专利]一种激光位移传感器自动化标定装置及方法

说明书

本发明是一种激光位移传感器自动化标定装置及方法，在运动台面两侧分别布置激光位移传感器与激光干涉仪，并在运动台面上布置光束分析仪以实现光斑测量，标定时，控制标准被测物由量程近端向量程远端步进运动，记录每个采样位置下的激光位移传感器数据、激光干涉仪数据以及光束分析仪数据，完成全量程扫描后，根据不同位置的激光位移传感器读数与激光干涉仪读数计算出线性偏差，以生成标定表进行校准；根据不同位置的截面光斑数据拟合出测量光束的形状及方向，以调整焦点、方向等参数。本发明可实现激光位移传感器的线性偏差与光束形状的单次扫描同时测量，适用于各种量程的激光位移传感器的标定，可显著提升标定精度与生产效率。

技术领域

本发明涉及精密测量及传感技术领域，具体涉及一种激光位移传感器自动化标定装置及方法。

背景技术

激光位移传感器被广泛用于工业自动化领域的距离测量、振动测量、形状测量等，典型应用如点胶机定位、主轴跳动测量、工件尺寸测量、几何面型测量等。激光位移传感器具备高速、高精度、非接触的优良特点，为保障激光位移传感器具有良好的测量精度，必须对其线性度与光束分布进行标定验证。激光位移传感器通过线阵CMOS传感器去获取被测物表面的光点信息，其内部发射镜组、接收镜组以及CMOS传感器的非线性综合作用造成了测量数据的非线性。此外，由镜组安装误差、点胶收缩等原因造成的发射激光束的方向偏差、焦点位置偏差等均会对测量精度与测量性能造成影响。因此必须用高精度仪器对激光位移传感器的线性精度与光束分布进行标定。目前的标定设备单次仅能完成线性标定功能，因而生产效率受限且无法对激光光束形状进行分析。此外，由于激光位移传感器外形多样、量程多种，需要在同一台设备可对多种不同型号的激光位移传感器进行标定，因此也要求标定装置具有良好的通用性与适应性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的问题，提供一种激光位移传感器自动化标定装置及方法。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种激光位移传感器自动化标定装置，包括水平基座，在所述水平基座上沿其长度方向依次连接有激光位移传感器安装座、运动台座和激光干涉仪安装座，所述激光位移传感器安装座上安装有激光位移传感器，所述激光干涉仪安装座上通过激光干涉仪调整架连接有激光干涉仪，所述运动台座上滑动地连接有运动台面，所述运动台面上设置有光束分析仪、以及分别位于光束分析仪两侧的被测物安装支架和角锥镜安装板，在所述被测物安装支架上的两个相对的表面上分别贴附有标准被测物和半反半透镜，所述半反半透镜与激光位移传感器相对，用于接收激光位移传感器的测量光束并反射照射在标准被测物的表面以及透射通过被测物安装支架后照射在光束分析仪的表面，所述角锥镜安装板()相对于激光干涉仪的一侧面上设有角锥镜，所述激光干涉仪的出光光束照射到角锥镜上后形成回光光束并返回到激光干涉仪产生干涉数据。

进一步的，所述激光位移传感器的测量光束、激光干涉仪的出光光束和回光光束均与运动台面的滑动方向平行，并且所述激光位移传感器的测量光束与激光干涉仪的出光光束共线。

进一步的，所述被测物安装支架上开有通孔和度的楔形槽，所述标准被测物贴附于楔形槽的上侧内表面，所述半反半透镜贴附于楔形槽的下侧内表面，所述被测物安装支架的通孔轴线方向与测量光束的方向一致，测量光束照射到半反半透镜上后，一部分光线被反射到标准被测物上实现距离测量，另一部分光线通过通孔后照射到光束分析仪上实现光斑形状测量，调整被测物安装支架的高度与宽度，使得照射到标准被测物与照射到光束分析仪上的光束光程一致，从而保证线性标定与光斑测量的位置为测量光束的同一位置。

进一步的，所述激光干涉仪调整架至少具有俯仰、偏摆和高度三个自由度的调整结构，通过调整激光干涉仪调整架使得激光干涉仪的出光光束与激光位移传感器的测量光束共线。

进一步的，所述激光位移传感器通过与激光位移传感器安装座之间的配合来控制测量光束的方向。

一种激光位移传感器自动化标定方法，该方法的具体标定过程如下：