CN111352236A - 一种激光扫描装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光扫描装置，包括：固定板，固定板上设置有激光器；激光器的激光发射方向设置有激光反射组件；激光反射组件包含反射镜托板，反射镜托板靠近激光器的一侧安装有反射镜；固定板上设置有旋转驱动组件，旋转驱动组件驱动反射镜托板旋转，带动反射镜旋转；固定板上设置有编码器，编码器用于获取旋转驱动组件输出轴的角速度；固定板上设置有控制板，编码器、激光器、旋转驱动组件均与控制板电连接。本发明技术方案的激光扫描装置相对于现有技术而言，具有激光输出稳定、整体尺寸小、扫描范围大、激光控制精度高等优点。

Description

一种激光扫描装置

技术领域

本发明涉及激光扫描领域，具体涉及一种激光扫描装置。

背景技术

机器人技术的快速发展，使机器人的应用从传统的固定目标高精度重复作业扩展到操作对象可变和操作对象位置可变的柔性作业，机器人迫切需要机器视觉的配合以得到操作对象的三维信息。

对于机器视觉系统来说，一个运行稳定、结构尺寸小、控制精度高的自扫描激光眼装置是至关重要的，但是现有的自扫描激光眼装置存在些许不足：(一)、以往激光器在运行过程中是摆动的，导致激光器后面出线容易被损坏，影响双目视觉系统整体的稳定性；(二)、以往自扫描激光眼装置尺寸过大，无法安装在双目视觉系统内部，导致双目视觉系统整体尺寸过大；(三) 以往自扫描激光眼装置控制精度低。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明的主要目的是提供一种激光扫描装置，采用激光器固定，利用激光反射组件将激光线反射，解决了激光器尾部接线易松动、激光信号不稳定、扫描装置尺寸过大、控制精度低的问题。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以解决。

一种激光扫描装置，包括：固定板，固定板上设置有激光器；激光器的激光发射方向设置有激光反射组件；激光反射组件包含反射镜托板，反射镜托板靠近激光器的一侧安装有反射镜；固定板上设置有旋转驱动组件，旋转驱动组件驱动反射镜托板旋转，带动所述反射镜旋转；固定板上设置有编码器，编码器用于获取旋转驱动组件输出轴的角速度；固定板上设置有控制板，编码器、激光器、旋转驱动组件均与控制板电连接。

进一步的，激光器为一字线激光器，一字线激光器的激光发射口平行于旋转驱动组件的输出轴。

进一步的，激光器的激光射出方向为X轴正方向，反射镜的旋转范围为 -63.75°至-26.25°。

进一步的，激光器的激光穿过旋转驱动组件输出轴的中轴线，反射镜的反射面穿过旋转驱动组件输出轴的中轴线。

进一步的，还包括摆臂，所述摆臂的一端与旋转驱动组件的输出轴连接，另一端与反射镜托板远离激光器的一侧连接。

进一步的，编码器为绝对值编码器。

进一步的，旋转驱动组件包含电机和减速机；减速机固定于固定板上，电机的输出轴连接减速机的输入轴，减速机的驱动反射镜托板旋转。

进一步的，电机为步进电机，减速机为齿轮减速机，齿轮减速机固定于固定板上，步进电机的输出轴连接齿轮减速机的输入轴，齿轮减速机驱动所述反射镜托板旋转。

进一步的，电机为无刷电机，减速机为蜗轮蜗杆减速机，蜗轮蜗杆减速机固定于固定板上，无刷电机的输出轴连接蜗轮蜗杆减速机的输入轴，齿轮减速机驱动反射镜托板旋转。

进一步的，还包括激光器座，激光器座固定连接于固定板上，激光器座上开设有激光器安装孔和紧固螺孔，激光器穿入激光器安装孔并通过紧定螺钉紧固。

本发明技术方案的激光扫描装置相对于现有技术而言，具有激光输出稳定、装置整体尺寸小、扫描范围大、激光控制精度高等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明激光扫描装置一种实施例的立体示意图；

图2为本发明激光扫描装置一种实施例的分解示意图；

图3为本发明激光扫描装置另一种实施例的立体示意图；

图4为本发明激光扫描装置另一种实施例的分解示意图；

图5为反射镜处于左旋终止位置时的激光反射光路图；

图6为反射光线竖直向下时的激光反射光路；

图7为反射镜处于右旋终止位置时的激光反射光路图。

在以上图中：1固定板；2激光器；3反射镜托板；4反射镜；5摆臂；6编码器；7控制板；8步进电机；9齿轮减速机；10无刷电机；11蜗轮蜗杆减速机；12激光器座；1201激光器安装孔；1202紧固螺孔。

具体实施方式

为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。

参考图1、图2、图3和图4，一种激光扫描装置，包括：固定板1，所述固定板1上设置有激光器2；所述激光器2的激光发射方向设置有激光反射组件；所述激光反射组件包含反射镜托板3，所述反射镜托板3靠近激光器2 的一侧安装有反射镜4；

所述固定板1上设置有旋转驱动组件，所述旋转驱动组件驱动所述反射镜托板3旋转，带动所述反射镜4旋转；

所述固定板1上设置有编码器6，所述编码器6用于获取旋转驱动组件输出轴的角速度；

所述固定板1上设置有控制板7，所述编码器6、激光器2、旋转驱动组件均与控制板7电连接。

现有技术中，激光扫描装置大多采用激光器旋转扫描，其尾部接线容易松动，导致扫描信号不稳定，另外激光器旋转扫描的过程中，激光器旋转角度与扫描角度相等，因此，如果要扫描较大角度范围，激光器的旋转范围也较大，比较占空间，在一些对空间尺寸要求高的地方不能适用。本发明提供的激光扫描装置，激光器2固定，激光器2发射固定方向的激光，安装在激光器2发射方向前方的激光反射组件旋转，将激光光线反射。激光反射组件旋转将激光反射的方法具有以下优点，第一，激光器2尾部接线稳定，能输出稳定的激光；第二由于激光反射组件旋转，根据光的反射定律，入射光线保持不变，平面镜旋转A°，反射光线向相同方向旋转2A°。因此，在相同的扫描角度下，采用本发明技术方案，其激光反射组件旋转的角度是采用激光器2自身旋转方案中激光器2旋转角度的一半。因此，本发明激光扫描装置更加节省空间，相应的，其扫描范围更大。

进一步的，所述激光器2为一字线激光器，一字线激光器2的激光发射口平行于所述旋转驱动组件的输出轴。以上实施例中，激光主要用来扫描，因此，优选一字线激光器2，实际中，根据实际需求还可以是其他形式的激光。

进一步的，所述激光器2的激光射出方向为X轴正方向，所述反射镜4 的旋转范围为-63.75°至-26.25°。

本实施例中，具体以平面坐标系为例，激光器的激光射出方向为X轴正方向，反射镜的旋转范围为-63.75°至-26.25°。

参考图5，当反射镜4处于-63.75°时，反射光线为-127.5°。

参考图6，当反射镜4处于-45°时，反射光线为-90°。

参考图7，当反射镜4处于-26.25°时，反射光线为-52.5°。

反射镜4的旋转范围为37.5°，反射光线扫描的范围为75°。

进一步的，参考图5、图6和图7，所述激光器2的激光穿过所述旋转驱动组件输出轴的中轴线，所述反射镜4的反射面穿过所述旋转驱动组件输出轴的中轴线。

以上实施例中，优选方案为：激光线穿过旋转驱动组件输出轴的中轴线，且反射镜的反射面穿过旋转驱动组件输出轴的中轴线。该方案结构简单、运算最方便。

作为本发明的另一种实施例，还包括摆臂5，所述摆臂5的一端与所述旋转驱动组件的输出轴连接，另一端与所述反射镜托板3远离激光器的一侧连接。该实施例中，在反射镜托板3与旋转驱动组件输出轴之间设置摆臂5，通过摆臂5带动反射镜4旋转。

进一步的，所述编码器6为绝对值编码器。绝对编码器由机械位置确定编码，它无需记忆，无需找参考点，而且不用一直计数，什么时候需要知道位置，什么时候就去读取它的位置。这种编码器的抗干扰特性、数据的可靠性高。

进一步的，所述旋转驱动组件包含电机和减速机；所述减速机固定于所述固定板1上，电机的输出轴连接减速机的输入轴，减速机驱动反射镜托板3 旋转。

优选的，参考图1和图2，本实施例中，所述电机为步进电机8，所述减速机为齿轮减速机9；所述齿轮减速机9固定于所述固定板1上，步进电机8 的输出轴连接齿轮减速机9的输入轴，齿轮减速机9驱动反射镜托板3旋转。步进电机8是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制电机，是数字程序控制系统中的主要执行元件，应用极为广泛。在非超载的情况下，步进电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。采用步进电机，可以提高装置的控制精度。

参考图3和图4，另一个实施例中，所述电机为无刷电机10，所述减速机为蜗轮蜗杆减速机11。所述蜗轮蜗杆减速机11固定于所述固定板1上，无刷电机10的输出轴连接蜗轮蜗杆减速机11的输入轴，齿轮减速机9驱动所述反射镜托板3旋转。由于无刷直流电动机是以自控式运行的，所以不会像变频调速下重载启动的同步电机那样在转子上另加启动绕组，也不会在负载突变时产生振荡和失步。

实际中，可以根据需求选择合适的电机和减速机。

进一步的，还包括激光器座12，所述激光器座12固定连接于所述固定板 1上，所述激光器座12上开设有激光器安装孔1201和紧固螺孔1202，所述激光器2穿入所述激光器安装孔1201并通过紧定螺钉紧固。激光器座12采用导热、散热性能良好的材料制作，一方面对激光器2进行固定，另一方面利于激光器2产生的热量及时散失。

虽然，本说明书中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员是显而易见的。因此，在不偏离本发明的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种激光扫描装置，其特征在于，包括：

固定板(1)，所述固定板(1)上设置有激光器(2)；所述激光器(2)的激光发射方向设置有激光反射组件；所述激光反射组件包含反射镜托板(3)，所述反射镜托板(3)靠近激光器(2)的一侧安装有反射镜(4)；

所述固定板(1)上设置有旋转驱动组件，所述旋转驱动组件驱动所述反射镜托板(3)旋转，带动所述反射镜(4)旋转；

所述固定板(1)上设置有编码器(6)，所述编码器(6)用于获取旋转驱动组件输出轴的角速度；

所述固定板(1)上设置有控制板(7)，所述编码器(6)、激光器(2)、旋转驱动组件均与控制板(7)电连接。

2.根据权利要求1所述的激光扫描装置，其特征在于，所述激光器(2)为一字线激光器，所述一字线激光器的激光发射口平行于所述旋转驱动组件的输出轴。

3.根据权利要求2所述的激光扫描装置，其特征在于，所述激光器的激光射出方向为X轴正方向，所述反射镜的旋转范围为-63.75°至-26.25°。

4.根据权利要求3所述的激光扫描装置，其特征在于，所述激光器(2)的激光穿过所述旋转驱动组件输出轴的中轴线，所述反射镜(4)的反射面穿过所述旋转驱动组件输出轴的中轴线。

5.根据权利要求3所述的激光扫描装置，其特征在于，还包括摆臂(5)，所述摆臂(5)的一端与所述旋转驱动组件的输出轴连接，另一端与所述反射镜托板(3)远离激光器(2)的一侧连接。

6.根据权利要求1所述的激光扫描装置，其特征在于，所述编码器(6)为绝对值编码器。

7.根据权利要求1所述的激光扫描装置，其特征在于，所述旋转驱动组件包含电机和减速机；所述减速机固定于所述固定板(1)上，电机的输出轴连接减速机的输入轴，减速机驱动所述反射镜托板(3)旋转。

8.根据权利要求7所述的激光扫描装置，其特征在于，所述电机为步进电机(8)，所述减速机为齿轮减速机(9)，所述齿轮减速机(9)固定于所述固定板(1)上，步进电机(8)的输出轴连接齿轮减速机(9)的输入轴，齿轮减速机(9)驱动所述反射镜托板(3)旋转。

9.根据权利要求7所述的激光扫描装置，其特征在于，所述电机为无刷电机(10)，所述减速机为蜗轮蜗杆减速机(11)，所述蜗轮蜗杆减速机(11)固定于所述固定板(1)上，无刷电机(10)的输出轴连接蜗轮蜗杆减速机(11)的输入轴，齿轮减速机(9)的输出轴驱动所述反射镜托板(3)旋转。

10.根据权利要求1所述的激光扫描装置，其特征在于，还包括激光器座(12)，所述激光器座(12)固定连接于所述固定板(1)上，所述激光器座(12)上开设有激光器安装孔(1201)和紧固螺孔(1202)，所述激光器(2)穿入所述激光器安装孔(1201)并通过紧定螺钉紧固。

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