CN112945521A - 一种基于摄像头两点测试法的激光器发散角测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及机械设计技术领域，具体是一种基于摄像头两点测试法的激光器发散角测试装置，包括：激光器安装部，用于安装激光器；导轨件，所述导轨件的导向方向垂直于激光器发射光束设置，光束与导轨件的交接点为测试中点；驱动件和发散角测定件，两个所述发散角测定件与测试中点等距的滑动安装在导轨件上；所述驱动件同步带动两个发散角测定件在导轨件的导向下相向或相背运动，以测试激光器发射光束的光照强度；本发明的有益效果是：所述驱动件带动两个发散角测定件同步相向或相背运动，避免了传统的电机单独带动两个发散角测定件分别运动带来的传动误差，且发散角测定件在导轨件的导向下，具有较高的精确度，提高了测试精度和自动化程度。
Description
技术领域
本发明涉及机械设计技术领域，具体是一种基于摄像头两点测试法的激光器发散角测试装置。
背景技术
随着社会的进步与发展，手机功能越来越强大，其中集成的传感器类型也越来越多。由于激光传感器具有精度高、抗干扰性强、可测量信息丰富等优点，应用潜力巨大。激光器(LD)是激光传感器的基本部件，其光束的质量直接影响测量结果的优劣。
LD光束的主要参量有光束束宽、光强、发散角、光均匀性等。其中，光束发散角是很重要的一个参数，它表示光束在远场时的发散程度。
LD为了满足应用要求，都必须对发散角进行准直，目前常见的激光器发散角测试系统普遍存在测试误差较大、测试精度不高且人工测试成本较高的问题，而且激光恰好对各种装置或系统都有较高的要求，所以这些问题的存在很难使测试效果达到预期的目标。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于摄像头两点测试法的激光器发散角测试装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于摄像头两点测试法的激光器发散角测试装置，包括：激光器安装部，用于安装激光器；导轨件，所述导轨件的导向方向垂直于激光器发射光束设置，光束与导轨件的交接点为测试中点；驱动件和发散角测定件，两个所述发散角测定件与测试中点等距的滑动安装在导轨件上；所述驱动件同步带动两个发散角测定件在导轨件的导向下相向或相背运动，以测试激光器发射光束的光照强度。
作为本发明进一步的方案：所述发散角测定件与驱动件电性连接，所述发散角测定件在测试的光照强度达到设定值时反馈信号给驱动件，控制驱动件停止工作；根据此时两个发散角测定件的间距和激光器到测试中点的距离获得激光器的发散角。
作为本发明再进一步的方案：所述发散角测定件包括测试元件、正反牙滚珠丝杠、两个分别螺纹安装在正反牙滚珠丝杠的左旋螺牙、右旋螺牙上的与导轨件滑动配合的滑块，所述正反牙滚珠丝杠的其中一端传动连接驱动件，两个所述测试元件分别设置在两个所述滑块上。
作为本发明再进一步的方案：所述驱动件包括电机，所述电机通过联轴器连接正反牙滚珠丝杠。
作为本发明再进一步的方案：所述导轨件包括支撑板、一个或多个安装在支撑板上与所述正反牙滚珠丝杠平行的导轨。
作为本发明再进一步的方案：所述测试中点处设有限位开关，所述限位开关用于限制发散角测定件的行程。
作为本发明再进一步的方案：所述激光器安装部包括支架、设置在支架上的激光器安装孔，所述支架安装在基座的一端，基座的另一端安装导轨件。
作为本发明再进一步的方案：所述基座靠导轨件的一端设有可安装电机的电机箱。
作为本发明再进一步的方案：所述电机箱与电机的连接处设有减震元件，用于消除电机产生的振动。
作为本发明再进一步的方案：所述导轨件的侧部设有测量件，所述测量件用于测量两个所述发散角测定件的间距。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：所述驱动件带动两个发散角测定件同步相向或相背运动，避免了传统的电机单独带动两个发散角测定件分别运动带来的传动误差，且发散角测定件在导轨件的导向下，具有较高的精确度，提高了测试精度和自动化程度。
附图说明
图1为本发明实施例中基于摄像头两点测试法的激光器发散角测试装置的结构示意图。
图2为本发明实施例中正反牙滚珠丝杠的结构示意图。
图3为本发明实施例中基于摄像头两点测试法的激光器发散角测试装置的原理图。
附图中：1、光电二极管安装孔；2、正反牙滚珠丝杠；3、导轨；4、滑块；5、限位开关；6、激光器安装孔；7、联轴器安装台；8、步进电机箱；9、支架；10、基座；f、点光源。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实施例公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
请参阅图1-3，本发明实施例中，一种基于摄像头两点测试法的激光器发散角测试装置，包括：激光器安装部，用于安装激光器；导轨件，所述导轨件的导向方向垂直于激光器发射光束设置，光束与导轨件的交接点为测试中点；驱动件和发散角测定件，两个所述发散角测定件与测试中点等距的滑动安装在导轨件上；所述驱动件同步带动两个发散角测定件在导轨件的导向下相向或相背运动，以测试激光器发射光束的光照强度。
所述发散角测定件与驱动件电性连接，所述发散角测定件在测试的光照强度达到设定值时反馈信号给驱动件，控制驱动件停止工作；根据此时两个发散角测定件的间距和激光器到测试中点的距离获得激光器的发散角；所述发散角测定件包括测试元件、正反牙滚珠丝杠2、两个分别螺纹安装在正反牙滚珠丝杠2的左旋螺牙、右旋螺牙上的与导轨件滑动配合的滑块4，所述正反牙滚珠丝杠2的其中一端传动连接驱动件，两个所述测试元件分别设置在两个所述滑块4上。所述测试元件采用光照传感器或光电二级管，滑块4一侧设置有光电二极管安装孔1，用于安装光电二极管，两个滑块4上的光电二极管安装孔1位于同侧，且光电二极管安装孔1伸出滑块4一段距离，避免滑块4运动过程中的外部干涉。
如图3所示，本实施例利用摄像头两点测试法测量光束发散角，以设定值为光束的光照强度80％为例，激光器作为点光源f发射光束，驱动件驱动正反牙滚珠丝杠2转动，两个滑块上的光照传感器在导轨件的带动下同步相向或相背运动，当光电二极管测试的光照强度达到光照强度80％时，光电二极管反馈信号给驱动件，驱动件停止驱动正反牙滚珠丝杠2转动，两滑块同时停止移动，记录两个滑块之间的距离，此距离即为H，然后间接计算出光束发散角α如下式：
式(1)中，H为两个滑块之间的距离，S为点光源f与导轨件之间的距离，可通过移动点光源f来调整其距离，α即为光束的发散角。
综上所述，设有的正反牙滚珠丝杠2同步带动滑块上的光照传感器在导轨件的带动下同步相向或相背运动。避免了传统的电机单独带动两个光照传感器分别运动带来的传动误差，且滑块在导轨件的导向下，由正反牙滚珠丝杠2带动移动；结构简单，容易操作，能测量小角度的光束，能满足对一般激光光束发散角的测量，且测量精度较高，能达到0.01mm。
请参阅图1，本发明的另一个实施例中，所述激光器安装部包括支架9、设置在支架9上的激光器安装孔6，所述支架9安装在基座10的一端，基座10的另一端安装导轨件。
激光器安装在激光器安装孔6，所述导轨件包括支撑板、一个或多个安装在支撑板上与所述正反牙滚珠丝杠平行的导轨3，支架9的高度与正反牙滚珠丝杠2中心等高，正反牙滚珠丝杠2的中心点也是两滑块4在测量完成后返回的原点，激光器安装孔6与两个滑块4呈等腰三角形设置。还可通过调节支撑板与支架9的距离来调节激光器到导轨的距离。
请参阅图1，本发明的另一个实施例中，所述驱动件包括电机，所述电机通过联轴器连接正反牙滚珠丝杠2。
具体的，所述基座10靠导轨件的一端设有可安装电机的电机箱8；所述支撑板上焊接有联轴器安装台7，用于安装联轴器；所述电机选用步进电机，为了实现正反牙滚珠丝杠2和步进电机连接的紧密性及可靠性，所以正反牙滚珠丝杠2的下端需要通过联轴器与步进电机连接，所以需要留出联轴器安装的空间，预留出来联轴器安装台7，支架9远离基座10的端部设置有激光器安装孔6，且支架9的高度与正反牙滚珠丝杠2中心等高，正反牙滚珠丝杠2的中心点也是两滑块4在测量完成后返回的原点。
所述基座10的主要作用是降低整个测试装置的重心，增加稳定性。所以基座10的底面尺寸应在合理范围内尽可能大一些，并且其质量不能太小；滑块4的尺寸选择主要使导轨的结构紧凑，运行平稳，宽度的选择需要根据正反牙滚珠丝杠的位置而定，其宽度太大会使滑块的整体质量增加，加大正反牙滚珠丝杠的负载；太小则不能保证正反牙滚珠丝杠和滑块的螺纹配合，高度的确定只需使滑块在正反牙滚珠丝杠上传动平稳即可，高度太小同时传动的螺纹数目少，传动不平稳；太大会使制造时内螺纹孔的长度加大，不易加工且影响精度。
进一步的，所述电机箱与电机的连接处设有减震元件，所述减震元件包括减振弹簧或减振器、或减振棉，用于消除电机产生的振动。
另外，所述测试中点处设有限位开关5，所述限位开关5用于限制发散角测定件的行程。
限位开关5与正反牙滚珠丝杠2中间平面对齐，即可实现控制要求，限位开关与步进电机相连，限位开关5位于滑块4远离光电二极管安装孔1的一侧，两滑块4在返回正反牙滚珠丝杠2中点的过程中，限位开关5在两滑块4即将接触时，反馈到位信号给步进电机，使步进电机停止转动，避免两滑块4在返回中点的瞬间发生碰撞。
请参阅图1，本发明的另一个实施例中，所述导轨件的侧部设有测量件，所述测量件用于测量两个所述发散角测定件的间距。
所述测量件包括刻度尺或容栅传感器，所述刻度尺平行于导轨件的导向方向设置；通过刻度尺获得两个滑块4之间的精确距离。或容栅传感器平行于导轨件的导向方向设置，且所述容栅传感器连接有微处理器，所述微处理器连接有显示器或扬声器，容栅传感器采集两个滑块4之间的精确距离，并传输给微处理器，微处理器通过显示器显示采集的精确距离数据，通过扬声器播放采集的精确距离数据。
进一步的，当所述激光器到导轨之间的距离S确定时，将距离S预设在微处理器中，通过微处理器的处理，可以之间将光束的发散角α输出。
本发明的工作原理：激光器发射光束，两个发散角测定件在导轨件的带动下同步相向或相背运动，当发散角测定件测试的光照强度达到设定值时，发散角测定件停止移动，记录两个发散角测定件之间的距离，此距离即为H，然后间接计算出光束发散角α如下式：
式中，H为两个发散角测定件之间的距离，S为激光器与导轨件之间的距离，可通过移动点光源f来调整其距离，α即为光束的发散角。
需要说明的是，本发明所采用的步进电机、光照传感器均为现有技术的应用，本专业技术人员能够根据相关的描述实现所要达到的功能，或通过相似的技术实现所需完成的技术特性，在这里就不再详细描述。
本领域技术人员在考虑说明书及实施例处的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (10)
1.一种基于摄像头两点测试法的激光器发散角测试装置，其特征在于，包括：
激光器安装部，用于安装激光器；
导轨件，所述导轨件的导向方向垂直于激光器发射光束设置，光束与导轨件的交接点为测试中点；
驱动件和发散角测定件，两个所述发散角测定件与测试中点等距的滑动安装在导轨件上；所述驱动件同步带动两个发散角测定件在导轨件的导向下相向或相背运动，以测试激光器发射光束的光照强度。
2.根据权利要求1所述的基于摄像头两点测试法的激光器发散角测试装置，其特征在于，所述发散角测定件与驱动件电性连接，所述发散角测定件在测试的光照强度达到设定值时反馈信号给驱动件，控制驱动件停止工作。
3.根据权利要求1所述的基于摄像头两点测试法的激光器发散角测试装置，其特征在于，所述发散角测定件包括测试元件、正反牙滚珠丝杠、两个分别螺纹安装在正反牙滚珠丝杠的左旋螺牙、右旋螺牙上的与导轨件滑动配合的滑块，所述正反牙滚珠丝杠的其中一端传动连接驱动件，两个所述测试元件分别设置在两个所述滑块上。
4.根据权利要求3所述的基于摄像头两点测试法的激光器发散角测试装置，其特征在于，所述驱动件包括电机，所述电机通过联轴器连接正反牙滚珠丝杠。
5.根据权利要求3所述的基于摄像头两点测试法的激光器发散角测试装置，其特征在于，所述导轨件包括支撑板、一个或多个安装在支撑板上与所述正反牙滚珠丝杠平行的导轨。
6.根据权利要求1所述的基于摄像头两点测试法的激光器发散角测试装置，其特征在于，所述测试中点处设有限位开关，所述限位开关用于限制发散角测定件的行程。
7.根据权利要求1所述的基于摄像头两点测试法的激光器发散角测试装置，其特征在于，所述激光器安装部包括支架、设置在支架上的激光器安装孔，所述支架安装在基座的一端，基座的另一端安装导轨件。
8.根据权利要求7所述的基于摄像头两点测试法的激光器发散角测试装置，其特征在于，所述基座靠导轨件的一端设有可安装电机的电机箱。
9.根据权利要求8所述的基于摄像头两点测试法的激光器发散角测试装置，其特征在于，所述电机箱与电机的连接处设有减震元件，用于消除电机产生的振动。
10.根据权利要求1所述的基于摄像头两点测试法的激光器发散角测试装置，其特征在于，所述导轨件的侧部设有测量件，所述测量件用于测量两个所述发散角测定件的间距。
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| YAGIZ KAYMAK等: "On Divergence-Angle Efficiency of a Laser Beam in Free-Space Optical Communications for High-Speed Trains", 《IEEE TRANSACTIONS ON VEHICULAR TECHNOLOGY》, vol. 66, no. 9, pages 7677 - 7687, XP011660846, DOI: 10.1109/TVT.2017.2686818 * |
| 王慧: "双探头激光发散角的测量方法", 《科技创新与应用》, no. 14, pages 39 - 40 * |
| 马冠恩: "对固体激光器激光光斑中心和光束发散角检测方法探讨", 《数字化用户》, no. 42, pages 263 * |
| 马占兴等: "《橡胶机械设计》", 30 June 1984, pages: 78 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112945521B (zh) | 2023-06-20 |
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Legal Events
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