CN113048917A - 一种基于几何光学的半导体激光仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于几何光学的半导体激光仪，包括遮光外壳，所述遮光外壳内设有开口向前的检测槽，所述检测槽左壁内连通设有第三滑动槽，所述第三滑动槽顶壁上转动连接有第一螺纹轴；本发明采用光的直线传播技术并利用半导体激光器件和感光元件发射和获取光线，再利用编码器检测检测板转动的角度从而获取物体光滑表面的倾斜度，在忽略中间过程计算过程的同时得到得到精确的数值，减少处理器的计算量降低对硬件的要求，增加可靠性，还将整个的检测过程设置在检测槽内，在检测过程中将检测槽封闭，并通过保险装置对检测过程以及托板的移动过程进行控制，避免外界光线对测量过程产生干扰。

Description

一种基于几何光学的半导体激光仪

技术领域

本发明涉及半导体激光器件技术领域，具体为一种基于几何光学的半导体激光仪。

背景技术

半导体激光器又称激光二极管，是用半导体材料作为工作物质的激光器。其具有效率高、体积小、重量轻且价格低等优点。由于发射出记得激光光束较为集中，并且光线是沿直线传播的，因此半导体激光器用来检测物体光滑表面的水平度是很好的选择，但是现在市面上用来检测水平度的方式大致有塞尺测量、液平面测量、水平仪测量、激光平面干涉仪和打表测量这几类。

但是都存在自身的缺陷，比如塞尺测量的进度不高，检测效率低；

液平面法测量时间长，受温度影响大；水平仪测量费时、费力、调整时间长，数据处理程序繁琐；打表测量效率较低，而激光平面干涉仪常用于光学车间、实验室、计量室等场所，对于环境要求较高，周围光线会影响到检测结果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于几何光学的半导体激光仪，用于克服现有技术中的上述缺陷。

根据本发明的一种基于几何光学的半导体激光仪，包括遮光外壳，所述遮光外壳内设有开口向前的检测槽，所述检测槽左壁内连通设有第三滑动槽，所述第三滑动槽顶壁上转动连接有第一螺纹轴，所述第一螺纹轴上螺纹连接有第一移动块，所述第一移动块右侧面固设有第一连接块，所述第一连接块右侧面固设有第二连接块，所述第二连接块内设有第二转动腔，所述第二转动腔内转动连接有贯穿所述第二连接块外侧面的第二转动轴，所述第二转动轴前后末端固设有位置对称的安装板，所述安装板右侧固设有第三连接块，所述第三连接块内设有第三转动腔，所述第三转动腔左壁上固设有第二电机，所述第二电机右侧面安装有贯穿所述第三连接块右侧面的第三转动轴，所述第三转动轴右侧末端固设有检测板，所述检测板底面内安装有三角排列的半导体激光器件，所述检测板底面内紧密排列有感光元件，所述第一连接块内设有能够检测所述检测板转动角度的检测装置，所述检测槽右壁上固设有固定块，所述固定块左侧面固设有第四连接块，所述第四连接块内设有第四滑动槽，所述第四滑动槽内滑动连接有移动板，所述移动板左侧面固设有贯穿所述第四连接块左侧面的第一连接杆，所述第一连接杆与所述检测板右侧面转动连接，所述移动板右侧面与所述第四滑动槽右壁之间通过第一弹簧固定连接，所述第四滑动槽右壁内安装有电磁铁，所述第三滑动槽下方的所述检测槽左壁内连通设有第一滑动槽，所述第一滑动槽内滑动连接有延伸至所述检测槽内的托板，所述遮光外壳内设有能够带动所述托板移动的移动装置，所述第三滑动槽和所述第一滑动槽之间设有能够确保托板以后再进行检测工作的保险装置。

可选地，所述检测装置包括设置于所述第一连接块内的第四转动腔，所述第四转动腔左壁上安装有一号编码器，所述一号编码器右侧面安装有延伸至所述第二转动腔内的第四转动轴，所述第四转动腔内的所述第四转动轴上固设有二号齿轮，所述一号编码器后方的所述第四转动腔左壁上安装有二号编码器，所述二号编码器右侧面安装有第五转动轴，所述第五转动轴右侧末端固设有与所述二号齿轮啮合的三号齿轮，所述第四转动轴右侧末端固设有一号锥齿轮，所述第二转动轴上固设有与所述一号锥齿轮啮合的二号锥齿轮，所述第二电机后壁上安装有三号编码器，所述三号编码器前侧面安装有第六转动轴，所述第六转动轴前端固设有三号锥齿轮，所述第三转动轴上固设有与所述三号锥齿轮啮合的四号锥齿轮，所述第四转动腔顶壁上安装有处理器。

可选地，所述移动装置包括连通设置于所述检测槽右壁内且与所述第一滑动槽位置对称的第二滑动槽，所述第二滑动槽右壁上固设有滑轨，所述托板右侧面固设有与所述滑轨滑动连接的第一滑块，所述第一滑动槽左侧设有第一转动腔，所述第一转动腔底壁上安装有第一电机，所述第一电机顶面安装有第一转动轴，所述第一转动轴上固设有与所述托板侧面啮合的一号齿轮。

可选地，所述保险装置包括第五转动腔，所述第一转动轴向上延伸至所述第五转动腔内，所述第一转动轴顶端固设有第二螺纹轴，所述第二螺纹轴上螺纹连接有第二移动块，所述第五转动腔左壁内连通设有第一滑道，所述第一滑道内滑动连接有与所述第二移动块固定连接的第二滑块，所述第一螺纹轴向下延伸至所述第五转动腔内且在所述第一螺纹轴底端固设有延伸轴，所述延伸轴外套有与所述延伸轴滑动连接的移动环，所述移动环左侧面与所述第二移动块右侧面之间通过第二连接杆固定连接，所述移动环下方的所述延伸轴外套有四号齿轮，所述延伸轴外侧面设有位置对称的第二滑道，所述第二滑道内滑动连接有与所述四号齿轮固定连接的第三滑块，所述四号齿轮顶面内设有环形滑槽，所述移动环底面固设有左右位置对称且与所述环形滑槽滑动连接的滑动杆，所述第五转动腔底壁上安装有第三电机，所述第三电机顶面安装有第七转动轴，所述第七转动轴顶端固设有能够与所述四号齿轮啮合的五号齿轮。

可选地，所述托板顶面设有防滑垫。

可选地，所述遮光外壳前壁上通过合页转动连接有挡光板，所述挡光板后侧面与所述遮光外壳前侧面之间通过左右位置对称的第二弹簧。

可选地，所述遮光外壳顶面安装有显示器。

可选地，所述第二转动轴上安装有防滑套。

本发明的有益效果是：

第一，本发明利用半导体激光器件发出射光并在物体光滑表面反射后利用感光元件进行感应，通过前后、左右两个方向的角度的调整能够使得检测板与物体光滑表面平行，然后利用编码器获取检测板转动的角度从而获取物体光滑表面的倾斜度，能够通过编码器直接获取物体表面倾斜度，并且由于编码器的特性能够忽略测量中间过程的数值，减少计算过程和计算时间并且得到精确的数值；

第二，本发明还将整个的检测过程设置在检测槽内，在检测过程中将检测槽封闭，避免外界光线对测量过程产生干扰，其次还设有能够移动的托板，将物体放在托板上就能够自动进入检测槽内检测，并且通过保险装置对检测过程以及托板的移动过程进行控制，只有当托板移动到检测槽内后才会触发检测板的移动，避免在在检测槽还没有封闭仍然有外部光源进入检测槽时就开始检测，极大程度上减少了外部因素的干扰。

附图说明

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；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。

图1是本发明的一种基于几何光学的半导体激光仪的结构示意图；

图2是图1中遮光外壳处内部结构示意图；

图3是图2中A-A处结构示意图；

图4是图2中第一连接块处结构示意图；

图5是图4中B-B处结构示意图；

图6是图2中保险装置处结构示意图；

图7是图2中第四连接块处结构示意图；

图8是图2中C-C处结构示意图。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

参照图1-8，根据本发明的实施例的一种基于几何光学的半导体激光仪，包括遮光外壳11，所述遮光外壳11内设有开口向前的检测槽13，所述检测槽13左壁内连通设有第三滑动槽16，所述第三滑动槽16顶壁上转动连接有第一螺纹轴18，所述第一螺纹轴18上螺纹连接有第一移动块17，所述第一移动块17右侧面固设有第一连接块35，所述第一连接块35右侧面固设有第二连接块41，所述第二连接块41内设有第二转动腔42，所述第二转动腔42内转动连接有贯穿所述第二连接块41外侧面的第二转动轴57，所述第二转动轴57前后末端固设有位置对称的安装板43，所述安装板43右侧固设有第三连接块33，所述第三连接块33内设有第三转动腔45，所述第三转动腔45左壁上固设有第二电机44，所述第二电机44右侧面安装有贯穿所述第三连接块33右侧面的第三转动轴46，所述第三转动轴46右侧末端固设有检测板32，所述检测板32底面内安装有三角排列的半导体激光器件34，所述检测板32底面内紧密排列有感光元件，所述第一连接块35内设有能够检测所述检测板32转动角度的检测装置101，所述检测槽13右壁上固设有固定块30，所述固定块30左侧面固设有第四连接块31，所述第四连接块31内设有第四滑动槽75，所述第四滑动槽75内滑动连接有移动板77，所述移动板77左侧面固设有贯穿所述第四连接块31左侧面的第一连接杆78，所述第一连接杆78与所述检测板32右侧面转动连接，所述移动板77右侧面与所述第四滑动槽75右壁之间通过第一弹簧76固定连接，所述第四滑动槽75右壁内安装有电磁铁74，所述第三滑动槽16下方的所述检测槽13左壁内连通设有第一滑动槽80，所述第一滑动槽80内滑动连接有延伸至所述检测槽13内的托板24，所述遮光外壳11内设有能够带动所述托板24移动的移动装置102，所述第三滑动槽16和所述第一滑动槽80之间设有能够确保托板24以后再进行检测工作的保险装置103。

优选地，所述检测装置101包括设置于所述第一连接块35内的第四转动腔39，所述第四转动腔39左壁上安装有一号编码器37，所述一号编码器37右侧面安装有延伸至所述第二转动腔42内的第四转动轴40，所述第四转动腔39内的所述第四转动轴40上固设有二号齿轮38，所述一号编码器37后方的所述第四转动腔39左壁上安装有二号编码器50，所述二号编码器50右侧面安装有第五转动轴51，所述第五转动轴51右侧末端固设有与所述二号齿轮38啮合的三号齿轮52，所述第四转动轴40右侧末端固设有一号锥齿轮53，所述第二转动轴57上固设有与所述一号锥齿轮53啮合的二号锥齿轮54，所述第二电机44后壁上安装有三号编码器49，所述三号编码器49前侧面安装有第六转动轴58，所述第六转动轴58前端固设有三号锥齿轮48，所述第三转动轴46上固设有与所述三号锥齿轮48啮合的四号锥齿轮47，所述第四转动腔39顶壁上安装有处理器36，当第二转动轴57转动后通过二号锥齿轮54带动一号锥齿轮53转动，一号锥齿轮53带动第四转动轴40转动，第四转动轴40在一号编码器37内转动后得到第二转动轴57的旋转角度并将信号传递给处理器36，第四转动轴40转动后通过二号齿轮38带动三号齿轮52转动，三号齿轮52带动第五转动轴51在二号编码器50内转动同样能够测得第二转动轴57的转动角度并发送至处理器36内，在处理器36内将二号编码器50和一号编码器37测得的两个信号对比进行确认，第三转动轴46带动检测板32转动的同时也会通过四号锥齿轮47带动三号锥齿轮48转动，三号锥齿轮48带动第六转动轴58在三号编码器49内转动同样测得检测板32转动的角度，并与第二电机44控制第三转动轴46旋转的角度进行对比确认，一号编码器37和三号编码器49能够检测两个方向的倾斜角度从而得到物体光滑表面的倾斜度。

优选地，所述移动装置102包括连通设置于所述检测槽13右壁内且与所述第一滑动槽80位置对称的第二滑动槽27，所述第二滑动槽27右壁上固设有滑轨29，所述托板24右侧面固设有与所述滑轨29滑动连接的第一滑块28，所述第一滑动槽80左侧设有第一转动腔21，所述第一转动腔21底壁上安装有第一电机22，所述第一电机22顶面安装有第一转动轴23，所述第一转动轴23上固设有与所述托板24侧面啮合的一号齿轮20，第一电机22启动后通过第一转动轴23带动一号齿轮20转动，一号齿轮20转动后带动托板24前后移动，同时第一滑块28会在滑轨29内滑动，托板24移动能够带动待检测的物体移动至检测槽13内进行检测。

优选地，所述保险装置103包括第五转动腔19，所述第一转动轴23向上延伸至所述第五转动腔19内，所述第一转动轴23顶端固设有第二螺纹轴60，所述第二螺纹轴60上螺纹连接有第二移动块62，所述第五转动腔19左壁内连通设有第一滑道59，所述第一滑道59内滑动连接有与所述第二移动块62固定连接的第二滑块61，所述第一螺纹轴18向下延伸至所述第五转动腔19内且在所述第一螺纹轴18底端固设有延伸轴67，所述延伸轴67外套有与所述延伸轴67滑动连接的移动环73，所述移动环73左侧面与所述第二移动块62右侧面之间通过第二连接杆63固定连接，所述移动环73下方的所述延伸轴67外套有四号齿轮70，所述延伸轴67外侧面设有位置对称的第二滑道68，所述第二滑道68内滑动连接有与所述四号齿轮70固定连接的第三滑块69，所述四号齿轮70顶面内设有环形滑槽71，所述移动环73底面固设有左右位置对称且与所述环形滑槽71滑动连接的滑动杆72，所述第五转动腔19底壁上安装有第三电机65，所述第三电机65顶面安装有第七转动轴66，所述第七转动轴66顶端固设有能够与所述四号齿轮70啮合的五号齿轮64，第一转动轴23转动后带动第二螺纹轴60转动，同时由于第二滑块61受到第一滑道59的限制会导致第二移动块62上下移动，第二移动块62通过第二连接杆63带动移动环73上下移动，移动环73通过滑动杆72带动四号齿轮70向下移动使得四号齿轮70与五号齿轮64内啮合，此时第三电机65启动后能够通过第七转动轴66带动五号齿轮64转动，五号齿轮64通过四号齿轮70打动延伸轴67转动，延伸轴67带动第一螺纹轴18转动。

优选地，所述托板24顶面设有防滑垫25，防滑垫25能够避免物体在测量过程中发生滑动。

优选地，所述遮光外壳11前壁上通过合页15转动连接有挡光板14，所述挡光板14后侧面与所述遮光外壳11前侧面之间通过左右位置对称的第二弹簧12。

优选地，所述遮光外壳11顶面安装有显示器81。

优选地，所述第二转动轴57上安装有防滑套55，防滑套55能够阻止41发生第二连接块41移动。

初始状态时，托板24位于检测槽13外，挡光板14打开将检测槽13露出，第二弹簧12处于伸长状态，四号齿轮70与五号齿轮64处于不啮合状态，电磁铁74不启动，第一弹簧76处于伸长状态。

当需要进行表面倾斜度检测工作时，电磁铁74启动吸引移动板77向右移动，移动板77通过第一连接杆78带动检测板32向右移动，检测板32向右移动后第二连接块41与第二转动轴57发生转动，确保第一连接块35、第二连接块41、安装板43、第三连接块33、检测板32、第四连接块31和固定块30处于同一水平高度，然后将物体放置在防滑垫25上，然后第一电机22启动通过一号齿轮20带动托板24向后移动进入检测槽13内，当托板24向后移动后挡光板14会在第二弹簧12的作用下带动挡光板14转动将检测槽13关闭，当第一电机22启动带动托板24向后移动的同时会带动四号齿轮70向下移动与五号齿轮64啮合，此时第三电机65启动后能够带动第一螺纹轴18转动，第一螺纹轴18转动后能够带动第一移动块17向下移动，第一移动块17通过第一连接块35带动第二连接块41向下移动，此时第二连接块41会通过第二转动轴57带动第三连接块33发生倾斜，第三连接块33带动检测板32发生左右倾斜，同时检测板32带动第一连接杆78向左移动配合倾斜，并且第二电机44启动后通过第三转动轴46带动检测板32发生前后方向的倾斜，检测板32在两个方向倾斜后能够使得检测板32的底面与物体光滑表面为平行状态；

当检测板32在倾斜过程中，检测板32上的半导体激光器件34发出的射光照射在物体光滑表面然后发生反射照射在检测板32底面并触发安装在检测板32底面的感光元件发出信号，当感光元件发出信号则说明此时半导体激光器件34发出的射光没有回到半导体激光器件34处，意味着此时检测板32的底面与物体光滑表面不是平行状态，而当感光元件没有发出信号则意味着半导体激光器件34发出的射光反射重新射向半导体激光器件34，因此不会触发感光元件，也意味着此时检测板32底面与物体光滑表面呈水平状态，通过一号编码器37和三号编码器49测得的检测板32在两个方向上的倾斜角度能够获得物体光滑表面的倾斜度，并将结果通过显示器81显示；

测量完成后，第一电机22再次启动带动托板24向前移动，半导体激光器件34向前移动时将挡光板14顶开转动使得托板24能够带动物体向前移动至检测槽13外，方便取出。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于几何光学的半导体激光仪，包括遮光外壳，其特征在于：所述遮光外壳内设有开口向前的检测槽，所述检测槽左壁内连通设有第三滑动槽，所述第三滑动槽顶壁上转动连接有第一螺纹轴，所述第一螺纹轴上螺纹连接有第一移动块，所述第一移动块右侧面固设有第一连接块，所述第一连接块右侧面固设有第二连接块，所述第二连接块内设有第二转动腔，所述第二转动腔内转动连接有贯穿所述第二连接块外侧面的第二转动轴，所述第二转动轴前后末端固设有位置对称的安装板，所述安装板右侧固设有第三连接块，所述第三连接块内设有第三转动腔，所述第三转动腔左壁上固设有第二电机，所述第二电机右侧面安装有贯穿所述第三连接块右侧面的第三转动轴，所述第三转动轴右侧末端固设有检测板，所述检测板底面内安装有三角排列的半导体激光器件，所述检测板底面内紧密排列有感光元件，所述第一连接块内设有能够检测所述检测板转动角度的检测装置，所述检测槽右壁上固设有固定块，所述固定块左侧面固设有第四连接块，所述第四连接块内设有第四滑动槽，所述第四滑动槽内滑动连接有移动板，所述移动板左侧面固设有贯穿所述第四连接块左侧面的第一连接杆，所述第一连接杆与所述检测板右侧面转动连接，所述移动板右侧面与所述第四滑动槽右壁之间通过第一弹簧固定连接，所述第四滑动槽右壁内安装有电磁铁，所述第三滑动槽下方的所述检测槽左壁内连通设有第一滑动槽，所述第一滑动槽内滑动连接有延伸至所述检测槽内的托板，所述遮光外壳内设有能够带动所述托板移动的移动装置，所述第三滑动槽和所述第一滑动槽之间设有能够确保托板以后再进行检测工作的保险装置。

2.根据权利要求1所述的一种基于几何光学的半导体激光仪，其特征在于：所述检测装置包括设置于所述第一连接块内的第四转动腔，所述第四转动腔左壁上安装有一号编码器，所述一号编码器右侧面安装有延伸至所述第二转动腔内的第四转动轴，所述第四转动腔内的所述第四转动轴上固设有二号齿轮，所述一号编码器后方的所述第四转动腔左壁上安装有二号编码器，所述二号编码器右侧面安装有第五转动轴，所述第五转动轴右侧末端固设有与所述二号齿轮啮合的三号齿轮，所述第四转动轴右侧末端固设有一号锥齿轮，所述第二转动轴上固设有与所述一号锥齿轮啮合的二号锥齿轮，所述第二电机后壁上安装有三号编码器，所述三号编码器前侧面安装有第六转动轴，所述第六转动轴前端固设有三号锥齿轮，所述第三转动轴上固设有与所述三号锥齿轮啮合的四号锥齿轮，所述第四转动腔顶壁上安装有处理器。

3.根据权利要求1所述的一种基于几何光学的半导体激光仪，其特征在于：所述移动装置包括连通设置于所述检测槽右壁内且与所述第一滑动槽位置对称的第二滑动槽，所述第二滑动槽右壁上固设有滑轨，所述托板右侧面固设有与所述滑轨滑动连接的第一滑块，所述第一滑动槽左侧设有第一转动腔，所述第一转动腔底壁上安装有第一电机，所述第一电机顶面安装有第一转动轴，所述第一转动轴上固设有与所述托板侧面啮合的一号齿轮。

4.根据权利要求1所述的一种基于几何光学的半导体激光仪，其特征在于：所述保险装置包括第五转动腔，所述第一转动轴向上延伸至所述第五转动腔内，所述第一转动轴顶端固设有第二螺纹轴，所述第二螺纹轴上螺纹连接有第二移动块，所述第五转动腔左壁内连通设有第一滑道，所述第一滑道内滑动连接有与所述第二移动块固定连接的第二滑块，所述第一螺纹轴向下延伸至所述第五转动腔内且在所述第一螺纹轴底端固设有延伸轴，所述延伸轴外套有与所述延伸轴滑动连接的移动环，所述移动环左侧面与所述第二移动块右侧面之间通过第二连接杆固定连接，所述移动环下方的所述延伸轴外套有四号齿轮，所述延伸轴外侧面设有位置对称的第二滑道，所述第二滑道内滑动连接有与所述四号齿轮固定连接的第三滑块，所述四号齿轮顶面内设有环形滑槽，所述移动环底面固设有左右位置对称且与所述环形滑槽滑动连接的滑动杆，所述第五转动腔底壁上安装有第三电机，所述第三电机顶面安装有第七转动轴，所述第七转动轴顶端固设有能够与所述四号齿轮啮合的五号齿轮。

5.根据权利要求1所述的一种基于几何光学的半导体激光仪，其特征在于：所述托板顶面设有防滑垫。

6.根据权利要求1所述的一种基于几何光学的半导体激光仪，其特征在于：所述遮光外壳前壁上通过合页转动连接有挡光板，所述挡光板后侧面与所述遮光外壳前侧面之间通过左右位置对称的第二弹簧。

7.根据权利要求1所述的一种基于几何光学的半导体激光仪，其特征在于：所述遮光外壳顶面安装有显示器。

8.根据权利要求1所述的一种基于几何光学的半导体激光仪，其特征在于：所述第二转动轴上安装有防滑套。

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