CN113514958A - 一种超大景深3d线结构光源模组 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超大景深3D线结构光源模组，包括外壳和LD座，其特征在于：还包括非球面镜座，非球面透镜，一字镜座，鲍威尔棱镜，激光二极管，锁环，锁紧顶丝，鲍威尔棱镜位于非球面透镜的右侧，并且非球面透镜位于激光二极管的右侧，LD座通过粘合胶与外壳的内壁固定连接，本发明涉及3D机器视觉技术领域。该超大景深3D线结构光源模组，4个锁紧顶丝均通过螺纹孔与LD座螺纹连接，并且均与激光二极管的表面相接触，定制的鲍威尔棱镜方案，满足激光线的高度均匀性，通过微调激光管锁紧顶丝，确保激光管和非球面透镜精密配合，保证光束指向性，充分利用激光二极管不同方向的输出特性以及优化光线聚焦特性，获得激光线的超大景深。

Description

一种超大景深3D线结构光源模组
技术领域
本发明涉及3D机器视觉领域，尤其涉及一种超大景深3D线结构光源模组。
背景技术
现有实现一字线结构光的技术方案主要有单柱面镜，柱面镜阵列以及衍射光栅等；单柱透镜是早期最常用也是最简单的生成一字线光源的方案，但该模式的光线能量分布呈中心强、两侧逐渐变弱的准高斯分布，均匀性效果较差，严重影响了系统的分辨率和测量精度；柱面镜阵列可以在特定的工作距离上实现较均匀的一字光线，但由于器件比较复杂，加工难度高，以至其价格非常昂贵，而且阵列镜产生光线的均匀性非常依赖工作距离，通用性很差，也一定程度上限制了其在机器视觉领域的应用；使用一维衍射光栅来实现线光源也是比较常用的方式，然而对于机器视觉应用，由于光栅所形成光线是由一系列分散的衍射点连接而成，因此各个衍射点之间不可避免的会发生相互干涉、重叠的现象，导致线上的能量分布呈现较大的锯齿形波动，在成像系统上呈现出严重的噪声，降低系统的测量精度。
发明内容
1、本发明的目的
本发明提出了一种鲍威尔棱镜的设计和加工定制、大景深均匀一字线光学系统的设计、鲍威尔棱镜的精密装调和光学检测。
2、本发明所采用的技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种超大景深3D线结构光源模组，包括外壳和LD座，还包括非球面镜座，非球面透镜，一字镜座，鲍威尔棱镜，激光二极管，锁环，锁紧顶丝，所述鲍威尔棱镜位于非球面透镜的右侧，并且非球面透镜位于激光二极管的右侧，所述LD座通过粘合胶与外壳的内壁固定连接；
所述LD座的上下前后均开设有螺纹孔，所述锁紧顶丝的数量共有4个，并且4个锁紧顶丝均通过螺纹孔与LD座螺纹连接，4个所述锁紧顶丝两两相对，并且均与激光二极管的表面相接触，所述LD座的左侧开设有贯穿至LD座内部的通孔，并且通孔的直径大于激光二极管的直径。
优选的，所述锁环的表面与LD座的内壁螺纹连接，并且锁环的右侧与激光二极管发光头的左侧相接触。
优选的，所述激光二极管发光头的右侧贯穿LD座上的通孔并延伸至LD座的内部，所述激光二极管的引脚端贯穿锁环和LD座并延伸至LD座的外部。
优选的，所述非球面透镜的左侧与非球面镜座内壁的左侧固定连接，并且非球面透镜的顶部与底部分别与非球面镜座内壁的顶部与底部相接触。
优选的，所述鲍威尔棱镜的左侧与一字镜座内壁的左侧固定连接，并且鲍威尔棱镜的顶部与底部分别与一字镜座内壁的顶部与底部相接触。
优选的，所述非球面镜座的表面与LD座内壁的左侧相适配，并且一字镜座的表面与LD座内壁的右侧相适配，所述一字镜座的右侧贯穿LD座并延伸至LD座的外部。
优选的，所述非球面镜座和一字镜座的左侧均开设有透光孔。
3、本发明所采用的有益效果
与现有技术相比具备以下有益效果：
（1）定制的鲍威尔棱镜方案，满足激光线的高度均匀性；
（2）通过微调激光管锁紧顶丝，确保激光管和非球面透镜的精密配合，保证光束指向性；
（3）利用激光器短轴和棱镜柱面方向平行的方式产生一字线激光，获得光线的大景深。
附图说明
图1为本发明结构的剖视图；
图2为本发明结构的爆炸图；
图3为本发明的立体图。
其中：1、LD座，2、非球面镜座，3、非球面透镜，4、一字镜座，5、鲍威尔棱镜，6、激光二极管，7、锁环，8、锁紧顶丝，9、外壳，10、通孔。
具体实施方式
下面结合本发明实例中的附图，对本发明实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。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
下面将结合附图对本发明实例作进一步地详细描述。
请参阅图1-3，本发明实施例提供一种技术方案：一种超大景深3D线结构光源模组，包括外壳9和LD座1，参阅图2和图3，外壳9包括主体、左盖和右盖，还包括非球面镜座2，非球面透镜3，一字镜座4，鲍威尔棱镜5，激光二极管6，锁环7，锁紧顶丝8，鲍威尔棱镜5位于非球面透镜3的右侧，并且非球面透镜3位于激光二极管6的右侧，LD座1通过粘合胶与外壳9的内壁固定连接；
LD座1的上下前后均开设有螺纹孔，锁紧顶丝8的数量共有4个，上下两个锁紧顶丝8能够控制激光二极管6上下运动，前后两个锁紧顶丝8能够控制激光二极管6前后运动，从而使激光二极管6能够与非球面镜3同心，并且4个锁紧顶丝8均通过螺纹孔与LD座1螺纹连接，4个锁紧顶丝8两两相对，并且均与激光二极管6的表面相接触，LD座1的左侧开设有贯穿至LD座1内部的通孔10，并且通孔10的直径大于激光二极管6的直径。
本发明中，锁环7的表面与LD座1的内壁螺纹连接，4个锁紧顶丝8能够防止激光二极管6上下或前后运动，锁环7能够防止激光二极管6左右运动，从而对激光二极管6进行定位，并且锁环7的右侧与激光二极管6发光头的左侧相接触。
本发明中，激光二极管6发光头的右侧贯穿LD座1上的通孔10并延伸至LD座1的内部，激光二极管6的引脚端贯穿锁环7和LD座1并延伸至LD座1的外部。
本发明中，非球面透镜3的左侧与非球面镜座2内壁的左侧固定连接，并且非球面透镜3的顶部与底部分别与非球面镜座2内壁的顶部与底部相接触。
本发明中，鲍威尔棱镜5的左侧与一字镜座4内壁的左侧固定连接，并且鲍威尔棱镜5的顶部与底部分别与一字镜座4内壁的顶部与底部相接触。
本发明中，非球面镜座2的表面与LD座1内壁的左侧相适配，并且一字镜座4的表面与LD座1内壁的右侧相适配，一字镜座4的右侧贯穿LD座1并延伸至LD座1的外部。
本发明中，非球面镜座2和一字镜座4的左侧均开设有透光孔。
组装时，将非球面透镜3组装在非球面镜座2内，组装成非球面透镜小组件；将鲍威尔棱镜5组装在一字镜座4内，组装成一字镜小组件；将激光二极管6安插进LD座1左侧的通孔10内，并将锁环7拧进LD座1内对激光二极管6进行预锁紧，然后将4个锁紧顶丝8拧进LD座1内，对激光二极管6进行预顶紧；将非球面透镜小组件组装置LD座1内，并调整焦距至制定距离，然后通过调整锁紧顶丝8，控制激光二极管6上下前后运动，使激光二极管6和非球面透镜3同心，保证激光指向性满足要求，然后将一字镜小组件组装至LD座1内，并调整安装角度至激光线满足要求，最后锁紧锁环7，将激光二极管6固定，上述步骤完成后的组件整体装至外壳9内部，并点胶固定。
选用先进的鲍威尔棱镜技术方案来实现均匀的一字线激光；通过优化光学系统设计，来获得较大的景深结构，满足非平面物体的精确测量和检测；定制鲍威尔棱镜方案，确保棱镜的划线均匀性满足使用要求。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种超大景深3D线结构光源模组，包括外壳（9）和LD座（1），其特征在于：还包括非球面镜座（2），非球面透镜（3），一字镜座（4），鲍威尔棱镜（5），激光二极管（6），锁环（7），锁紧顶丝（8），所述鲍威尔棱镜（5）位于非球面透镜（3）的右侧，并且非球面透镜（3）位于激光二极管（6）的右侧，所述LD座（1）通过粘合胶与外壳（9）的内壁固定连接；
所述LD座（1）的上下前后均开设有螺纹孔，所述锁紧顶丝（8）的数量共有4个，并且4个锁紧顶丝（8）均通过螺纹孔与LD座（1）螺纹连接，4个所述锁紧顶丝（8）两两相对，并且均与激光二极管（6）的表面相接触，所述LD座（1）的左侧开设有贯穿至LD座（1）内部的通孔（10），并且通孔（10）的直径大于激光二极管（6）的直径。
2.根据权利要求1所述的超大景深3D线结构光源模组，其特征在于：所述锁环（7）的表面与LD座（1）的内壁螺纹连接，并且锁环（7）的右侧与激光二极管（6）发光头的左侧相接触。
3.根据权利要求1所述的超大景深3D线结构光源模组，其特征在于：所述激光二极管（6）发光头的右侧贯穿LD座（1）上的通孔（10）并延伸至LD座（1）的内部，所述激光二极管（6）的引脚端贯穿锁环（7）和LD座（1）并延伸至LD座（1）的外部。
4.根据权利要求1所述的超大景深3D线结构光源模组，其特征在于：所述非球面透镜（3）的左侧与非球面镜座（2）内壁的左侧固定连接，并且非球面透镜（3）的顶部与底部分别与非球面镜座（2）内壁的顶部与底部相接触。
5.根据权利要求1所述的超大景深3D线结构光源模组，其特征在于：所述鲍威尔棱镜（5）的左侧与一字镜座（4）内壁的左侧固定连接，并且鲍威尔棱镜（5）的顶部与底部分别与一字镜座（4）内壁的顶部与底部相接触。
6.根据权利要求1所述的超大景深3D线结构光源模组，其特征在于：所述非球面镜座（2）的表面与LD座（1）内壁的左侧相适配，并且一字镜座（4）的表面与LD座（1）内壁的右侧相适配，所述一字镜座（4）的右侧贯穿LD座（1）并延伸至LD座（1）的外部。
7.根据权利要求1所述的超大景深3D线结构光源模组，其特征在于：所述非球面镜座（2）和一字镜座（4）的左侧均开设有透光孔。
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