本發明公開了一種位移測量傳感器及方法。該傳感器包括光源、一號柱面鏡、一號凸透鏡、膠合透鏡、二號柱面鏡、二號凸透鏡和四象限光電耦合探測器，所述膠合透鏡由第一直角棱鏡、第二直角棱鏡和一塊柱面鏡膠合而成。方法為：光源發出的光，經過一號柱面鏡和一號凸透鏡進行光路整形得到平行光；所得平行光經過膠合透鏡后入射至二號柱面鏡，并經過二號柱面鏡出射至目標面上形成光斑；所形成光斑的反射光沿原路返回至膠合透鏡，并被膠合透鏡反射到二號凸透鏡；二號透鏡對接收的光束進行聚焦，在四象限光電耦合探測器上以能量強弱的形式輸出電信號，從而得到與電信號一一對應的距離。本發明位移測量傳感器采用非接觸式的測量方法，測量方便且精度高。

技術領域

本發明涉及光電傳感器技術領域，特別是一種位移測量傳感器及方法。

背景技術

現有的距離傳感器分為接觸式與非接觸式兩種，接觸式中常用的是電容式，而非接觸式常用的是超聲波式。上述方式存在以下問題：第一、接觸式距離傳感器直接作用力在被測物上，易造成被測物損壞；第二、現有的非接觸式距離傳感器對被測物表面有較高的要求，體積較大，且測量精度較低。

中國專利CN103109463B公開了一種電容式距離傳感器，包括一個導電、延長的平坦傳感器表面，該傳感器表面含有數個孔洞；雖然該傳感器是柔性的，但是導電部分依然是金屬的，不能完全避免接觸的危害。中國專利CN107896506A公開了另一種距離傳感器，包括投影光源、第一光引導裝置、衍射光學元件和圖像捕捉裝置，這是一種非接觸式的距離傳感器，但是由于算法與外界的影響，測量精度低且無法實現小型化。

發明內容

本發明的目的在于提供一種結構簡單、測量精度高的位移測量傳感器及方法。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種位移測量傳感器，包括光源、一號柱面鏡、一號凸透鏡、膠合透鏡、二號柱面鏡、二號凸透鏡和四象限光電耦合探測器；

所述光源發出的光，經過一號柱面鏡和一號凸透鏡進行光路整形得到平行光，該平行光經過膠合透鏡后入射至二號柱面鏡，并經過二號柱面鏡出射至目標面上形成光斑，該光斑的反射光沿原路返回至膠合透鏡，并被膠合透鏡反射到二號凸透鏡，經過二號透鏡的聚焦作用，在四象限光電耦合探測器上以能量強弱的形式輸出電信號，從而得到與電信號一一對應的距離。

進一步地，所述膠合透鏡由第一直角棱鏡、第二直角棱鏡和一塊柱面鏡膠合而成，其中第一直角棱鏡、第二直角棱鏡的最長面粘接在一起形成一個分光棱鏡，該分光棱鏡的出光面與所述柱面鏡的平面相粘接；一號凸透鏡出射的平行光，順次通過第一直角棱鏡、第二直角棱鏡、柱面鏡后，入射至二號柱面鏡。

進一步地，所述一號凸透鏡設置于一號柱面鏡的一倍焦距位置。

進一步地，所述四象限光電耦合探測器設置于二號凸透鏡的焦點處，并且探測器與成像形成的十字呈45°夾角。

進一步地，所述一號凸透鏡、二號凸透鏡的表面均鍍有645nm-655nm的窄帶寬濾光膜。

一種位移測量方法，包括以下步驟：

步驟1，光源發出的光，經過一號柱面鏡和一號凸透鏡進行光路整形得到平行光；

步驟2，步驟1所得平行光經過膠合透鏡后入射至二號柱面鏡，并經過二號柱面鏡出射至目標面上形成光斑；

步驟3，步驟2所形成光斑的反射光沿原路返回至膠合透鏡，并被膠合透鏡反射到二號凸透鏡；

步驟4，二號透鏡對接收的光束進行聚焦，在四象限光電耦合探測器上以能量強弱的形式輸出電信號，從而得到與電信號一一對應的距離。

進一步地，步驟4所述在四象限光電耦合探測器上以能量強弱的形式輸出電信號，從而得到與電信號一一對應的距離，具體如下：