CN115128977A - 一种激光光斑位置监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种激光光斑位置监测系统，包括激光光斑位置传感器单元、信号处理单元、MCU单元、通信单元以及供电单元，所述激光光斑位置传感器单元用于将接收到的光斑位置信息转换为电信号；所述信号处理单元，用于将所述激光光斑位置传感器单元转换得到的电信号转换为MCU单元可处理的电压信号；所述MCU单元，用于将所述信号处理单元得到的电压信号转换为数字信号，并通过运算将光斑位置信息转换为坐标信息；所述通信单元，用于将运算得到的坐标信息交互给外部设备。本发明能够实现激光光斑位置监测，消除漂移现象，同时还能对温度引起的误差以及其他光源干扰进行补偿，有效提高激光光斑位置监测的精准性。
Description
技术领域
本发明涉及激光领域，具体是一种激光光斑位置监测系统。
背景技术
目前市面上使用的激光光斑位置监测系统主要以进口为主、外国企业掌握了核心研发技术，对于国内需要激光光斑位置监测方面的应用极其不便，并且在许多领域极其受限制；目前，普遍采用硬件方案实现光斑位置计算，这种方法测量有很多缺点，比如容易产生漂移显现、受温度影响较大、无法补偿误差、成本高等。为此，急需一种自主研发，具备较高精度的激光光斑位置监测系统。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明提供了一种激光光斑位置监测系统，解决现有激光光斑位置监测过程中容易产生漂移现象，且受温度影响较大，无法补偿误差以及成本较高等问题。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：
一种激光光斑位置监测系统，包括激光光斑位置传感器单元、信号处理单元、MCU单元、通信单元以及供电单元，所述激光光斑位置传感器单元用于将接收到的光斑位置信息转换为电信号；
所述信号处理单元，用于将所述激光光斑位置传感器单元转换得到的电信号转换为MCU单元可处理的电压信号；
所述MCU单元，用于将所述信号处理单元得到的电压信号转换为数字信号，并通过运算将光斑位置信息转换为坐标信息；
所述通信单元，用于将运算得到的坐标信息交互给外部设备；
所述供电单元，用于为激光光斑位置传感器单元、MCU单元、信号处理单元以及通信单元供电。
进一步地，作为优选技术方案，所述激光光斑位置传感器单元包括组成阵列的7个相同激光光斑位置传感器，用于接收不同位置激光光斑位置信息，并将接收到的位置信息转换为电信号。
进一步地，作为优选技术方案，所述信号处理单元包括信号切换单元和信号调理单元，所述信号切换单元用于切换7个激光光斑位置传感器，并将每个激光光斑位置传感器接收到信号分别送入信号调理单元进行信号处理；所述信号调理单元用于将激光光斑位置传感器单元接收到的电信号进行UI变换、滤波放大处理，并最终转换成MCU可处理的电压信号。
进一步地，作为优选技术方案，所述信号切换单元包括第一多路复用器IC1、第三多路复用器IC3以及若干滤波电容，所述第一多路复用器IC1和第三多路复用器IC3用于切换7路激光光斑位置传感器转换后的电信号，将它们分别送入信号调理单元。
进一步地，作为优选技术方案，所述信号调理单元包括低噪声放大器IC5、电压基准芯片IC6以及外围匹配电路，所述低噪声放大器IC5及其外围匹配电路用于将激光光斑位置传感器转换后的电信号转换为电压信号，所述电压基准芯片IC6用于产生基准电压并为转换电路提供参考基准。
进一步地，作为优选技术方案，所述通信单元包括无线通讯单元和有线通讯单元，所述无线通讯单元用于将运算得到的坐标信息通过电磁波发送给其他接收设备使用，所述有线通讯单元用于将运算得到的坐标信息通过通讯线缆发送给其他接收设备使用。
进一步地，作为优选技术方案，所述无线通讯单元包括2.4GHz无线通信模块CZ4、电容C37以及电容C38，所述2.4GHz无线收发模块CZ4用于将有线通讯信号转换成无线电磁波信号，并发送给其他单元接收，所述电容C37和电容C38为模块滤波电容。
进一步地，作为优选技术方案，所述有线通讯单元包括专用485芯片U1、TVS二极管D1以及外围匹配电路，所述专用485芯片U1用于将TTL电平信号转换为485电平信号，所述TVS二极管D1用于保护专用485芯片U1。
进一步地，作为优选技术方案，还包括显示单元，所述显示单元包括显示屏P1以及外围匹配电路。
进一步地，作为优选技术方案，所述供电单元包括12V电池包以及外接DC12V电源系统。
本发明相比于现有技术，具有以下有益效果是：
1、本发明通过采用激光光斑位置传感器单元、信号处理单元、MCU单元、通信单元以及供电单元组成的系统来计算激光光斑位置，先比于现有激光光斑位置监测系统，本发明的硬件结构更简单，硬件成本更低。
2、本发明通过采用激光光斑位置传感器单元、信号处理单元、MCU单元、通信单元来实现激光光斑位置监测，能够消除漂移现象，同时还能对温度引起的误差以及其他光源干扰进行补偿，有效提高激光光斑位置监测的精准性。
附图说明
图1为本发明的MCU单元的组成结构图；
图2为本发明的激光光斑位置传感器单元的组成结构图；
图3为本发明的信号切换单元的组成结构图；
图4为本发明的信号调理单元的组成结构图；
图5为本发明的无线通讯单元的组成结构图；
图6为本发明的有线通讯单元的组成结构图；
图7为本发明的显示单元的组成结构图；
图8为本发明的供电单元的组成结构图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
如图1所示，本发明较佳实施例所示的一种激光光斑位置监测系统，包括激光光斑位置传感器单元、信号处理单元、MCU单元、通信单元以及供电单元，所述激光光斑位置传感器单元用于将接收到的光斑位置信息转换为电信号；
所述信号处理单元，用于将所述激光光斑位置传感器单元转换得到的电信号转换为MCU单元可处理的电压信号；
所述MCU单元，用于将所述信号处理单元得到的电压信号转换为数字信号，并通过运算将光斑位置信息转换为坐标信息；
所述通信单元，用于将运算得到的坐标信息交互给外部设备；
所述供电单元，用于为激光光斑位置传感器单元、MCU单元、信号处理单元以及通信单元供电。
如图1所示，本实施例的MCU单元包括IC2及其外围电路组成，IC2采用STM32F103C8T6，IC2用于实现整个模块的逻辑控制、坐标运算、显示控制以及通讯控制等功能，电容C10、C11、C18、C6、C2为芯片滤波电容，Y1为晶体，为IC2提供适中基准，C1、C5、R1为Y1匹配电容电阻，CZ1为IC2编程接口。
如图2所示，本实施例的激光光斑位置传感器单元包括组成阵列的7个相同激光光斑位置传感器，具体为PSD1-PSD7，PSD1-PSD7用于接收激光光斑位置信息，将位置信息转换为电信号，电容C7、C8、C9、C13、C14、C15、C16用于电源滤波。
本实施例的信号处理单元包括信号切换单元和信号调理单元，信号切换单元用于切换7个激光光斑位置传感器，并将每个激光光斑位置传感器接收到信号分别送入信号调理单元进行信号处理；信号调理单元用于将激光光斑位置传感器单元接收到的电信号进行UI变换、滤波放大处理，并最终转换成MCU可处理的电压信号。
具体地，如图3所示，本实施例的信号切换单元包括第一多路复用器IC1、第三多路复用器IC3以及滤波电容C3、C4、C12、C17，第一多路复用器IC1和第三多路复用器IC3用于切换7路激光光斑位置传感器转换后的电信号，将它们分别送入信号调理单元，电容C3、C4、C12、C17用于电源滤波。本实施例中，第一多路复用器IC1、第三多路复用器IC3均采用ADG707。
如图4所示，本实施例的信号调理单元包括低噪声放大器IC5、电压基准芯片IC6以及外围匹配电路，低噪声放大器IC5以及由R3、R4、R8、R9、C26、C27、C33、C34组成的外围匹配电路用于将激光光斑位置传感器转换后的电信号转换为电压信号，电压基准芯片IC6用于产生基准电压并为转换电路提供参考基准，电容C41、C44、C45、C42用于电源滤波。本实施例中，低噪声放大器IC5采用AD8646，电压基准芯片IC6采用REF5030IDR。
本实施例的通信单元包括无线通讯单元和有线通讯单元，无线通讯单元用于将运算得到的坐标信息通过电磁波发送给其他接收设备使用，有线通讯单元用于将运算得到的坐标信息通过通讯线缆发送给其他接收设备使用。
具体地，如图5所示，本实施例的无线通讯单元包括2.4GHz无线通信模块CZ4、电容C37以及电容C38，2.4GHz无线收发模块CZ4用于将有线通讯信号转换成无线电磁波信号，并发送给其他单元接收，电容C37和电容C38为模块滤波电容。2.4GHz无线收发模块CZ4可以采用型号为E28-2G4T27SX的模块。
如图6所示，本实施例的有线通讯单元包括专用485芯片U1、TVS二极管D1以及外围匹配电路，专用485芯片U1用于将TTL电平信号转换为485电平信号，TVS二极管D1用于保护专用485芯片U1。其中，专用485芯片U1采用SP3485，TVS二极管D1采用SM712，电容C32为芯片电源滤波电容，R7为485电路匹配电阻，CZ3为对外通讯接口。
如图7所示，本实施例还包括显示单元，所述显示单元包括显示屏P1以及外围匹配电路，P1为0.96寸OLED显示屏，C28、C31、C43、C46、R12为外围匹配电容电阻。
如图8所示，本实施例的供电单元包括IC4及其外围电路组成，IC4采用XC6214，将输入电压变换成3.3V电压给其他单元供电，C19、C20、C21、C22、C25、C23、C24为滤波电容。
本实施例的供电单元优选采用12V电池包和外接DC12V电源系统组成。
如上所述，可较好地实现本发明。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种激光光斑位置监测系统，其特征在于，包括激光光斑位置传感器单元、信号处理单元、MCU单元、通信单元以及供电单元，所述激光光斑位置传感器单元用于将接收到的光斑位置信息转换为电信号；
所述信号处理单元，用于将所述激光光斑位置传感器单元转换得到的电信号转换为MCU单元可处理的电压信号；
所述MCU单元，用于将所述信号处理单元得到的电压信号转换为数字信号，并通过运算将光斑位置信息转换为坐标信息；
所述通信单元，用于将运算得到的坐标信息交互给外部设备；
所述供电单元，用于为激光光斑位置传感器单元、MCU单元、信号处理单元以及通信单元供电。
2.根据权利要求1所述的一种激光光斑位置监测系统，其特征在于，所述激光光斑位置传感器单元包括组成阵列的7个相同激光光斑位置传感器，用于接收不同位置激光光斑位置信息，并将接收到的位置信息转换为电信号。
3.根据权利要求2所述的一种激光光斑位置监测系统，其特征在于，所述信号处理单元包括信号切换单元和信号调理单元，所述信号切换单元用于切换7个激光光斑位置传感器，并将每个激光光斑位置传感器接收到信号分别送入信号调理单元进行信号处理；所述信号调理单元用于将激光光斑位置传感器单元接收到的电信号进行UI变换、滤波放大处理，并最终转换成MCU可处理的电压信号。
4.根据权利要求3所述的一种激光光斑位置监测系统，其特征在于，所述信号切换单元包括第一多路复用器IC1、第三多路复用器IC3以及若干滤波电容，所述第一多路复用器IC1和第三多路复用器IC3用于切换7路激光光斑位置传感器转换后的电信号，将它们分别送入信号调理单元。
5.根据权利要求4所述的一种激光光斑位置监测系统，其特征在于，所述信号调理单元包括低噪声放大器IC5、电压基准芯片IC6以及外围匹配电路，所述低噪声放大器IC5及其外围匹配电路用于将激光光斑位置传感器转换后的电信号转换为电压信号，所述电压基准芯片IC6用于产生基准电压并为转换电路提供参考基准。
6.根据权利要求1所述的一种激光光斑位置监测系统，其特征在于，所述通信单元包括无线通讯单元和有线通讯单元，所述无线通讯单元用于将运算得到的坐标信息通过电磁波发送给其他接收设备使用，所述有线通讯单元用于将运算得到的坐标信息通过通讯线缆发送给其他接收设备使用。
7.根据权利要求6所述的一种激光光斑位置监测系统，其特征在于，所述无线通讯单元包括2.4GHz无线通信模块CZ4、电容C37以及电容C38，所述2.4GHz无线收发模块CZ4用于将有线通讯信号转换成无线电磁波信号，并发送给其他单元接收，所述电容C37和电容C38为模块滤波电容。
8.根据权利要求7所述的一种激光光斑位置监测系统，其特征在于，所述有线通讯单元包括专用485芯片U1、TVS二极管D1以及外围匹配电路，所述专用485芯片U1用于将TTL电平信号转换为485电平信号，所述TVS二极管D1用于保护专用485芯片U1。
9.根据权利要求1所述的一种激光光斑位置监测系统，其特征在于，还包括显示单元，所述显示单元包括显示屏P1以及外围匹配电路。
10.根据权利要求1所述的一种激光光斑位置监测系统，其特征在于，所述供电单元包括12V电池包以及外接DC12V电源系统。
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