[发明专利]基于椭圆柱内反射镜的位移检测装置

摘要

本发明公开了一种基于椭圆柱内反射镜的位移检测装置，该装置将凸透镜成像的原理进行巧妙地运用，通过光致发光物质(或漫反射材料)、椭圆柱内反射镜和线阵感光元件将光汇聚点的位置检测转化为线阵感光元件上感光最强点的检测，只需通过计算机便可检测出来。装置包括点光源激光器、凸透镜、椭圆柱内反射镜和线阵感光元件。点光源激光器与椭圆柱内反射镜放置于凸透镜的同一侧；光致发光物质(或漫反射材料)涂在椭圆柱内反射镜的一条焦线上，此焦线与凸透镜的光轴重合；椭圆柱内反射镜的另一焦线放置线阵感光元件，以检测被测表面的位移。该装置结构简单，使用方便，测量精度高。

主权项

1.一种基于椭圆柱内反射镜的位移检测装置，其特征在于，该装置包括点光源激光器(1)、凸透镜(2)、椭圆柱内反射镜(3)和线阵感光元件(14)；凸透镜(2)只留有光心透光区(6)和环形透光区(7)，其余部分涂有不透光膜；椭圆柱内反射镜(3)的外表面镀金属反射膜，其形状为部分截除的椭圆柱体，截面S过椭圆柱内反射镜(3)的第二焦线(12)，该截面平行于椭圆柱内反射镜(3)的短轴B，在椭圆柱内反射镜(3)的第一焦线(11)处开有直径为0.2mm～0.5mm的通孔，通孔内涂有光致发光物质或漫反射材料；线阵感光元件(14)粘结在截面S上，且线阵感光元件(14)的感光面贴近椭圆柱内反射镜(3)，且与截面S及第一焦线(11)平行，并使线阵感光元件的两外表面P、Q与椭圆柱内反射镜的两焦线(11)、(12)所在平面对称，使线阵感光元件(14)上的感光元素充分接受反射光；椭圆柱内反射镜(3)与激光器(1)位于凸透镜(2)的同一侧，点光源激光器(1)放在凸透镜(2)的光轴上，使其发出的光平行于凸透镜(2)的光轴，椭圆柱内反射镜(3)的第一焦线(11)上涂有光致发光物质或漫反射材料，且第一焦线(11)与凸透镜(2)的主光轴重合；激光器(1)位于凸透镜(2)与椭圆柱内反射镜(3)之间，点光源激光器(1)前端面(5)与凸透镜(2)的距离s应根据点光源激光器(1)的工作距离s₀和待测物体(4)与凸透镜的平均距离确定，它们满足的关系；设f为凸透镜的焦距，l为待测物体与凸透镜光心的距离，f和l满足f≤l≤2f；汇聚点(10)是指点光源激光器(1)发射的光线，透过凸透镜(2)的光心透光区(6)，经待测物体(4)漫反射后，透过环形透光区(7)在凸透镜(2)的光轴上的汇聚点。设l′为汇聚点(10)在凸透镜(2)的光轴上的移动范围，线阵感光元件(14)的长度至少应大于光轴上光线汇聚点(10)的最大移动范围2～3mm，椭圆柱内反射镜(3)的长度等于线阵感光元件(14)的长度，并根据l′的范围来确定椭圆柱内反射镜(3)的前端面与凸透镜(2)光心的距离a₂，a₂比l′_min小1～2mm，其中l′_min为汇聚点(10)在凸透镜(2)的光轴上的移动范围中的最小值；点光源激光器(1)的形状为圆柱形，其直径为d，点光源激光器(1)的后端面与凸透镜(2)光心的距离为a₁，凸透镜(2)的光心透光区(6)大小为直径为1.5mm～2.5mm，环形透光区(7)的宽度为1.5mm～2.5mm，凸透镜(2)的环形透光区(7)的内环直径d₁满足如下关系：根据凸透镜的环形透光区(7)的宽度确定凸透镜(2)的环形透光区(7)的外环直径d₂；凸透镜的外径d₃比环形透光区(7)的外环直径d₂大4～5mm；椭圆柱内反射镜(3)短轴B的长度2b与长轴A的长度2a的比例在之间，椭圆柱内反射镜(3)长轴A的长度2a应满足：l′_max为汇聚点(10)在凸透镜(2)的光轴上的移动范围中的最大值，2c为椭圆柱内反射镜(3)两焦线的距离。