CN108287399A - 一种用于激光清障装备的激光输出镜头和调焦方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及激光清障领域，尤其涉及一种用于激光清障装备的激光输出镜头，包括固定在同一基板上的定镜模块和调整机构以及设置在调整机构上的动镜模块，定镜模块和动镜模块之间通过镜腔相连，镜腔的头部与定镜模块相连，尾部与动镜模块相连；定镜模块包括设置在基板上的定镜座和设置在定镜座上的定镜，动镜模块包括设置在基板上的动镜座和设置在动镜座上的动镜，调整机构包括输入手柄、与输入手柄相连的驱动伞齿轮轴、驱动伞齿轮、与驱动伞齿轮垂直相接的执行伞齿轮、与执行伞齿轮相连的螺栓和与螺栓相接的螺纹座，螺纹座铆接在动镜座上。本发明还公开了一种调焦方法。本发明可以精准方便地调节几十米到几百米内的激光焦点。

Description

一种用于激光清障装备的激光输出镜头和调焦方法
技术领域
本发明涉及激光清障领域，尤其涉及一种用于激光清障装备的激光输出镜头和调焦方法。
背景技术
激光具有方向性好，单色性高，相干性好等突出优点。激光器发出的光束直径很小，通常在零点几到几毫米之间，并且具有一定的发散角，不能直接满足实际的使用需求。激光光束在不同的应用领域对光束有不同的应用需求，例如在激光切割加工领域应用时，激光器发出的激光需要经过扩束后来获得细小高功率密度光斑；在激光照明或激光测距等领域应用时，激光扩束匀需要把细窄的激光光束变成更宽的准直光束。
对于远距离激光清障装备而言，需要在不同距离的目标障碍物进行处置。因此，激光清障装备也需要在不同距离下将激光光束形成焦点用以烧蚀目标障碍物，需要设置一种可以在几十米到几百米范围内，满足不同距离范围使用的激光输出镜头。
发明内容
为解决现有的技术问题，本发明提供了一种用于激光清障装备的激光输出镜头和调焦方法。
本发明的具体内容如下：一种用于激光清障装备的激光输出镜头，包括固定在同一基板上的定镜模块和调整机构以及设置在调整机构上的动镜模块，所述定镜模块和动镜模块之间通过镜腔相连，镜腔的头部与定镜模块相连，尾部与动镜模块相连；所述定镜模块包括设置在基板上的定镜座和设置在定镜座上的定镜，所述动镜模块包括设置在基板上的动镜座和设置在动镜座上的动镜，所述调整机构包括输入手柄、与输入手柄相连的驱动伞齿轮轴、位于驱动伞齿轮轴尾部的驱动伞齿轮、与驱动伞齿轮垂直相接的执行伞齿轮、与执行伞齿轮相连的螺栓和与螺栓相接的螺纹座，螺纹座铆接在动镜座上。
为保证定镜和动镜的物理同轴性，两镜组固定在同一基板上，基座为平板状，上面开设有与工作台或者其他装置相连的安装孔，镜组间通过镜腔相连，通过调整机构调整动镜与定镜之间的距离即可实现激光输出镜头在不同距离处形成焦点。调整机构通过将螺栓固定在执行伞齿轮上，通过驱动伞齿轮带动执行伞齿轮旋转，进而实现螺栓在螺纹座内旋转而带动动镜座移动，从而实现动镜和定镜之间距离的变化。
进一步的，所述定镜通过定镜压圈和定镜橡胶圈固定在定镜座上，动镜通过动镜压圈和动镜橡胶圈固定在动镜座上。通过这样的结构既可以使动镜和定镜安装方便安全，也可以防止外界的水汽、灰尘等进入镜腔对装置产生干扰。
进一步的，所述调整机构还包括设置在动镜座两侧的滑块、套接在滑块外侧的导轨和用于固定导轨的导轨固定架，导轨固定架固定在基座上。滑块为长条形结构，导轨为截面呈凹字形状的结构，导轨的底面紧贴固定在导轨固定架上，导轨固定架为竖直的长方体形状，长方体的底面固定在基板上，从而使调整机构整体固定，并且由于动镜座的两侧是在导轨中运动的，一方面限制了动镜座的直线位置防止其位置发生偏移，另一方面增加了位置调整的准确性，导轨固定架也给镜头组提供了保护，增加了装置的安全性。
进一步的，所述输入手柄悬空设置在基板外侧，输入手柄的边缘为锯齿状。由于动镜的前后移动距离很短并且动镜和定镜之间的距离较短，因此将输入手柄设置为悬空在基板边缘外侧，一方面节省装置内的空间，另一方面输入手柄边缘设为锯齿状可以方便操作，减少误差。
进一步的，输入手柄与驱动伞齿轮轴之间、驱动伞齿轮轴与驱动伞齿轮间均设有与基座相连的固定板。固定板可以提供输入手柄和驱动伞齿轮的固定。
进一步的，所述镜腔尾部与动镜相接处设有弹性橡胶套管。防止杂散光干扰和灰尘进入。
进一步的，所述螺纹座的螺纹采用细牙螺纹，所述执行伞齿轮和驱动伞齿轮的速比小于1:1。采用细牙螺纹可以提高螺纹座的移动精度，执行伞齿轮和驱动伞齿轮的速比小于1:1，则在转动输入手柄一圈时，动镜座移动的距离小于螺纹座的牙距，从而实现大幅转动输入手柄小幅调节动镜座距离的效果，从而提高调整精度。
进一步的，所述螺栓与动镜座相接处设有轴承，轴承外侧设有轴承固定支架。
本发明还提供了一种激光清障装备的调焦方法，使用上述任一激光输出镜头，通过转动输入手柄带动驱动伞齿轮旋转，驱动伞齿轮带动执行伞齿轮旋转，从而使螺栓在螺纹座内旋转而带动动镜座移动，动镜和定镜间的距离变化引起激光输出镜头的焦点距离变化，根据需要的焦点距离调整输入手柄。本发明的调焦方法，可以使激光在几十米凹几百米的范围内都能够形成焦点，且操作方面准确。
本发明的有益效果：采用这样的结构后，能够在几十米到几百米的范围内，通过输入手柄精密快速地调节激光输出的焦点，满足不同距离的激光输出需要。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步阐明。
图1为本发明的用于激光清障装备的激光输出镜头的示意图；
图2为本发明的用于激光清障装备的激光输出镜头的左视图；
图3为本发明的用于激光清障装备的激光输出镜头的主视图的透视图；
图4为图3中的A-A面剖视图；
图5为本发明的调整机构和动镜模块的示意图；
图6为本发明的调整机构和动镜模块的主视图；
图7为本发明的调整机构和动镜模块的俯视图；
图8为图7中A-A面的剖视图。
具体实施方式
实施例1
结合图1-图8，本发明的一种用于激光清障装备的激光输出镜头，包括固定在基板4上的定镜1模块和调整机构以及设置在调整机构上的动镜2模块，定镜1模块和动镜2模块之间通过镜腔3相连，镜腔3的头部与定镜1模块相连，尾部与动镜2模块相连；定镜1模块包括设置在基板4上的定镜座11和设置在定镜座11上的定镜1，动镜模块包括设置在基板4上的动镜座21和设置在动镜座21上的动镜2，调整机构包括输入手柄51、与输入手柄51相连的驱动伞齿轮轴52、位于驱动伞齿轮轴52尾部的驱动伞齿轮53、与驱动伞齿轮53垂直相接的执行伞齿轮54、与执行伞齿轮54相连的螺栓55和与螺栓55相接的螺纹座56，螺纹座56铆接在动镜座21上。
为保证定镜1和动镜2的物理同轴性，两镜组固定在同一基板4上，基板4为平板状，上面开设有与工作台或者其他装置相连的安装孔，镜组间通过镜腔3相连，通过调整机构调整动镜2与定镜1之间的距离即可实现激光输出镜头在不同距离处形成焦点。调整机构通过将螺栓55固定在执行伞齿轮54上，通过驱动伞齿轮53带动执行伞齿轮54旋转，进而实现螺栓55在螺纹座56内旋转而带动动镜座21移动，从而实现动镜2和定镜1之间距离的变化。本实施例中，镜腔3为喇叭型镜腔3，螺栓55为精密螺栓55。动镜2的移动距离范围为3mm。
本实施例优选的，定镜1通过定镜压圈12和定镜橡胶圈13固定在定镜座11上，动镜2通过动镜压圈22和动镜橡胶圈23固定在动镜座21上。通过这样的结构既可以使动镜2和定镜1安装方便安全，也可以防止外界的水汽、灰尘等进入镜腔3对装置产生干扰。
本实施例优选的，调整机构还包括设置在动镜座21两侧的滑块6、套接在滑块6外侧的导轨7和用于固定导轨7的导轨固定架71，导轨固定架71固定在基板4上。滑块6为长条形结构，导轨7为截面呈凹字形状的结构，导轨7的底面紧贴固定在导轨固定架71上，导轨固定架71为竖直的长方体形状，长方体的底面固定在基板4上，从而使调整机构整体固定，并且由于动镜座21的两侧是在导轨7中运动的，一方面限制了动镜座21的直线位置防止其位置发生偏移，另一方面增加了位置调整的准确性，导轨固定架71也给镜头组提供了保护，增加了装置的安全性。
本实施例优选的，输入手柄51悬空设置在基板4外侧，输入手柄51的边缘为锯齿状。由于动镜2的前后移动距离很短并且动镜2和定镜1之间的距离较短，因此将输入手柄51设置为悬空在基板4边缘外侧，一方面节省装置内的空间，另一方面输入手柄51边缘设为锯齿状可以方便操作，减少误差。
本实施例优选的，输入手柄51与驱动伞齿轮轴52之间、驱动伞齿轮轴52与驱动伞齿轮53间均设有与基板4相连的固定板8。固定板8可以提供输入手柄51和驱动伞齿轮53的固定。
本实施例优选的，镜腔3尾部与动镜2相接处设有弹性橡胶套管24。防止杂散光干扰和灰尘进入。
本实施例优选的，螺纹座56的螺纹采用细牙螺纹，执行伞齿轮54和驱动伞齿轮53的速比小于1:1。采用细牙螺纹可以提高螺纹座56的移动精度，执行伞齿轮54和驱动伞齿轮53的速比小于1:1，则在转动输入手柄51一圈时，动镜座21移动的距离小于螺纹座56的牙距，从而实现大幅转动输入手柄51小幅调节动镜座21距离的效果，从而提高调整精度。本实施例中，细牙螺纹的牙距为0.25mm，即螺栓55在螺纹座56内旋转一周动镜座21移动0.25mm，执行伞齿轮54和驱动伞齿轮53的速比为1：2，这样每旋转一圈驱动伞齿轮53，动镜座21移动距离0.125mm。
本实施例优选的，螺栓55与动镜座21相接处设有轴承9，轴承9外侧设有轴承固定支架91。
实施例2
本发明提供了一种激光清障装备的调焦方法，使用上述任一激光输出镜头，通过转动输入手柄51带动驱动伞齿轮53旋转，驱动伞齿轮53带动执行伞齿轮54旋转，从而使螺栓55在螺纹座56内旋转而带动动镜座21移动，动镜2和定镜1间的距离变化引起激光输出镜头的焦点距离变化，根据需要的焦点距离调整输入手柄51。本实施例的调焦方法，可以使激光在几十米凹几百米的范围内都能够形成焦点，且操作方面准确。
在以上的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是以上描述仅是本发明的较佳实施例而已，本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受上面公开的具体实施的限制。同时任何熟悉本领域技术人员在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (9)

1.一种用于激光清障装备的激光输出镜头，其特征在于：包括固定在同一基板上的定镜模块和调整机构以及设置在调整机构上的动镜模块，所述定镜模块和动镜模块之间通过镜腔相连，镜腔的头部与定镜模块相连，尾部与动镜模块相连；所述定镜模块包括设置在基板上的定镜座和设置在定镜座上的定镜，所述动镜模块包括设置在基板上的动镜座和设置在动镜座上的动镜，所述调整机构包括输入手柄、与输入手柄相连的驱动伞齿轮轴、位于驱动伞齿轮轴尾部的驱动伞齿轮、与驱动伞齿轮垂直相接的执行伞齿轮、与执行伞齿轮相连的螺栓和与螺栓相接的螺纹座，螺纹座铆接在动镜座上。
2.根据权利要求1所述的用于激光清障装备的激光输出镜头，其特征在于：所述定镜通过定镜压圈和定镜橡胶圈固定在定镜座上，动镜通过动镜压圈和动镜橡胶圈固定在动镜座上。
3.根据权利要求1所述的用于激光清障装备的激光输出镜头，其特征在于：所述调整机构还包括设置在动镜座两侧的滑块、套接在滑块外侧的导轨和用于固定导轨的导轨固定架，导轨固定架固定在基座上。
4.根据权利要求1所述的用于激光清障装备的激光输出镜头，其特征在于：所述输入手柄悬空设置在基板外侧，输入手柄的边缘为锯齿状。
5.根据权利要求1所述的用于激光清障装备的激光输出镜头，其特征在于：输入手柄与驱动伞齿轮轴之间、驱动伞齿轮轴与驱动伞齿轮间均设有与基座相连的固定板。
6.根据权利要求1所述的用于激光清障装备的激光输出镜头，其特征在于：所述镜腔尾部与动镜相接处设有弹性橡胶套管。
7.根据权利要求1所述的用于激光清障装备的激光输出镜头，其特征在于：所述螺纹座的螺纹采用细牙螺纹，所述执行伞齿轮和驱动伞齿轮的速比小于1:1。
8.根据权利要求1所述的用于激光清障装备的激光输出镜头，其特征在于：所述螺栓与动镜座相接处设有轴承，轴承外侧设有轴承固定支架。
9.一种激光清障装备的调焦方法，其特征在于：使用权利要求1-8所述的任一激光输出镜头，通过转动输入手柄带动驱动伞齿轮旋转，驱动伞齿轮带动执行伞齿轮旋转，从而使螺栓在螺纹座内旋转而带动动镜座移动，动镜和定镜间的距离变化引起激光输出镜头的焦点距离变化，根据需要的焦点距离调整输入手柄。
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