CN107861239A - 一种基于两节连杆实现光束扫描的方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于两节连杆实现光束扫描的方法，包括反射镜片，反射镜片绕固定转轴旋转，入射光打在反射镜片的反射面上与固定转轴中心重合的位置，使入射点位置不会随反射镜片的摆动发生变化，从而实现光束均匀扫描。本发明还提供一种基于两节连杆实现光束扫描的装置，包括反射镜片、固定转轴、支架、第一连杆和第二连杆，第二连杆带动第一连杆摆动，第一连杆带动支架摆动，支架内设置有反射镜片，反射镜片绕固定转轴旋转。本发明整体结构与控制系统简单、易于实现、制造成本低；大大降低了对电机的性能要求，大大提高了电机的运行寿命，还大大简化了控制系统；能够实现光束均匀扫描；改变光束扫描范围方便。

Description

一种基于两节连杆实现光束扫描的方法与装置

技术领域

本发明涉及一种基于两节连杆实现光束扫描的方法与装置，该方法与装置可用于激光清洗、驱鸟、表演（演示）等领域。

背景技术

激光清洗作为一种新型表面清洗技术，具有无机械接触、无基底损伤、绿色环保、运行成本低等优点，在模具清洗、电子元器件制备、文物保护与修复、除漆除锈等领域应用前景十分广阔。因此，激光清洗技术及设备的研究与开发已经引起国内外研究人员的高度关注。

激光清洗主要是利用了激光能量密度高的特性，即将一束聚焦激光束直接辐照污染物（或漆、锈等），使污染物产生熔化、气化或者震动等物理或化学变化，从而使污染物与被污染物体脱离。在对大面积污染物（或漆、锈等）进行清洗（或清除）时，为降低激光清洗设备成本或减小设备体积，通常是使单一光束在某一个方向上快速来回运动，使辐照光束在待清洗物表面形成线状光斑，然后再使线状光斑运动，从而达到对整个污染面进行清洗的目的。因此，如何给激光束设计一种速度快、效率高、寿命长、结构简单且成本低的一维扫描装置是推动激光清洗技术快速发展与应用的关键问题之一。

目前，使激光束快速扫描的方法与装置主要有平台扫描、振镜扫描和转镜扫描三种，其工作原理及优缺点具体如下：

平台扫描。通过移动平台带动激光束或待清洗物体发生平面运动，使激光束与待清洗物体发生相对运动，从而达到清洗目的。该方式原理简单，但设备占用空间大，不利于实现便携式操作。

振镜扫描。该方式常用于激光加工与标刻系统，具体方法是将一束激光打到振镜上，通过振镜的来回快速摆动使反射光斑变成线状光斑。该方式比平台扫描方式占用体积小，扫描速度快。但是，来回快速摆动的运动方式不仅会限制振镜的摆动速度还会影响振镜电机的使用寿命。

多面转镜扫描。为克服振镜扫描存在的缺陷，多面转镜装置与技术在某些领域得到发展和应用。由于转镜是单方向转动，所以电机使用寿命长易于实现。但是，多面转镜也存在一定缺陷：其一，制作工艺要求高，造价高昂；其二，光束入射点（或反射点）随反射面的转动而变化，不利于光束的均匀辐照；其三，扫描范围（或角度）不易改变，因为转镜的扫面范围（或角度）由反射面的数目决定。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种基于两节连杆实现光束扫描的方法与装置，其光束扫描均匀,整体结构与控制系统简单、易于实现、制造成本低；大大降低了对电机的性能要求，而且还大大提高了电机的运行寿命，同时还大大简化了控制系统；该系统更加稳定，不易抖动，旋转工作时摩擦力也大大减小。

为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：一种基于两节连杆实现光束扫描的方法，包括反射镜片，反射镜片绕固定转轴旋转，入射光打在反射镜片的反射面上与固定转轴中心重合的位置，使入射点位置不会随反射镜片的摆动发生变化，从而实现光束均匀扫描。

本发明还提供一种基于两节连杆实现光束扫描的装置，包括反射镜片、固定转轴、支架、第一连杆和第二连杆，第二连杆带动第一连杆摆动，第一连杆带动支架摆动，所述支架内设置有反射镜片，所述反射镜片通过固定转轴固定，所述反射镜片的反射面与固定转轴中心重合，所述反射镜片绕固定转轴旋转。

一种优化方案，还包括转盘和设置在转盘上的偏心轴，所述转盘通过电机带动旋转，电机的电机转轴带动转盘旋转，设置在转盘上的偏心轴随转盘转动；所述第二连杆的一端活动连接在偏心轴上，所述第二连杆的另一端活动连接第一连杆的一端，第一连杆的另一端固定连接有支架。

进一步地，所述第二连杆的另一端通过连接轴活动连接第一连杆的一端。

进一步地，所述转盘单向旋转，优选电机转轴顺时针旋转。

进一步地，入射光打在反射镜的反射面上与固定转轴的中心重合的位置。

本发明采用以上技术方案后，与现有技术相比，具有以下优点：

本发明提供了一种基于两节连杆实现光束扫描的方法与装置，该方法与装置整体结构与控制系统简单、易于实现、制造成本低；通过电机的单向转动实现了光束的往复扫描，不仅大大降低了对电机的性能要求，而且还大大提高了电机的运行寿命，同时还大大简化了控制系统（包括硬件和软件）；镜片反射面与固定转轴中心重合，使镜片绕固定转轴旋转，这样只要入射光打在反射面上与固定转轴中心重合的位置，就能保证入射点位置不会随镜片的摆动发生变化，从而实现光束均匀扫描；改变光束扫描范围（或角度）十分方便，只需调整电机转轴与支架的固定转轴之间的距离即可。整个系统抖动更小，使系统更加稳定，摩擦力也更小。

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

附图说明

图1是两节连杆实现光束扫描装置的结构示意图；

图中，

1-第一连杆，2-第二连杆，3-电机转轴，4-偏心轴，5-连接轴，6-支架，7-反射镜片，8-固定转轴，9-转盘。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

实施例1一种基于两节连杆实现光束扫描的方法

本发明提供一种基于两节连杆实现光束扫描的方法，包括反射镜片7，反射镜片7绕固定转轴8旋转，入射光打在反射镜片7的反射面上与固定转轴8中心重合的位置，使入射点位置不会随反射镜片7的摆动发生变化，从而实现光束均匀扫描。

具体的，入射光束打在反射镜片7上，反射镜片7固定在第一连杆1的支架6上，连接轴5连接第一连杆1与第二连杆2，第二连杆2连接在安装于电机上的偏心轴4上。电机转轴3与支架6的固定转轴8的位置与相对距离保持不变。在工作过程中，高速旋转的电机通过偏心轴4带动第一连杆1运动，进而带动第二连杆2绕固定转轴8往复摆动，同时固定在支架6上的反射镜片7也绕固定转轴8来回摆动，从而使反射光在一定范围实现扫描，在待清洗物体表面形成线状光斑，提高清洗效率。反射镜片7的反射面与支架6的固定转轴8中心重合，使反射镜片7绕固定转轴8旋转，这样只要入射光打在反射镜片7的反射面上与固定转轴8中心重合的位置，就能保证入射点位置不会随反射镜片7的摆动发生变化，从而实现光束均匀扫描。改变光束扫描范围（或角度）十分方便，只需调整电机转轴3与支架1上的固定转轴8之间的距离即可。

实施例1一种基于两节连杆实现光束扫描的装置

如图1所示，本发明提供一种基于两节连杆实现光束扫描的装置，包括反射镜片7、固定转轴8、支架6、第一连杆1、第二连杆2、转盘9和设置在转盘9上的偏心轴4。第二连杆2带动第一连杆1摆动，第一连杆1带动支架6摆动。所述转盘9通过电机带动旋转，电机的电机转轴3带动转盘9旋转，电机的电机转轴3带动转盘9旋转，设置在转盘9上的偏心轴4随转盘9转动；所述第二连杆2的一端活动连接在偏心轴4上，所述第二连杆2的另一端通过连接轴5活动连接第一连杆1的一端，第一连杆1的另一端固定连接有支架6，所述支架6内设置有反射镜片7，所述反射镜片7的反射面与支架6上的固定转轴8中心重合，所述反射镜片7通过固定转轴8固定，所述反射镜片7绕固定转轴8旋转。入射光打在反射镜片7的反射面上与固定转轴8的中心重合的位置，保证入射点位置不会随反射镜片7的摆动发生变化，从而实现光束均匀扫描。所述转盘9单向旋转。

此装置要求固定转轴8与电机转轴3的距离小于第一连杆1与第二连杆2的长度之和，即在工作过程中，连接轴5不会落在固定转轴8与电机转轴3的连线上，这样能减小整个系统的抖动，在图1中连接轴5始终在固定转轴8与电机转轴3的连线的上侧，而且在此种情况下电机顺时针旋转比逆时针旋转整个系统抖动更小，使系统更加稳定，摩擦力也更小。故电机顺时针旋转，带动电机转轴3顺时针旋转时，本装置更加稳定。

在具体的使用中，入射光束打在反射镜片7上，反射镜片7通过固定在第一连杆1的支架6上，连接轴5连接第一连杆1与第二连杆2，第二连杆2连接在安装于电机上的偏心轴4上。电机转轴3与支架6的固定转轴8的位置与相对距离保持不变。在工作过程中，高速旋转的电机通过偏心轴4带动第一连杆1运动，进而带动第二连杆2绕固定转轴8往复摆动，同时固定在支架6上的反射镜片7也绕固定转轴8来回摆动，从而使反射光在一定范围实现扫描，在待清洗物体表面形成线状光斑，提高清洗效率。

本发明在技术上具有以下创新性：其一，通过电机的单向转动实现了光束的往复扫描，不仅大大降低了对电机的性能要求，而且还大大提高了电机的运行寿命，同时还大大简化了控制系统（包括硬件和软件）；其二，镜片反射面与固定转轴中心重合，使镜片绕固定转轴旋转，这样只要入射光打在反射面上与固定转轴中心重合的位置，就能保证入射点位置不会随镜片的摆动发生变化，从而实现光束均匀扫描。其三，改变光束扫描范围（或角度）十分方便，只需调整电机转轴与支架的固定转轴之间的距离即可。

以上所述为本发明最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本发明的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本发明的技术启示而进行的等效变换，也在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于两节连杆实现光束扫描的方法，其特征在于：包括反射镜片（7），反射镜片（7）绕固定转轴（8）旋转，入射光打在反射镜片（7）的反射面上与固定转轴（8）中心重合的位置，使入射点位置不会随反射镜片（7）的摆动发生变化，从而实现光束均匀扫描。

2.如权利要求1所述的一种基于两节连杆实现光束扫描的装置，其特征在于：包括反射镜片（7）、固定转轴（8）、支架（6）、第一连杆（1）和第二连杆（2），第二连杆（2）带动第一连杆（1）摆动，第一连杆（1）带动支架（6）摆动，所述支架（6）内设置有反射镜片（7），所述反射镜片（7）通过固定转轴（8）固定，所述反射镜片（7）的反射面与固定转轴（8）中心重合，所述反射镜片（7）绕固定转轴（8）旋转。

3.如权利要求2所述的一种基于两节连杆实现光束扫描的装置，其特征在于：还包括转盘（9）和设置在转盘（9）上的偏心轴（4），所述转盘（9）通过电机带动旋转，电机的电机转轴（3）带动转盘（9）旋转，设置在转盘（9）上的偏心轴（4）随转盘（9）转动；所述第二连杆（2）的一端活动连接在偏心轴（4）上，所述第二连杆（2）的另一端活动连接第一连杆（1）的一端，第一连杆（1）的另一端固定连接有支架（6）。

4.如权利要求3所述的一种基于两节连杆实现光束扫描的装置，其特征在于：所述第二连杆（2）的另一端通过连接轴（5）活动连接第一连杆（1）的一端。

5.如权利要求3所述的一种基于两节连杆实现光束扫描的装置，其特征在于：所述转盘（9）单向旋转。

6.如权利要求3所述的一种基于两节连杆实现光束扫描的装置，其特征在于：所述电机转轴（3）顺时针旋转。

7.如权利要求2所述的一种基于两节连杆实现光束扫描的装置，其特征在于：入射光打在反射镜片（7）的反射面上与固定转轴（8）的中心重合的位置。