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申请/专利权人：中国测试技术研究院

摘要：本发明提供了一种旋转体检测装置及系统，涉及测量技术领域。所述旋转体检测装置包括激光系统以及激光转速测量传感器，所述激光转速测量传感器设置于所述激光系统的出光口处，所述激光转速测量传感器的中间设置有中心孔，由所述激光系统出射的激光光束穿过所述中心孔入射到被测旋转体表面的反射材料上，经所述被测旋转体表面的反射材料反射，被所述激光转速测量传感器接收。相对于现有技术，本发明提出的旋转体检测装置及系统能够有效保证对旋转体转速和转数、标准转速台、转速装置、转速计等进行长距离检测，以及对车速里程表整车及出租车计价器使用误差进行非接触式检测，具有检测精度高的特点。

主权项：1.一种旋转体检测系统，其特征在于，包括旋转体检测装置以及被测旋转体，所述旋转体检测装置，包括激光系统以及激光转速测量传感器，所述激光转速测量传感器设置于所述激光系统的出光口处，所述激光转速测量传感器的中间设置有中心孔，由所述激光系统出射的激光光束穿过所述中心孔入射到被测旋转体表面的反射材料上，经所述被测旋转体表面的反射材料反射，被所述激光转速测量传感器接收；其中，所述激光转速测量传感器的光电转换接收器件直径为25mm，所述中心孔的直径为4mm，所述反射材料为溯源定向反射材料，所述溯源定向反射材料由多个微球面透镜组成，所述溯源定向反射材料用于使入射到所述溯源定向反射材料上的入射光的光轴与被所述溯源定向反射材料反射的反射光的光轴保持一致。

全文数据：旋转体检测装置及系统技术领域[0001]本发明涉及测量技术领域，具体而言，涉及一种旋转体检测装置及系统。背景技术[0002]激光检测技术应用十分广泛，如激光千涉测长、激光测距、激光测振、激光测速、激光散斑测量、激光准直、激光全息、激光扫描、激光跟踪、激光光谱分析等都显示了激光测量的巨大优越性。激光外差干涉是纳米测量的重要技术。激光测量是一种非接触式测量，不影响被测物体的运动，精度高、准直性好、测量范围大、检测时间短，具有很高的频响。[0003]目前对旋转体转速和转数、标准转速台、转速装置的测量，通常是通过接触式和较近距离的非接触式进行检测，而车速里程表整车及出租车计价器使用误差的测量则是通过滚筒式装置进行接触式检测，其具有使用不方便，测量距离短，通常3〇〇mm以内，检测精度低等缺点。发明内容[0004]本发明的目的在于提供一种旋转体检测装置及系统，其能够有效改善上述问题。[0005]本发明的实施例是这样实现的：[0006]第一方面，本发明实施例提供了一种旋转体检测装置，其包括激光系统以及激光转速测量传感器，所述激光转速测量传感器设置于所述激光系统的出光口处，所述激光转速测量传感器的中间设置有中心孔，由所述激光系统出射的激光光束穿过所述中心孔入射到被测旋转体表面的反射材料上，经所述被测旋转体表面的反射材料反射，被所述激光转速测量传感器接收。[0007]在本发明较佳的实施例中，所述激光转速测量传感器的光电转换接收器件形状为圆形。[0008]在本发明较佳的实施例中，所述中心孔的直径大于所述激光系统发出的激光光束的直径。[0009]在本发明较佳的实施例中，所述激光转速测量传感器的光电转换接收器件直径为25mm，所述中心孔的直径为4mm。[0010]在本发明较佳的实施例中，所述激光转速测量传感器的光电转换接收器件为硅光电池。[0011]在本发明较佳的实施例中，所述旋转体检测装置还包括光阑系统，所述光阑系统设置于所述激光转速测量传感器远离所述激光系统的一侧，由所述激光系统出射的激光光束穿过所述中心孔，经过所述光阑系统入射到被测旋转体表面的反射材料上，被所述被测旋转体表面的反射材料反射，再经过所述光阑系统被所述激光转速测量传感器接收。[0012]在本发明较佳的实施例中，所述激光系统为半导体激光器。[0013]在本发明较佳的实施例中，所述激光系统为功率为3mW，波长为65〇nm的红光半导体激光器。[0014]第二方面，本发明实施例还提供了一种旋转体检测系统，其包括如上所述的旋转体检测装置以及被测旋转体，所述被测旋转体的表面设置有反射材料，由所述旋转体检测装置的激光系统出射的激光光束穿过激光转速测量传感器中间设置的中心孔，入射到所述被测旋转体表面的所述反射材料上，经所述反射材料反射，被所述激光转速测量传感器接收。[0015]在本发明较佳的实施例中，所述反射材料为溯源定向反射材料，所述溯源定向反射材料由多个微球面透镜组成，所述溯源定向反射材料用于使入射到所述溯源定向反射材料上的入射光的光轴与被所述溯源定向反射材料反射的反射光的光轴保持一致。[0016]本发明实施例提供的旋转体检测装置及系统，通过设置激光系统和激光转速测量传感器，将所述激光转速测量传感器设置于所述激光系统的出光口处，并在所述激光转速测量传感器的中间设置中心孔，以使由所述激光系统出射的激光光束穿过所述中心孔入射到被测旋转体表面的反射材料上，经所述被测旋转体表面的反射材料反射，最终被所述激光转速测量传感器接收，实现了旋转体转速和转数的非接触式测量。相对于现有技术中使用的接触式、短距离非接触式、滚筒接触式检测方法，本发明实施例提供的旋转体检测装置及系统不仅实现了旋转体转速和转数、标准转速台、手握式转速计、光电转速计等装置的长距离非接触式测量，而且还对车速里程表整车及出租车计价器使用误差的检测提供了一种常规滚筒式检测方法之外的新方法，其具有结构精简、准直性好、检测精度高、稳定性好的特点，能够适用于各种旋转体的精确测量，特别是高速旋转的大型不易接近的旋转体测量。附图说明[0017]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。[0018]图1为本发明第一实施例提供的旋转体检测装置的结构示意图；[0019]图2为本发明第一实施例提供的旋转体检测装置在工作时的光路结构示意图；[0020]图3为本发明第一实施例提供的激光转速测量传感器的结构示意图；[0021]图4为本发明第一实施例提供的一种优选的旋转体检测装置的结构示意图；[0022]图5为本发明第一实施例提供的激光系统连接电路的结构示意图；[0023]图6为本发明第二实施例提供的旋转体检测系统的结构示意图。[0024]图标:100-激光系统;200-激光转速测量传感器;220-中心孔;240-光阑系统;300-被测旋转体;400-反射材料;500-旋转体检测装置;1000-旋转体检测系统。具体实施方式[0025]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。[0026]因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0027]应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。[0028]在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。[0029]此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。[0030]在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接;可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。[0031]此外，“输入”、“输出”、“反馈”、“形成”等术语应理解为是描述一种光学、电学变化或光学、电学处理。如“形成”仅仅是指光信号或电信号通过该元件、仪器或装置之后发生了光学上或电学上的变化，使得所述光信号或所述电信号受到处理，进而获得实施技术方案或解决技术问题所需要的信号。[0032]在本发明的具体实施例附图中，为了更好、更清楚的描述旋转体检测装置及系统中各元件的工作原理，表现所述装置中各部分的连接关系，只是明显区分了各元件之间的相对位置关系，并不能构成对元件或结构内的光路方向、连接顺序及各部分结构大小、尺寸、形状的限定。[0033]第一实施例[0034]请参照图1，本实施例提供了一种旋转体检测装置500,其包括激光系统1〇〇以及激光转速测量传感器200。所述激光转速测量传感器200设置于所述激光系统1〇〇的出光口处，所述激光转速测量传感器200的中间设置有中心孔220。_[0035]请参照图2，本实施例中，当所述旋转体检测装置5〇〇对所述被测旋转体3〇〇进行测量时，由所述激光系统100出射的激光光束穿过所述中心孔220入射到被测旋转体300表面的反射材料400上，经所述被测旋转体300表面的反射材料400反射，被所述激光转速测量传感器200接收。[0036]请参照图3,本实施例中，所述激光转速测量传感器2〇〇的光电转换接收器件形状为圆形，在所述激光转速测量传感器200的圆心处开设有中心孔220。本实施例中，由于从激光系统100出射的激光光束光轴与返回所述激光转速测量传感器200的激光光束光轴一致，且返回的激光光斑光电转换接收器件形状一般近似为圆形，因此通过将激光转速测量传感器200与中心孔220以同心圆的光电转换接收器件形状设置，可以保证返回光斑均匀的照射在所述激光转速测量传感器200的光敏面上，实现更加准确的测量。可以理解的是，在其他可选择的实施方案中，所述激光转速测量传感器200的光电转换接收器件形状还可以是三角形、矩形等多边形或椭圆形。[0037]本实施例中，所述中心孔220的直径大于所述激光系统100发出的激光光束的直径，可确保激光光束能够从中心孔220中穿出，且不会影响激光光束的传输模式或导致激光功率衰减。[0038]本实施例中，通过结合考虑非接触式测量距离和转速测量范围技术因素，作为一种优选的实施方式，所述激光转速测量传感器200的光电转换接收器件直径为25mm，所述中心孔220的直径孔径为4mm。此时，激光光束的直径优选为小于2mm。[0039]本实施例中，优选的，所述激光转速测量传感器200可以是硅光电池。硅光电池是一种能够利用光电效应直接把光能转换成电能的半导体器件，其PN结的面积比普通光电二极管的PN结大得多，因此接收光信号时产生的电流更明显，即对光信号的探测更灵敏。[0040]请参照图4,本实施例中，所述旋转体检测装置500还可以包括光阑系统240,所述光阑系统240设置于所述激光转速测量传感器200远离所述激光系统100的一侧，所述光阑系统240和所述硅光电池组成了光信号接收器。当所述旋转体检测装置500对所述被测旋转体300进行测量时，由所述激光系统100出射的激光光束穿过所述中心孔220,经过所述光阑系统240入射到被测旋转体300表面的反射材料400上，被所述被测旋转体300表面的反射材料400反射，再经过所述光阑系统240被所述激光转速测量传感器200接收。[0041]本实施例中，由于被所述被测旋转体300上的反射材料400反射的激光光束会有一定的发散角，如图4所示，所述光阑系统240的两侧还可以分别设置一个透镜以起到光束准直和会聚的作用，以减少返回的激光光束的扩散衰减，提高检测的精度。[0042]本实施例中，所述激光系统100可以选择半导体激光器。如图5所示，所述半导体激光器连接有驱动电路，所述驱动电路与直流电源相连，其中还设置有保护延时电路分别与激光器和驱动电路相连。[0043]本实施例中，优选的，所述激光系统100为功率为3mW，波长为65〇nm的红光半导体激光器。[0044]本实施例中，所述激光转速测量传感器200还可以与信号处理单元和微型计算机进行连接，以进行检测信号数据的运算、处理、存储、显示以及打印输出。[0045]本实施例提供的旋转体检测装置500，能够有效保证对旋转体转速和转数、标准转速台、转速装置、车速里程表整车及出租车计价器使用误差等进行非接触式检测。相对于现有技术，其测量精度高，稳定性好、使用方便，结构精简，具有优良的实用性，能够适用于各种旋转体的精确测量，特别是高速旋转的大型不易接近的旋转体测量，具有巨大的商业潜力。[0046]第二实施例[0047]请参照图6,本实施例提供了一种旋转体检测系统1〇〇〇,其包括上述第一实施例提供的旋转体检测装置500以及被测旋转体3〇〇。所述被测旋转体30〇的表面设置有反射材料400,由所述旋转体检测装置500的激光系统1〇〇出射的激光光束穿过激光转速测量传感器200中间设置的中心孔220，入射到所述被测旋转体3〇〇表面的所述反射材料4〇〇上，经所述反射材料400反射，被所述激光转速测量传感器200接收。[0048]本实施例中，所述反射材料400为溯源定向反射材料400,所述溯源定向反射材料400由多个微球面透镜组成，所述溯源定向反射材料400用于使入射到所述溯源定向反射材料400上的入射光的光轴与被所述溯源定向反射材料400反射的反射光的光轴保持一致。[0049]相较于常规的反射式光电转速传感器，本实施例通过在被测旋转体300的表面设置溯源定向反射材料400,不再需要对正来接收光信号，完全实现了激光束的原路返回光信号的接收，且测量距离可以在1500ram以上，甚至达到3000mm，具有优异的实用性。[0050]综上所述，本发明实施例提供的旋转体检测装置及系统，通过设置激光系统和激光转速测量传感器，将所述激光转速测量传感器设置于所述激光系统的出光口处，并在所述激光转速测量传感器的中间设置中心孔，以使由所述激光系统出射的激光光束穿过所述中心孔入射到被测旋转体表面的反射材料上，经所述被测旋转体表面的反射材料反射，最终被所述激光转速测量传感器接收，实现了旋转体转速和转数的非接触式测量。相对于现有技术中使用的接触式、短距离非接触式、滚筒接触式检测方法，本发明实施例提供的旋转体检测装置及系统不仅实现了旋转体转速和转数、标准转速台、手握式转速计、光电转速计等装置的长距离非接触式测量，而且还对车速里程表整车及出租车计价器使用误差的检测提供了一种常规滚筒式检测方法之外的新方法，其具有结构精简、准直性好、检测精度高、稳定性好的特点，能够适用于各种旋转体的精确测量，特别是高速旋转的大型不易接近的旋转体测量。以上所述仅为本发明的优选实施例而己，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种旋转体检测装置，其特征在于，包括激光系统以及激光转速测量传感器，所述激光转速测量传感器设置于所述激光系统的出光口处，所述激光转速测量传感器的中间设置有中心孔，由所述激光系统出射的激光光束穿过所述中心孔入射到被测旋转体表面的反射材料上，经所述被测旋转体表面的反射材料反射，被所述激光转速测量传感器接收。2.根据权利要求1所述的旋转体检测装置，其特征在于，所述激光转速测量传感器的光电转换接收器件形状为圆形。3.根据权利要求1所述的旋转体检测装置，其特征在于，所述中心孔的直径大于所述激光系统发出的激光光束的直径。4.根据权利要求1所述的旋转体检测装置，其特征在于，所述激光转速测量传感器的光电转换接收器件直径为25mm，所述中心孔的直径为4_。5.根据权利要求1所述的旋转体检测装置，其特征在于，所述激光转速测量传感器的光电转换接收器件为硅光电池。6.根据权利要求1所述的旋转体检测装置，其特征在于，所述旋转体检测装置还包括光阑系统，所述光阑系统设置于所述激光转速测量传感器远离所述激光系统的一侧，由所述激光系统出射的激光光束穿过所述中心孔，经过所述光阑系统入射到被测旋转体表面的反射材料上，被所述被测旋转体表面的反射材料反射，再经过所述光阑系统被所述激光转速测量传感器接收。7.根据权利要求1所述的旋转体检测装置，其特征在于，所述激光系统为半导体激光器。8.根据权利要求7所述的旋转体检测装置，其特征在于，所述激光系统为功率为3mW，波长为650nm的红光半导体激光器。9.一种旋转体检测系统，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的旋转体检测装置以及被测旋转体，所述被测旋转体的表面设置有反射材料，由所述旋转体检测装置的激光系统出射的激光光束穿过激光转速测量传感器中间设置的中心孔，入射到所述被测旋转体表面的所述反射材料上，经所述反射材料反射，被所述激光转速测量传感器接收。10.根据权利要求9所述的旋转体检测装置，其特征在于，所述反射材料为溯源定向反射材料，所述溯源定向反射材料由多个微球面透镜组成，所述溯源定向反射材料用于使入射到所述溯源定向反射材料上的入射光的光轴与被所述溯源定向反射材料反射的反射光的光轴保持一致。

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