CN108957484B - 一种agv小车激光扫描安全保护装置 - Google Patents

Abstract

一种AGV小车激光扫描安全保护装置，包括发光单元、受光单元、底座、旋转平台和螺钉，其特征是所述的旋转平台通过螺钉与底座的下部相连接，发光单元通过螺钉与底座的上部相连接，受光单元通过螺钉与发光单元相连接；发光单元采用独特的激光发射光路系统，使发光单元的结构紧凑、体积更小、激光束能量更集中，通过光学参照面，实时修正扫描参照计算公式，测量结果更加准确，提高了对黑色物体的识别率，四个配重块的重心与反射板的旋转中心重合，保证旋转平台旋转的平稳性，旋转平台在旋转轴的垂直面保持稳定，确保发射激光在一个平面上，同时也减小了旋转平台的内部应力，增加旋转平台的使用寿命。

Description

一种AGV小车激光扫描安全保护装置

技术领域

本发明涉及激光扫描安全防护领域，尤其涉及一种AGV小车激光扫描安全保护装置。

背景技术

AGV小车指装备有电磁或光学等自动导引装置，能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车，工业应用中不需驾驶员的搬运车，以可充电之蓄电池为其动力来源。

AGV小车上的激光扫描仪是一种安全防护装置，用于区域防护。激光扫描仪通过发射激光束并测量返回时间的方法测量每个角度的距离，当有物体进入设置的保护区域时，发出停车信号，从而实现对人员或设备的保护。现有技术的激光扫描仪往往体积比较大，不方便安装和使用，激光扫描仪发射的激光束对黑色物体不敏感，当黑色物体进入安全保护区域时，容易产生无法识别的情况，形成一定的安全隐患，激光扫描仪经常需要维护，使用寿命较短。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种AGV小车激光扫描安全保护装置，提供一种体积更小、测量精度更高、使用寿命更长的激光扫描仪。为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种AGV小车激光扫描安全保护装置，包括发光单元、受光单元、底座、旋转平台和螺钉，所述的发光单元包括激光发射管、鲍威尔透镜、平凸柱面镜、反射镜Ⅰ和反射镜Ⅱ，所述的激光发射管、鲍威尔透镜、平凸柱面镜、反射镜Ⅰ和反射镜Ⅱ构成激光发射光路系统，激光发射管固定在发光单元的上方，鲍威尔透镜设置在激光发射管的正下方，反射镜Ⅰ设置在鲍威尔透镜的正下方，反射镜Ⅰ的镜面与水平面的夹角设置为45°，平凸柱面镜设置在反射镜Ⅰ的正前方，反射镜Ⅱ设置在平凸柱面镜的正前方，反射镜Ⅱ的镜面与水平面的夹角设置为45°，所述的受光单元包括激光接收管、窄通滤光片、介质镀膜反射镜和凸透镜，所述的凸透镜设置在受光单元的正下方，所述的介质镀膜反射镜设置在凸透镜的正上方，介质镀膜反射镜的镜面与水平面的夹角设置为45°，所述的窄通滤光片设置在介质镀膜反射镜的正前方，所述的激光接收管设置在窄通滤光片的正前方，所述的旋转平台通过螺钉与底座的下部相连接，发光单元通过螺钉与底座的上部相连接，受光单元通过螺钉与发光单元相连接。

进一步地，底座设置为L型结构，底座的上部设置有光学参照面。

进一步地，光学参照面包括一个强反射面和一个弱反射面。

进一步地，旋转平台包括安装座、支撑板、反射板、辅助支撑板和配重块，所述的安装座设置为圆柱体结构，安装座的一端设置有两个配重块卡槽，所述的反射板设置为八边形结构，所述的支撑板设置为直角梯形结构，所述的辅助支撑板设置在反射板的两侧，辅助支撑板的上端设置有配重块卡槽，反射板通过支撑板、辅助支撑板与安装座相连接，所述的配重块设置在配重块卡槽内。

进一步地，反射板上设置有反射镜。

进一步地，配重块卡槽设置为半圆形结构。

进一步地，配重块设置为圆形结构。

优选的，配重块的材质选择黄铜。

进一步地，配重块的数量设置为4个，4个配重块重心的连线在同一个平面上，配重块重心的连线的交点与反射板的旋转中心重合。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：发光单元采用独特的激光发射光路系统，使发光单元的结构紧凑、体积更小、激光束能量更集中，通过光学参照面，实时修正扫描参照计算公式，测量结果更加准确，提高了对黑色物体的识别率，四个配重块的重心与反射板的旋转中心重合，保证旋转平台旋转的平稳性，旋转平台在旋转轴的垂直面保持稳定，确保发射激光在一个平面上，同时也减小了旋转平台的内部应力，增加旋转平台的使用寿命。

附图说明

以下结合附图对本发明做进一步详细描述。

附图1是本发明的结构示意图；

附图2是本发明旋转一定角度的结构示意图；

附图3是发光单元的结构示意图；

附图4是受光单元的结构示意图；

附图5是旋转平台的结构示意图；

附图6是旋转平台旋转一定角度的结构示意图；

附图中：1、发光单元，11、激光发射管，12、鲍威尔透镜，13、反射镜Ⅰ，14、平凸柱面镜，15、反射镜Ⅱ，2、受光单元，21、凸透镜，22、介质镀膜反射镜，23、窄通滤光片，24、激光接收管，3、底座，31、光学参照面，4、旋转平台,41、安装座，42、支撑板，43、辅助支撑板，44、反射板，45、配重块。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图1、附图2、附图3、附图4、附图5、附图6及具体实施例对本发明作进一步的说明。

如附图1、附图2、附图3、附图4所示，一种AGV小车激光扫描安全保护装置，包括发光单元1、受光单元2、底座3、旋转平台4和螺钉，所述的发光单元1包括激光发射管11、鲍威尔透镜12、平凸柱面镜14、反射镜Ⅰ13和反射镜Ⅱ15，所述的激光发射管11、鲍威尔透镜12、平凸柱面镜14、反射镜Ⅰ13和反射镜Ⅱ15构成激光发射光路系统，激光发射管11固定在发光单元1的上方，鲍威尔透镜12设置在激光发射管11的正下方，反射镜Ⅰ13设置在鲍威尔透镜12的正下方，反射镜Ⅰ13的镜面与水平面的夹角设置为45°，平凸柱面镜14设置在反射镜Ⅰ13的正前方，反射镜Ⅱ15设置在平凸柱面镜14的正前方，反射镜Ⅱ15的镜面与水平面的夹角设置为45°，所述的受光单元2包括激光接收管24、窄通滤光片23、介质镀膜反射镜22和凸透镜21，所述的激光接收管24、窄通滤光片23、介质镀膜反射镜22和凸透镜21构成激光回收光路系统，所述的凸透镜21设置在受光单元2的正下方，所述的介质镀膜反射镜22设置在凸透镜21的正上方，介质镀膜反射镜22的镜面与水平面的夹角设置为45°，所述的窄通滤光片23设置在介质镀膜反射镜22的正前方，所述的激光接收管24设置在窄通滤光片23的正前方，所述的旋转平台4通过螺钉与底座3的下部相连接，发光单元1通过螺钉与底座3的上部相连接，受光单元2通过螺钉与发光单元1相连接。

进一步地，底座3设置为L型结构，底座3的上部设置有光学参照面31。

进一步地，光学参照面31包括一个强反射面和一个弱反射面。

进一步地，如附图5、附图6所示，旋转平台4包括安装座41、支撑板42、辅助支撑板43、反射板44和配重块45，所述的安装座41设置为圆柱体结构，安装座41的一端设置有两个配重块卡槽，所述的反射板44设置为八边形结构，所述的支撑板42设置为直角梯形结构，所述的辅助支撑板43设置在反射板44的两侧，辅助支撑板43的上端设置有配重块卡槽，反射板44通过支撑板42、辅助支撑板43与安装座41相连接，所述的配重块45设置在配重块卡槽内。

进一步地，反射板44上设置有反射镜。

进一步地，配重块卡槽设置为半圆形结构。

进一步地，配重块45设置为圆形结构。

优选的，配重块45的材质选择黄铜。

进一步地，配重块45的数量设置为4个，4个配重块45重心的连线在同一个平面上，配重块45重心的连线的交点与反射板44的旋转中心重合。

本发明的工作原理和工作过程如下：激光发射管11发出激光束，经过鲍威尔透镜12变成一字形光斑，再经过反射镜Ⅰ13将光斑变成水平方向，经过平凸柱面镜14聚焦，改变光束形状、位置和大小，使光束既能达到测量距离较远的物体，又能保证光束的发光强度，再经过反射镜Ⅱ改变方向将光斑打到反射板44上，反射板44旋转并将光斑打到四周，四周反射的光信号打到反射板44上，改变方向打到凸透镜21上，聚焦之后经过介质镀膜反射镜22，改变方向打到窄通滤光片23，特定波长的光信号通过并打到激光接收管24；发光单元1和受光单元2结构紧凑，体积更小，有利于安装和维护。

反射板44将光斑打向四周，四周反射的光信号打到反射板44上，通过检测返回的信号强度来计算周围物体的距离；光学参照面31的强反射面和弱反射面与反射板44的距离和信号强度是已知的，强反射面与弱反射面与反射板44的距离不妨设为D1和D2，强反射面与弱反射面反射到反射板44的信号强度不妨设为S1和S2，外部物体的距离和信号强度设置为Dx和Sx，显然有公式D1/S1=Dx/Sx，D2/S2=Dx/Sx成立，因为黑色物体的对激光束的吸收率较高，因此可能导致无法识别或者测量距离不准确的情况，加入了弱反射面，黑色物体与弱反射面对激光束的吸收率相近，Sx与S2更接近，采用D2/S2=Dx/Sx计算，更能准确地获知黑色物体的距离；同理当反射率很高的物体进入相关区域时，Sx与S1更接近，采用D2/S2=Dx/Sx计算。

四个配重块45的重量是根据旋转电机的扭矩确定的，配重块45的位置保证其重心的连线处于同一个平面，且其交叉点与反射板44的旋转中心重合，这样可以保证当旋转平台4高速旋转后，旋转平台4在旋转轴的垂直面保持稳定，进而确保发射激光在一个平面上，同时也会减小内部应力，增加使用寿命。

对上述的AGV小车激光扫描安全保护装置进行实体扫描测试，强反射面的测试结果如表1所示。

表1：

从表1可以看出，强反射面的实测数据要比没有参照面时的实测数据要大，因为强反射面的反射能力更强，装置接收到的反射信号也更强，没有参照面时装置会认为该物体的距离更近，而加入强反射面之后，通过修正相关计算公式，测量的数据更接近实际数值，测量精度更高。

对上述的AGV小车激光扫描安全保护装置进行实体扫描测试，弱反射面的测试结果如表2所示。

表2：

从表2可以看出，弱反射面的实测数据要比没有参照面时的实测数据要小，因为弱反射面的反射能力更小，装置接收到的反射信号也更小，没有参照面时装置会认为该物体的距离更远，而加入弱反射面之后，通过修正相关计算公式，测量的数据更接近实际数值，测量精度更高。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：发光单元采用独特的激光发射光路系统，使发光单元的结构紧凑、体积更小、激光束能量更集中，通过光学参照面，实时修正扫描参照计算公式，测量结果更加准确，提高了对黑色物体的识别率，四个配重块的重心与反射板的旋转中心重合，保证旋转平台旋转的平稳性，旋转平台在旋转轴的垂直面保持稳定，确保发射激光在一个平面上，同时也减小了旋转平台的内部应力，增加旋转平台的使用寿命。

利用本发明所述的技术方案，或本领域的技术人员在本发明技术方案的启发下，设计出类似的技术方案，而达到上述技术效果的，均是落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种AGV小车激光扫描安全保护装置，包括发光单元（1）、受光单元（2）、底座（3）、旋转平台（4）和螺钉，其特征是所述的发光单元（1）包括激光发射管（11）、鲍威尔透镜（12）、平凸柱面镜（14）、反射镜Ⅰ（13）和反射镜Ⅱ（15），所述的激光发射管（11）、鲍威尔透镜（12）、平凸柱面镜（14）、反射镜Ⅰ（13）和反射镜Ⅱ（15）构成激光发射光路系统，激光发射管（11）固定在发光单元（1）的上方，鲍威尔透镜（12）设置在激光发射管（11）的正下方，反射镜Ⅰ（13）设置在鲍威尔透镜（12）的正下方，反射镜Ⅰ（13）的镜面与水平面的夹角设置为45°，平凸柱面镜（14）设置在反射镜Ⅰ（13）的正前方，反射镜Ⅱ（15）设置在平凸柱面镜（14）的正前方，反射镜Ⅱ（15）的镜面与水平面的夹角设置为45°，所述的受光单元（2）包括激光接收管（24）、窄通滤光片（23）、介质镀膜反射镜（22）和凸透镜（21），所述的激光接收管（24）、窄通滤光片（23）、介质镀膜反射镜（22）和凸透镜（21）构成激光回收光路系统，所述的凸透镜（21）设置在受光单元（2）的正下方，所述的介质镀膜反射镜（22）设置在凸透镜（21）的正上方，介质镀膜反射镜（22）的镜面与水平面的夹角设置为45°，所述的窄通滤光片（23）设置在介质镀膜反射镜（22）的正前方，所述的激光接收管（24）设置在窄通滤光片（23）的正前方，所述的旋转平台（4）通过螺钉与底座（3）的下部相连接，发光单元（1）通过螺钉与底座（3）的上部相连接，受光单元（2）通过螺钉与发光单元（1）相连接；

底座（3）设置为L型结构，底座（3）的上部设置有光学参照面（31）；

光学参照面（31）包括一个强反射面和一个弱反射面；

旋转平台（4）包括安装座（41）、支撑板（42）、辅助支撑板（43）、反射板（44）和配重块（45），所述的安装座（41）设置为圆柱体结构，安装座（41）的一端设置有两个配重块卡槽，所述的反射板（44）设置为八边形结构，所述的支撑板（42）设置为直角梯形结构，所述的辅助支撑板（43）设置在反射板（44）的两侧，辅助支撑板（43）的上端设置有配重块卡槽，反射板（44）通过支撑板（42）、辅助支撑板（43）与安装座（41）相连接，所述的配重块（45）设置在配重块卡槽内。

2.根据权利要求1所述的激光扫描安全保护装置，其特征是反射板（44）上设置有反射镜。

3.根据权利要求1所述的激光扫描安全保护装置，其特征是配重块卡槽设置为半圆形结构。

4.根据权利要求1所述的激光扫描安全保护装置，其特征是配重块（45）设置为圆形结构。

5.根据权利要求1所述的激光扫描安全保护装置，其特征是配重块（45）的数量设置为4个，4个配重块（45）重心的连线在同一个平面上，配重块（45）重心的连线的交点与反射板（44）的旋转中心重合。