Устройство для лазерной триангуляции

Полезная модель относится к измерительной технике, а именно к оптическим способам определения расстояния до объекта. Использование полезной модели позволяет упростить устройство для лазерной триангуляции. В устройство для лазерной триангуляции отраженное от объекта 6 излучение с помощью объектива 2 и призмы 3 распространяется по двум оптическим путям с формированием на фотоприемнике 4 двух световых пятен 7 и 8. Регистрация двух сигналов, соответствующих световым пятнам 7 и 8, повышает точность определения расстояния от объекта 6 до фотоприемника 4. 1 илл.

Полезная модель относится к измерительной технике, а именно к оптическим способам определения расстояния до объекта.

В качестве ближайшего аналога заявляемого устройства принято устройство для лазерной триангуляции, содержащее источник зондирующего излучения, например, лазер или лазерный диод, фотоприемник, средства для направления отраженного от объекта излучения на фотоприемник по первому оптическому пути с формированием на фотоприемнике первого светового пятна, выполненные в виде объектива, который размещен между объектом и фотоприемником, и средства для направления отраженного от объекта излучения на фотоприемник по второму оптическому пути с формированием на фотоприемнике второго светового пятна, содержащие последовательно расположенные вдоль второго оптического пути два оптических элемента и объектив, при этом первый оптический элемент по ходу распространения отраженного от объекта излучения выполнен в виде зеркала, а другой оптический элемент выполнен в виде полупрозрачного зеркала или расщепителя светового пучка [патент США 6271918, МПК 7 G01B 11/24, 2001 г.]

Положение двух световых пятен на фотоприемнике характеризует одно и то расстояние L от объекта до фотоприемника, рассчитываемое по формулам триангуляции: по базе - известному расстоянию между направлением зондирующего луча на объект и оптическим центром объектива, по углу триангуляции между направлением зондирующего луча на объект и направлением отраженного от объекта луча, проходящего через оптический центр объектива, по положению светового пятна на фотоприемнике и углу обзора объектива. Наличие двух пятен позволяет зарегистрировать два значения L. При этом повышается точность определения искомого расстояния, так как увеличение числа актов измерения одного и того же расстояния повышает достоверность измерений и позволяет усреднить ошибку каждого акта измерения.

Недостатком устройства, принятого в качестве ближайшего аналога, является его сложность, обусловленная использованием большого числа оптических элементов для направления отраженного от объекта излучения по второму оптическому пути.

Задача, решаемая полезной моделью - упрощение устройства.

Указанная задача решается тем, что в устройстве для лазерной триангуляции, содержащем источник зондирующего лазерного излучения, фотоприемник, средства для направления отраженного от объекта излучения на фотоприемник по первому оптическому пути с формированием на фотоприемнике первого светового пятна, размещенные между объектом и фотоприемником и выполненные в виде объектива, и средства для направления отраженного от объекта излучения на фотоприемник по второму оптическому пути с формированием на фотоприемнике второго светового пятна, размещенные между объектом и фотоприемником и включающие объектив, средства для направления отраженного от объекта излучения на фотоприемник по второму оптическому пути дополнительно снабжены призмой, размещенной за пределами первого оптического пути, между объектом и объективом.

В варианте технического решения преломляющие грани призмы ориентированы друг относительно друга с возможностью прохождения преломленного в призме излучения через оптический центр объектива.

Полезная модель иллюстрируется чертежом. На фиг.1 схематически изображено заявляемое устройство.

Устройство для лазерной триангуляции включает источник зондирующего лазерного излучения 1, выполненный в виде лазера или лазерного диода, объектив 2, преломляющую призму 3, фотоприемник 4, выполненный, например, в виде прибора с зарядовой связью, и связанное с фотоприемником 4 устройство обработки информации 5. Призма 3 расположена между объектом 6 и объективом 2, за пределами первого оптического пути отраженного от объекта 6 излучения - линии, проходящей через точку падения на поверхность объекта 6 зондирующего луча и оптический центр объектива 2.

Прохождение отраженного от объекта 6 излучения на фотоприемник 4 по первому оптическому пути обеспечивается с помощью объектива 2, а прохождение отраженного от объекта 6 излучения на фотоприемник 4 по второму оптическому пути обеспечивается с помощью призмы 3 и объектива 2, при этом преломляющие грани призмы 3 могут быть ориентированы друг относительно друга таким образом, что выходящий из призмы 3 луч проходит через оптический центр объектива 2.

Заявляемое устройство работает следующим образом. Генерируемое источником 1 зондирующее лазерное излучение падает на поверхность объекта 6. Одна часть отраженного от объекта 6 излучения, распространяясь по первому оптическому пути, направляется с помощью объектива 2 на фотоприемник 4 и фокусируется в первое световое пятно 7. Другая часть отраженного от объекта 6 излучения проходит через призму 3, преломляется в ней, далее преломленные лучи проходят через объектив 2 и фокусируются на фотоприемнике 4 во второе световое пятно 8.

Устройство обработки информации 5 регистрирует сигналы, соответствующие световым пятнам 7 и 8, и рассчитывает расстояние L от объекта 6 до фотоприемника 4. Регистрация двух сигналов, соответствующих одному и тому же расстоянию L (т.е. увеличение числа актов измерения), повышает точность определения расстояния.

1. Устройство для лазерной триангуляции, содержащее источник зондирующего лазерного излучения, фотоприемник, средства для направления отраженного от объекта излучения на фотоприемник по первому оптическому пути с формированием на фотоприемнике первого светового пятна, размещенные между объектом и фотоприемником и выполненные в виде объектива, и средства для направления отраженного от объекта излучения на фотоприемник по второму оптическому пути с формированием на фотоприемнике второго светового пятна, размещенные между объектом и фотоприемником и включающие объектив, отличающееся тем, что средства для направления отраженного от объекта излучения на фотоприемник по второму оптическому пути дополнительно снабжены призмой, размещенной за пределами первого оптического пути, между объектом и объективом.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что преломляющие грани призмы ориентированы относительно друг друга с возможностью прохождения преломленного в призме излучения через оптический центр объектива.