CN114383539B - 一种激光分束与折叠光路系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种激光分束与折叠光路系统，包括：折叠光路安装底座、透反镜安装底座、透反镜支架、透反镜压紧板、平面镜安装底座、平面镜安装支架及平面镜压紧板，透反镜可以实现对激光束的分束，多平面镜组合可以实现光路的折叠。本发明用于基于激光与机器视觉的空间位姿测量系统光路设计，实现基准激光分束，并在有限空间范围内增大激光光程，提高系统角度测量分辨率。
Description
技术领域
本发明属于激光测量与机器视觉技术领域，具体涉及一种激光分束与折叠光路系统。
背景技术
激光测量技术是一种应用十分广泛的非接触的测量技术，广泛应用于几何量测量、无损检测等领域。
在几何量测量领域，激光由于良好的其能量集中性与方向准直性，常被用于几何量(如角度、位移等)测量的基准，在测量的过程中常需要对激光束进行分光，对分光后的激光成像信息及光程信息进行处理即可获取相关被测几何量信息。由于设备空间尺寸的限制，在不改变光程的前提下尽可能减小设备空间尺寸成为设备研发过程中的主要问题。
本发明可以很好地解决设备空间尺寸限制问题，在不改变光程条件下实现设备的小型化设计。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种激光分束与折叠光路系统，实现基准激光分束，并在有限空间范围内增大激光光程，提高系统角度测量分辨率。
本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：
一种激光分束与折叠光路系统，其特征在于：包括光学元件安装底座、透反镜安装支架、屏幕安装支架及平面镜安装支架，所述光学元件安装底座包括基准面及定位端面；所述基准面与定位端面、在空间上相互垂直并在其形成的空间内并排放置有45°透反镜支架安装底板及45°平面镜支架安装底板；所述基准面与定位端面在空间上相互垂直并在其形成的空间内放置有屏幕安装支架；所述基准面与定位端面、在空间上相互垂直并在其形成的空间内放置45°平面镜支架安装底板；所述基准面与定位端面在空间上相互垂直并在其形成的空间内放置45°平面镜支架安装底板；基准面与定位端面在空间上相互垂直并在其形成的空间内放置屏幕安装支架；
所述45°透反镜支架底板中间设置有定位槽，透反镜安装支架通过螺纹孔与45°透反镜支架底板固紧配合；所述45°平面镜支架底板、中间有定位槽，平面镜安装支架通过螺纹孔分别与45°平面镜支架底板固紧配合；
透反镜、平面镜及屏幕分别固定安装在透反镜安装支架、平面镜安装支架、屏幕安装支架上。
而且，所述透反镜安装支架、屏幕安装支架及平面镜安装支架内均螺纹连接有压紧板，所述压紧板分别压紧透反镜、平面镜及屏幕。
而且，所述螺纹孔的个数为3～5个，且均匀分布于所述定位槽内。
本发明的优点和有益效果为：
1、本发明的激光分束与折叠光路系统，旨在不改变基准光束在空间位姿测量系统中光程大小的前提下，尽可能减小设备的尺寸，透反镜可以实现对激光束的分束，多平面镜组合可以实现光路的折叠。
2、本发明的激光分束与折叠光路系统，可以在有限空间范围内起到增大光程的作用，提高空间位姿测量系统的角度测量精度。
3、本发明的激光分束与折叠光路系统，可以有效减小空间位姿测量系统的外形尺寸，使设备更加小型化和便携化。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的光学元件安装底座结构示意图；
图3为本发明的45°镜面支架安装底板结构示意图；
图4为本发明的透反镜安装支架结构示意图；
图5为本发明的压紧板结构示意图；
图6为本发明的平面镜安装支架结构示意图；
图7为本发明的屏幕安装支架结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
一种激光分束与折叠光路系统，其创新之处在于：包括光学元件安装底座1、透反镜安装支架3、屏幕安装支架4及平面镜安装支架5。
光学元件安装底座1包括基准面1-1、1-3、1-7、1-9、1-11及定位端面1-2、1-4、1-5、1-6、1-8、1-10、1-12；所述基准面1-1与定位端面1-2、1-5在空间上相互垂直并在其形成的空间内并排放置有45°透反镜支架安装底板2-1及45°平面镜支架安装底板2-2，起到空间六自由度约束作用；
所述基准面1-7与定位端面1-6在空间上相互垂直并在其形成的空间内放置有屏幕安装支架4-1，起到空间五自由度约束作用；
所述基准面1-9与定位端面1-8、1-10在空间上相互垂直并在其形成的空间内放置45°平面镜支架安装底板2-3，起到空间六自由度约束作用，并进行定位；
所述基准面1-11与定位端面1-12在空间上相互垂直并在其形成的空间内放置45°平面镜支架安装底板2-4，起到空间五自由度约束作用；
基准面1-3与定位端面1-4在空间上相互垂直并在其形成的空间内放置屏幕安装支架4-2，起到空间五自由度约束作用。
所述45°透反镜支架底板2-1中间设置有定位槽6，透反镜安装支架3通过螺纹孔与45°透反镜支架底板2-1固紧配合；所述45°平面镜支架底板2-2、2-3、2-4中间有定位槽6，平面镜安装支架5通过螺纹孔分别与45°平面镜支架底板2-2、2-3、2-4固紧配合，螺纹孔的个数为3～5个，且均匀分布于所述定位槽6内；透反镜、平面镜及屏幕分别固定安装在透反镜安装支架3、平面镜安装支架5、屏幕安装支架4上。
透反镜安装支架3、屏幕安装支架4及平面镜安装支架5内均螺纹连接有压紧板，所述压紧板分别压紧透反镜、平面镜及屏幕。
本发明的工作原理为：
激光从安装在透反镜安装支架3的透反镜入射，反射激光光束投射在安装在屏幕安装支架4-1的屏幕上；透射激光光束投射在安装在平面镜安装支架5-1的平面镜上；屏幕上的反射光束投影被后续的图像传感器进一步处理，而进入平面镜上的透射光束，继续反射；激光光束发生第一次90°转折；
继而，该光束投射到安装在平面镜安装支架5-2的平面镜上，发生第二次90°转折；
接着，该光束投射到安装在平面镜安装支架5-3的平面镜上，发生第三次90°转折；
最后，光束投射到安装在屏幕安装支架4-2的屏幕上，被后续的图像传感器进一步处理。
整个系统中，透反镜分束后的两束激光(反射激光光束和透射激光光束)，激光性质相同，但是在空间上传播的路径不同，被屏幕接收的时间本身存在先后差异，考虑到光速很大，因此可以忽略此差异，认为两束激光同时透影成像。根据两个屏幕上激光投影位置的情况就能得出该光路系统的空间位姿。
尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。
Claims (1)
1.一种激光分束与折叠光路系统，其特征在于：包括光学元件安装底座（1）、透反镜安装支架（3）、屏幕安装支架（4）及平面镜安装支架（5），所述屏幕安装支架（4）包括第一屏幕安装支架（4-1）及第二屏幕安装支架（4-2），所述平面镜安装支架（5）包括第一平面镜安装支架（5-1）、第二平面镜安装支架（5-2）及第三平面镜安装支架（5-3），所述光学元件安装底座（1）包括第一基准面（1-1）、第二基准面（1-3）、第三基准面（1-7）、第四基准面（1-9）、第五基准面（1-11）及第一定位端面（1-2）、第二定位端面（1-4）、第三定位端面（1-5）、第四定位端面（1-6）、第五定位端面（1-8）、第六定位端面（1-10）、第七定位端面（1-12）；所述第一基准面（1-1）与第一定位端面（1-2）、第三定位端面（1-5）在空间上相互垂直并在其形成的空间内并排放置有45°透反镜支架安装底板（2-1）及第一45°平面镜支架安装底板（2-2）；所述第三基准面（1-7）与第四定位端面定位端面（1-6）在空间上相互垂直并在其形成的空间内放置有第一屏幕安装支架（4-1）；所述第四基准面（1-9）与第五定位端面（1-8）、第六定位端面（1-10）在空间上相互垂直并在其形成的空间内放置第二45°平面镜支架安装底板（2-3）；所述第五基准面（1-11）与第七定位端面（1-12）在空间上相互垂直并在其形成的空间内放置第三45°平面镜支架安装底板（2-4）；第二基准面基准面（1-3）与第二定位端面（1-4）在空间上相互垂直并在其形成的空间内放置第二屏幕安装支架（4-2）；
所述45°透反镜支架底板（2-1）中间设置有定位槽（6），透反镜安装支架（3）通过螺纹孔与45°透反镜支架底板（2-1）固紧配合；所述第一45°平面镜支架底板（2-2）、第二45°平面镜支架底板（2-3）、第三45°平面镜支架底板（2-4）中间有定位槽（6），所述第一平面镜安装支架（5-1）、第二平面镜安装支架（5-2）及第三平面镜安装支架（5-3）通过螺纹孔分别与第一45°平面镜支架底板（2-2）、第二45°平面镜支架底板（2-3）、第三45°平面镜支架底板（2-4）固紧配合；
透反镜、平面镜及屏幕分别固定安装在透反镜安装支架（3）、平面镜安装支架（5）、屏幕安装支架（4）上；
所述透反镜安装支架（3）、屏幕安装支架（4）及平面镜安装支架（5）内均螺纹连接有压紧板，所述压紧板分别压紧透反镜、平面镜及屏幕；
所述螺纹孔的个数为3~5个，且均匀分布于所述定位槽（6）内；
激光从安装在透反镜安装支架（3）的透反镜入射，反射激光光束投射在安装在第一屏幕安装支架（4-1）的屏幕上；透射激光光束投射在安装在第一平面镜安装支架（5-1）的平面镜上；屏幕上的反射光束投影被后续的图像传感器进一步处理，而进入平面镜上的透射光束，继续反射；激光光束发生第一次90°转折；
继而，该光束投射到安装在第二平面镜安装支架（5-2）的平面镜上，发生第二次90°转折；
接着，该光束投射到安装在第三平面镜安装支架（5-3）的平面镜上，发生第三次90°转折；
最后，光束投射到安装在第二屏幕安装支架（4-2）的屏幕上，被后续的图像传感器进一步处理；
整个系统中，透反镜分束后的两束激光，包括反射激光光束和透射激光光束，激光性质相同，但是在空间上传播的路径不同，被屏幕接收的时间本身存在先后差异，考虑到光速很大，因此可以忽略此差异，认为两束激光同时透影成像，根据两个屏幕上激光投影位置的情况就能得出该光路系统的空间位姿。
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