CN111367071B - 气动单轴扫描系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气动单轴扫描系统，包括底座、镜片座、转动限位组件和分气转盘，底座上具有用于进气的气源接口，分气转盘的外周面上具有至少一个转盘出气口，当其中任一转盘出气口的吹出气体扫过镜片座时，均能够使镜片座来回摆动一次，且任一时刻至多有一个转盘出气口的吹出气体能够作用于镜片座。采用以上技术方案的气动单轴扫描系统，结构简单，设计巧妙，成本低廉，可靠性高，转速稳定，摆动频率易于调节和控制，能够实现自动散热和除尘，并且使用寿命长，具有免维护等诸多优点。

Description

气动单轴扫描系统

技术领域

本发明涉及激光扫描系统技术领域，具体涉及一种气动单轴扫描系统。

背景技术

在传统的激光扫描系统中，最为常见的扫描方式有xy平面扫描方式和高速振镜扫描方式，这两种扫描方式通常都为双轴驱动，即通过上位机图形软件控制系统控制x电机和y电机的转动或摆动，从而扫描出需要的轨迹。但他们都有一个共同的缺点，就是控制系统复杂、结构复杂，需要上位机、图形编缉软件、控制电路板、电机驱动板和电机等。如果对于某些领域，只要求进行单轴扫描，不需要扫描图形文字的场景，这样的系统就显得大材小用了。

于是，目前市面上出现了一种单轴扫描系统。现有的单轴扫描系统也有两种扫描方式：一种方式是摆动式扫描，如条码扫描枪等，通过不断的控制反射镜面左右摆动，从而产生扫描线径；另一种方式是旋转扫描，它是将一个多面镜通过高速电机带动，使多面镜旋转，从而产生反射角度循环扫描。无论是上述哪种单轴扫描的方式，都需要复杂的控制系统才能工作，而能够胜任的控制系统都极为昂贵，导致现有的单轴扫描系统生产制造成本居高不下，市场竞争力不足。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供了一种气动单轴扫描系统。

其技术方案如下：

一种气动单轴扫描系统，其要点在于，包括：

底座，其具有用于进气的气源接口；

镜片座，其可转动地安装在底座上，该镜片座正转和反转的最大转动角度受转动限位组件限定；

分气转盘，其可转动地安装在底座上，该分气转盘的外周面上具有至少一个转盘出气口，各个转盘出气口分别通过气道与气源接口连通，且各个转盘出气口的出气方向分别与分气转盘的对应径向之间的夹角大于0°、小于等于90°，当任一或多个转盘出气口吹出气体时，分气转盘均能够沿相同方向转动；

当其中任一转盘出气口的吹出气体扫过镜片座时，均能够使镜片座来回摆动一次，且任一时刻至多有一个转盘出气口的吹出气体能够作用于镜片座。

采用以上结构，气源接口接通气源以后，气体从转盘出气口吹出，能够推动分气转盘转动，当分气转盘转动时，各个转盘出气口吹出的气体不断地扫过镜片座，使镜片座来回摆动(振镜镜片安装在镜片座上，从而能够与镜片座同步来回摆动)；当气源的气压越大时，分气转盘转速越快，从而带动镜片座更快地摆动，即摆动频率越快，从而便可实现控制激光的来回扫描频率；本发明结构简单，成本低廉，可靠性高，转速稳定，摆动频率易于调节和控制，能够实现自动散热和除尘，并且使用寿命长，具有免维护等诸多优点。

作为优选：所述转盘出气口均匀分布在分气转盘的外周面上。采用以上结构，使镜片座的摆动频率能够尽可能保持稳定。

作为优选：各个所述转盘出气口的出气方向分别与分气转盘的对应径向之间的夹角相同。采用以上结构，使镜片座的摆动频率能够尽可能保持稳定。

作为优选：所述分气转盘的外周面上凹陷形成有与各个转盘出气口一一对应的气孔台阶，各个转盘出气口分别位于对应的气孔台阶上。采用以上结构，使各个转盘出气口的出气方向能够近似与分气转盘相切，能够提高对气源的利用效率，在同等气压条件下使分气转盘获得更高的转速，进而能够获得更高的激光扫描频率，从而提高适用范围。

作为优选：所述气道包括设置在底座中的底座输气通道以及设置在分气转盘中、且分别与对应转盘出气口一一连通的转盘输气通道，所述底座输气通道的进气端为所述气源接口，出气端为底座出气口，各个转盘输气通道的出气端为对应的转盘出气口，进气端为转盘进气口，各个转盘进气口均能够与底座出气口连通。采用以上结构，结构简单，稳定可靠。

作为优选：所述底座上设置有转盘转轴，所述分气转盘可转动地安装在该转盘转轴上，所述底座输气通道延伸至转盘转轴中，所述底座出气口设置有至少两个，且均匀分布在转盘转轴的外周面上。采用以上结构，能够避免出现底座出气口与各个转盘进气口均不连通的情况，使分气转盘不会发生卡滞，提高扫描系统的可靠性。

作为优选：在所述底座上设置有呈“门”型结构的镜架，所述镜片座安装在镜架中，且通过镜片转轴分别与底座和镜架转动连接。采用以上结构，镜片转轴能够实现两点支撑，可靠性更高，避免长期工作以后镜片座发生倾斜。

作为优选：所述转动限位组件包括一根止挡销和两根限位柱，所述止挡销水平安装在镜片座的一侧，两根限位柱竖向安装在止挡销的两侧。采用以上结构，结构简单，稳定可靠，能够有效限定镜片座(及振镜镜片)的来回摆动弧度。

作为优选：在镜片座下方的所述底座上设置有与限位柱相适应的环形调节槽，当将限位柱置于环形调节槽中的预设位置后，能够通过螺母将限位柱锁定在环形调节槽中。采用以上结构，能够实现镜片座(及振镜镜片)摆动弧度的调节，从而实现激光扫描弧度的调节。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

采用以上技术方案的气动单轴扫描系统，结构简单，设计巧妙，成本低廉，可靠性高，转速稳定，摆动频率易于调节和控制，能够实现自动散热和除尘，并且使用寿命长，具有免维护等诸多优点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1去除分气转盘的示意图；

图3为底座的内部结构示意图；

图4为分气转盘的结构示意图；

图5为分气转盘的内部结构示意图。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种气动单轴扫描系统，其主要包括底座1、镜片座2、转动限位组件3和分气转盘4。其中，底座1上具有气源接口1a，该气源接口1a用于与气源(例如空压机或气站等)连接，输入气体。镜片座2可转动地安装在底座1上，镜片座2正转和反转的最大转动角度受转动限位组件3限定，振镜镜片安装在镜片座2上，从而能够与镜片座2同步来回摆动，进而实现激光的来回扫描。分气转盘4可转动地安装在底座1上，分气转盘4的外周面上具有至少一个转盘出气口4a，各个转盘出气口4a分别通过气道与气源接口1a连通，且各个转盘出气口4a的出气方向分别与分气转盘4的对应径向之间的夹角大于0°、小于等于90°，当任一或多个转盘出气口4a吹出气体时，分气转盘4均能够沿相同方向转动。

当其中任一转盘出气口4a的吹出气体扫过镜片座2时，均能够使镜片座2来回摆动一次，且任一时刻至多有一个转盘出气口4a的吹出气体能够作用于镜片座2。

请参见图1-图3，底座1上设置有转盘转轴1d，分气转盘4可转动地安装在转盘转轴1d上。镜架5为“门”型结构，其固定安装在底座1上，为了提高镜架5安装的可靠性，承受镜片座2的高速摆动，镜架5底部具有向两侧延伸的加强支撑座5a。镜片座2安装在镜架5中，且通过镜片转轴6分别与底座1和镜架5转动连接。需要指出的是，镜片座2与分气转盘4的转动轴线相互平行，以保证二者配合的可靠性。

请参见图1和图2，转动限位组件3包括一根止挡销3a和两根限位柱3b，止挡销3a水平安装在镜片座2的一侧，两根限位柱3b竖向安装在止挡销3a的两侧，即一根限位柱3b用于限定镜片座2正转的最大角度，另一根限位柱3b用于限定镜片座2反转的最大角度。

进一步地，为了能够实现镜片座2(及振镜镜片)摆动弧度的调节，从而实现激光扫描弧度的调节，在镜片座2下方的底座1上设置有与限位柱3b相适应的环形调节槽1e，当将限位柱3b置于环形调节槽1e中的预设位置后，能够通过螺母3c将限位柱3b锁定在环形调节槽1e中。具体地说，可以是在环形调节槽1e的槽底开设有若干均匀分布的限位柱安装孔，通过将限位柱3b锁定在不同的限位柱安装孔中，即可实现调节镜片座2的摆动弧度；也可以是环形调节槽1e的槽底开设有环形缺口，将限位柱3b能够插入环形缺口的任意位置，再通过一上一下两个螺母3c，就能够将限位柱3b锁定在环形调节槽1e中，即可实现调节镜片座2的摆动弧度。

请参见图1、图4和图5，为了使镜片座2的摆动频率能够尽可能保持稳定，本实施例中，转盘出气口4a均匀分布在分气转盘4的外周面上，且各个转盘出气口4a的出气方向分别与分气转盘4的对应径向之间的夹角相同。

同时，本实施例为了使各个转盘出气口4a的出气方向能够近似与分气转盘4相切，能够提高对气源的利用效率，在同等气压条件下使分气转盘4获得更高的转速，进而能够获得更高的激光扫描频率，从而提高适用范围，分气转盘4的外周面上凹陷形成有与各个转盘出气口4a一一对应的气孔台阶4b，各个转盘出气口4a分别位于对应的气孔台阶4b上。

请参见图3和图5，气道包括设置在底座1中的底座输气通道1b以及设置在分气转盘4中、且分别与对应转盘出气口4a一一连通的转盘输气通道4c，底座输气通道1b的进气端为气源接口1a，出气端为底座出气口1c，各个转盘输气通道4c的出气端为对应的转盘出气口4a，进气端为转盘进气口4d，各个转盘进气口4d均能够与底座出气口1c连通。

气源接口1a接通气源以后，气体从转盘出气口4a吹出，能够推动分气转盘4转动，当分气转盘4转动时，各个转盘出气口4a吹出的气体不断地扫过镜片座2，使镜片座2来回摆动(振镜镜片安装在镜片座2上，从而能够与镜片座2同步来回摆动)；当气源的气压越大时，分气转盘4转速越快，从而带动镜片座2更快地摆动，即摆动频率越快，从而便可实现控制激光的来回扫描频率。当气压足够大时，分气转盘4的最高时速可达3000转/每秒以上，不仅能够适用于激光除锈等工作场景，也可应用在汽车智能导航中的激光雷达扫描、激光宽范围测距等诸多领域。

本实施例中，请参见图4和图5，由于转盘出气口4a的出气方向近似与分气转盘4相切，为了便于转盘输气通道4c的加工，转盘输气通道4c包括相互垂直的第一输气段4c1和第二输气段4c2，先在分气转盘4的外周面上钻出第一输气段4c1，再在气孔台阶4b上钻出与第一输气段4c1连通的第二输气段4c2。由于工艺需要，第一输气段4c1会在分气转盘4的外周面上留下工艺孔，只需使用堵头4e堵住工艺孔即可。

进一步地，请参图3，底座输气通道1b延伸至转盘转轴1d中，底座出气口1c设置有至少两个，且均匀分布在转盘转轴1d的外周面上。通过这一设计，能够避免出现底座出气口1c与各个转盘进气口4d均不连通的情况，使分气转盘4不会发生卡滞，提高扫描系统的可靠性。

最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种气动单轴扫描系统，其特征在于，包括：

底座，其具有用于进气的气源接口；

镜片座，其可转动地安装在底座上，该镜片座正转和反转的最大转动角度受转动限位组件限定；

分气转盘，其可转动地安装在底座上，该分气转盘的外周面上具有至少一个转盘出气口，各个转盘出气口分别通过气道与气源接口连通，且各个转盘出气口的出气方向分别与分气转盘的对应径向之间的夹角大于0°、小于等于90°，当任一或多个转盘出气口吹出气体时，分气转盘均能够沿相同方向转动；

当其中任一转盘出气口的吹出气体扫过镜片座时，均能够使镜片座来回摆动一次，且任一时刻至多有一个转盘出气口的吹出气体能够作用于镜片座。

2.根据权利要求1所述的气动单轴扫描系统，其特征在于：所述转盘出气口均匀分布在分气转盘的外周面上。

3.根据权利要求1所述的气动单轴扫描系统，其特征在于：各个所述转盘出气口的出气方向分别与分气转盘的对应径向之间的夹角相同。

4.根据权利要求1所述的气动单轴扫描系统，其特征在于：所述分气转盘的外周面上凹陷形成有与各个转盘出气口一一对应的气孔台阶，各个转盘出气口分别位于对应的气孔台阶上。

5.根据权利要求1所述的气动单轴扫描系统，其特征在于：所述气道包括设置在底座中的底座输气通道以及设置在分气转盘中、且分别与对应转盘出气口一一连通的转盘输气通道，所述底座输气通道的进气端为所述气源接口，出气端为底座出气口，各个转盘输气通道的出气端为对应的转盘出气口，进气端为转盘进气口，各个转盘进气口均能够与底座出气口连通。

6.根据权利要求5所述的气动单轴扫描系统，其特征在于：所述底座上设置有转盘转轴，所述分气转盘可转动地安装在该转盘转轴上，所述底座输气通道延伸至转盘转轴中，所述底座出气口设置有至少两个，且均匀分布在转盘转轴的外周面上。

7.根据权利要求1所述的气动单轴扫描系统，其特征在于：在所述底座上设置有呈“门”型结构的镜架，所述镜片座安装在镜架中，且通过镜片转轴分别与底座和镜架转动连接。

8.根据权利要求1所述的气动单轴扫描系统，其特征在于：所述转动限位组件包括一根止挡销和两根限位柱，所述止挡销水平安装在镜片座的一侧，两根限位柱竖向安装在止挡销的两侧。

9.根据权利要求8所述的气动单轴扫描系统，其特征在于：在镜片座下方的所述底座上设置有与限位柱相适应的环形调节槽，当将限位柱置于环形调节槽中的预设位置后，能够通过螺母将限位柱锁定在环形调节槽中。

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