CN110320635A - 一种可调节发散角的扩束镜 - Google Patents

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韩天亮
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Abstract

本发明公开一种可调节发散角的扩束镜，包括底板，底板上设有驱动控制电路、扩束目镜、第一扩束物镜、第二扩束物镜、步进电机、限位传感器，步进电机的输出轴通过联轴器与滚珠丝杠动力连接，滚珠丝杠通过第一轴承、第二轴承安装在第一轴承安装座、第二轴承安装座上，第一轴承安装座和第二轴承安装座固定在底板上，滚珠丝杠上安装丝母，扩束目镜和第二扩束物镜之间设有直线导轨，直线导轨上设有滑块，第一扩束物镜固定在滑块上，第一扩束物镜通过转接块与丝母连接，限位传感器固定在扩束目镜上，驱动控制电路分别与步进电机和限位传感器连接。本发明可实现激光光束发散角的大范围调节，且体积小，结构稳定，调节精度高，适用于多种工作场景。

Description

一种可调节发散角的扩束镜
技术领域
本发明涉及激光扩束和准直的技术领域，具体涉及一种可调节发散角的扩束镜。
背景技术
激光具有准直性强的优点，已在国民经济建设的许多行业中得到广泛的使用。但是激光是带有发散角的平行光，使激光发射到远距离处的激光光斑变大，单位面积能量变弱。为了改变发射出的激光束在一定位置处的激光光斑尺寸，需要改变激光光束发散角，所以在激光发射光路中设计了激光扩束镜。一般通过离焦的方式改变激光光束发散角，具体方式是调节扩束物镜与扩束目镜间的距离达到调节激光光束发散角的目的。
目前，激光扩束镜的发散角调节多通过在扩束镜片下方加不同厚度的垫片进行调节，每次调节都需要拆装镜片，调节效率低，调节范围小，调节精度差，不易控制扩束镜片间的同轴度，且易造成材料浪费。
或者在一个激光发射光路中设计两个激光扩束镜进行调节，其中的一个扩束镜设计成可以变换位置的结构，当需要大的激光光束发散角时，将这个激光扩束镜移出光路，当需要小的激光光束发散角时将激光扩束镜移入激光光路，这种换位方法的定位精度受圆形止口和定位的尺寸精度限制，定位精度较低。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种可调节发散角的扩束镜，通过步进电机驱动滚珠丝杠转动，丝母带动第一扩束物镜前后移动，改变第一扩束物镜与扩束目镜、第二扩束物镜间的距离，从而进行激光光束发散角的大范围调节，此外限位传感器和驱动控制电路的应用进一步提高了此装置的调节精度及安全可靠性。
本发明提供如下技术方案：
一种可调节发散角的扩束镜，包括底板，所述底板上设有驱动控制电路、扩束目镜、第一扩束物镜、第二扩束物镜、步进电机、限位传感器，所述步进电机的输出轴通过联轴器与滚珠丝杠动力连接，所述滚珠丝杠通过第一轴承、第二轴承安装在第一轴承安装座、第二轴承安装座上，所述第一轴承安装座和所述第二轴承安装座固定在所述底板上，所述滚珠丝杠上安装丝母，所述扩束目镜和所述第二扩束物镜之间设有直线导轨，所述直线导轨上设有滑块，所述第一扩束物镜固定在所述滑块上，所述第一扩束物镜通过转接块与所述丝母连接，所述限位传感器固定在所述扩束目镜上，所述驱动控制电路分别与所述步进电机和所述限位传感器连接。
在另一具体实施方式中，扩束目镜镜片通过扩束目镜垫圈、扩束目镜压圈固定安装在扩束目镜镜架内。
在另一具体实施方式中，第一扩束物镜镜片通过第一扩束物镜垫圈、第一扩束物镜压圈固定安装在第一扩束物镜镜架内。
在另一具体实施方式中，第二扩束物镜镜片通过第二扩束物镜垫圈、第二扩束物镜压圈固定安装在第二扩束物镜镜架内。
在另一具体实施方式中，所述步进电机通过步进电机安装座固定在所述底板上。
在另一具体实施方式中，所述限位传感器通过两个限位传感器锁环固定在所述扩束目镜镜架上。
在另一具体实施方式中，所述第一轴承通过第一轴承压圈与所述第一轴承安装座安装，所述第二轴承通过第二轴承压圈与所述第二轴承安装座安装。
在另一具体实施方式中，所述滚珠丝杠通过紧固螺母和卡簧轴向限位。
在另一具体实施方式中，所述滚珠丝杠上设有不同的螺距。
在另一具体实施方式中，所述第二扩束物镜为多个。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过步进电机驱动滚珠丝杠转动，丝母将滚珠丝杠的转动转化为直线往复运动，带动第一扩束物镜前后移动，改变第一扩束物镜与扩束目镜、第二扩束物镜间的距离，使激光光束发散角的调节范围更大，调节精度更高，适用范围广。
2、本发明采用一体化设计，安装调试简单，安全可靠性高。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的剖面示意图。
其中，1-驱动控制电路，2-限位传感器，3-限位传感器锁环，4-扩束目镜，5-第一扩束物镜，6-第二扩束物镜，7-底板，8-第二扩束物镜镜片，9-第一扩束物镜镜片，10-第二扩束物镜压圈，11-第二扩束物镜垫圈，12-第一扩束物镜垫圈，13-第一扩束物镜压圈，14-滑块，15-直线导轨，16-扩束目镜镜片，17-扩束目镜压圈，18-扩束目镜垫圈，19-步进电机安装座，20-步进电机，21-联轴器，22-紧固螺母，23-第一轴承压圈，24-第一轴承，25-第一轴承安装座，26-滚珠丝杠，27-丝母，28-转接块，29-第二轴承安装座，30-第二轴承，31-卡簧，32-第二轴承压圈。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例，对本发明做进一步说明,显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
实施例一：
参见图1至图2，一种可调节发散角的扩束镜，包括底板7，所述底板上设有驱动控制电路1、扩束目镜4、第一扩束物镜5、第二扩束物镜6、步进电机20、限位传感器2，所述步进电机的输出轴通过联轴器21与滚珠丝杠26动力连接，所述滚珠丝杠通过第一轴承24、第二轴承30安装在第一轴承安装座25、第二轴承安装座29上，所述第一轴承安装座和所述第二轴承安装座固定在所述底板上，所述滚珠丝杠上安装丝母27，所述扩束目镜和所述第二扩束物镜之间设有直线导轨15，所述直线导轨上设有滑块14，所述第一扩束物镜固定在所述滑块上，所述第一扩束物镜通过转接块28与所述丝母连接，所述限位传感器固定在所述扩束目镜上，所述驱动控制电路分别与所述步进电机和所述限位传感器连接。
所述滚珠丝杠上设有不同的螺距。根据实际探测目标进行选择，满足多种激光光束发散角调节精度的需要。
参见图1、图2，在本实施例中，驱动控制电路1控制步进电机20的正转和反转，同时接收限位传感器2的位置反馈信号，形成闭环控制。所述步进电机通过步进电机安装座19固定在所述底板上。底板有上表面和下表面，其中驱动控制电路、扩束目镜、第二扩束物镜、直线导轨固定在底板的上表面，步进电机安装座、第一轴承安装座、第二轴承安装座固定在底板的下表面。
在本实施例中，滚珠丝杠上安装第一轴承和第二轴承，第一轴承通过第一轴承压圈23与第一轴承安装座安装，第二轴承通过第二轴承压圈32与第二轴承安装座安装。滚珠丝杠通过紧固螺母22和卡簧31轴向限位。
参见图2，扩束目镜镜片16通过扩束目镜垫圈18、扩束目镜压圈17固定安装在扩束目镜镜架内。
参见图2，在本实施例中，第一扩束物镜镜片9通过第一扩束物镜垫圈12、第一扩束物镜压圈13固定安装在第一扩束物镜镜架内。第二扩束物镜镜片8通过第二扩束物镜垫圈11、第二扩束物镜压圈10固定安装在第二扩束物镜镜架内。本实施例中第二扩束物镜的数量为一个，也可以是多个。第二扩束物镜的数量根据实际探测目标进行选择，目的使成像质量更好。
在本实施例中，所述限位传感器通过两个限位传感器锁环3固定在所述扩束目镜镜架上。限位传感器表面设有外螺纹，限位传感器锁环设有内螺纹，限位传感器锁环与限位传感器螺纹连接。
驱动控制电路1根据限位传感器2反馈的位置信号控制步进电机20正转或反转，滚珠丝杠26驱动丝母27作直线往复运动，丝母带动第一扩束物镜5沿直线导轨15前后移动，从而改变第一扩束物镜与扩束目镜4、第二扩束物镜6之间的距离，达到改变激光扩束镜发散角的目的。
在本实施例中，驱动控制电路还可以与上位机控制连接，通过上位机安装控制程序，实现扩束镜对激光光束发散角连续调节。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种可调节发散角的扩束镜，包括底板(7)，其特征在于：所述底板上设有驱动控制电路(1)、扩束目镜(4)、第一扩束物镜(5)、第二扩束物镜(6)、步进电机(20)、限位传感器(2)，所述步进电机的输出轴通过联轴器(21)与滚珠丝杠(26)动力连接，所述滚珠丝杠通过第一轴承(24)、第二轴承(30)安装在第一轴承安装座(25)、第二轴承安装座(29)上，所述第一轴承安装座和所述第二轴承安装座固定在所述底板上，所述滚珠丝杠上安装丝母(27)，所述扩束目镜和所述第二扩束物镜之间设有直线导轨(15)，所述直线导轨上设有滑块(14)，所述第一扩束物镜固定在所述滑块上，所述第一扩束物镜通过转接块(28)与所述丝母连接，所述限位传感器固定在所述扩束目镜上，所述驱动控制电路分别与所述步进电机和所述限位传感器连接。
2.根据权利要求1所述的一种可调节发散角的扩束镜，其特征在于：扩束目镜镜片(16)通过扩束目镜垫圈(18)、扩束目镜压圈(17)固定安装在扩束目镜镜架内。
3.根据权利要求1或2所述的一种可调节发散角的扩束镜，其特征在于：第一扩束物镜镜片(9)通过第一扩束物镜垫圈(12)、第一扩束物镜压圈(13)固定安装在第一扩束物镜镜架内。
4.根据权利要求3所述的一种可调节发散角的扩束镜，其特征在于：第二扩束物镜镜片(8)通过第二扩束物镜垫圈(11)、第二扩束物镜压圈(10)固定安装在第二扩束物镜镜架内。
5.根据权利要求4所述的一种可调节发散角的扩束镜，其特征在于：所述步进电机通过步进电机安装座(19)固定在所述底板上。
6.根据权利要求5所述的一种可调节发散角的扩束镜，其特征在于：所述限位传感器通过两个限位传感器锁环(3)固定在所述扩束目镜镜架上。
7.根据权利要求6所述的一种可调节发散角的扩束镜，其特征在于：所述第一轴承通过第一轴承压圈(23)与所述第一轴承安装座安装，所述第二轴承通过第二轴承压圈(32)与所述第二轴承安装座安装。
8.根据权利要求7所述的一种可调节发散角的扩束镜，其特征在于：所述滚珠丝杠通过紧固螺母(22)和卡簧(31)轴向限位。
9.根据权利要求1所述的一种可调节发散角的扩束镜，其特征在于：所述滚珠丝杠上设有不同的螺距。
10.根据权利要求1所述的一种可调节发散角的扩束镜，其特征在于：所述第二扩束物镜为多个。
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