CN202630909U

CN202630909U - 光敏线阵旋转扫描激光探测器

Info

Publication number: CN202630909U
Application number: CN 201220246615
Authority: CN
Inventors: 梁友明
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-05-29
Filing date: 2012-05-29
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2022-05-29

Abstract

本实用新型公开一种光敏线阵旋转扫描激光探测器，其主要由支承框架、旋转机构、法兰盘、至少一个光敏线阵单元、主控制单元和供电单元组成。由于激光探测器的探测平面由光敏线阵单元旋转时在与轴线垂直的平面上的圆周运动轨迹构成，有效探测范围是以光敏线阵单元的长度为半径的圆形面积。因此本实用新型能够用少量的光敏器件便能在较大范围内检测激光照射光斑。

Description

光敏线阵旋转扫描激光探测器

技术领域

本实用新型涉及激光探测领域，具体涉及一种光敏线阵旋转扫描激光探测器。

背景技术

目前，激光探测器的检测范围完全取决于激光探测器上光敏器件的数量和光敏器件的排布形式。光敏器件需要均匀且按一定规律地固定在激光探测器的检测范围，即光敏器件形成激光探测器的检测范围上的检测像素点。如需要检测出大小为m×n的矩形范围时，需要选用m×n个光敏器件，并让这m×n个光敏器件呈矩阵分布。这种静态激光探测器结构虽然能够确保激光探测器检测的可靠性，但耗费较多的光敏元件，从而造成激光探测器的成本增加；另外，数量过多的光敏器件部件使得激光探测器的电路变得复杂、也使得激光探测器的检修变得异常困难。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种光敏线阵旋转扫描激光探测器，其能够用少量的光敏器件便能在较大范围内检测激光照射光斑。

为解决上述问题，本实用新型所设计的一种光敏线阵旋转扫描激光探测器，主要由支承框架、旋转机构、法兰盘、至少一个光敏线阵单元、主控制单元和供电单元组成。其中，供电单元与旋转机构、光敏线阵单元和主控制单元电连接。旋转机构安装在支承框架上；法兰盘则固定在旋转机构的旋转轴的前端，且法兰盘的中心线与旋转轴的轴心线重合，法兰盘随着旋转轴旋转。主控制单元包括主控电路板、微处理器、霍尔开关和永久磁钢；主控电路板固定在旋转机构上，并跟随旋转机构一并旋转；微处理器和霍尔开关焊接在主控电路板上；永久磁钢则悬置固定在主控电路板后方的支承框架上；永久磁钢固定在霍尔开关随主控电路板旋转时的圆周运动轨迹的任意一点的相对位置上，当霍尔开关随着主控电路板旋转而接近永久磁钢时，霍尔开关打开；当霍尔开关随着主控电路板旋转而远离永久磁钢时，霍尔开关关闭；霍尔开关的输出端与微处理器的信号输入端相连。每个光敏线阵单元包括长条状的采集电路板和焊接在采集电路板上的n个光敏管，其中n＞1；上述n个光敏管沿采集电路板的长度方向呈直线排列；上述采集电路板安装在法兰盘前端并通过排线与主控电路板相连接；每个光敏线阵单元的延伸方向与法兰盘的径向一致；光敏线阵单元的受光面即所有光敏管均朝向法兰盘的轴向前方；焊接在采集电路板首端的第一个光敏管的中心点与法兰盘的中心重合；当法兰盘随着旋转轴旋转时，光敏线阵单元亦随之旋转，光敏线阵单元的运动轨迹在其安装平面上形成一个与旋转轴线垂直的圆盘状探测平面，其有效探测范围是以光敏线阵单元的长度为半径的圆形面积。

上述方案中，设置在同一个光敏线阵单元上的光敏管的个数最好介于16～256之间，即16≤n≤256。

上述方案中，安装在法兰盘前端的光敏线阵单元的个数最好为2～18个，且这些光敏线阵单元在圆周上呈均匀分布，即每2个光敏线阵单元之间的夹角相同。

上述方案中，所述主控制单元还包括一线阵选择器；每个光敏线阵单元采集电路板上的串行输出端口均与线阵选择器的输入端口相连，线阵选择器的输出端口与微处理器的串行输入端口相连。

上述方案中，每个光敏线阵单元上设有的光敏管的个数均相同。

与现有技术相比，本实用新型具有如下特点：

1、有效探测面积远远超过静态探测，可以节省大量的光敏器件和控制电路，成本低廉；

2、受光方向与LED发光方向相反，不会受到LED光照干扰，无须区分屏幕图象和激光照射光斑。

3、直接取得圆心角和圆心距等定位参数，无须进行复杂的图象处理。

附图说明

图1为一种光敏线阵旋转扫描激光探测器的侧视图。

图2为一种光敏线阵旋转扫描激光探测器的正视图。

图3为另一种光敏线阵旋转扫描激光探测器的正视图。

图中标号：1、支承框架；2、旋转机构；3、法兰盘；4、光敏线阵单元；4-1、采集电路板；4-2、光敏管；5、主控制单元；5-1、主控电路板；5-2、霍尔开关；5-3、永久磁钢；6、供电单元。

具体实施方式

一种光敏线阵旋转扫描激光探测器，主要由支承框架1、旋转机构2、法兰盘3、至少一个光敏线阵单元4、主控制单元5和供电单元6组成。供电单元6与旋转机构2、光敏线阵单元4和主控制单元5电连接。旋转机构2安装在支承框架1上；法兰盘3则固定在旋转机构2的旋转轴的前端，且法兰盘3的中心线与旋转轴的轴心线重合，法兰盘3随着旋转轴旋转。主控制单元5包括主控电路板5-1、微处理器、霍尔开关5-2和永久磁钢5-3；主控电路板5-1固定在旋转机构2上，并跟随旋转机构2一并旋转；微处理器和霍尔开关5-2焊接在主控电路板5-1上；永久磁钢5-3则悬置固定在主控电路板5-1后方的支承框架1上；永久磁钢5-3可以固定在霍尔开关5-2随主控电路板5-1旋转时的圆周运动轨迹的任意一点的相对位置上，然后在软件初始化校准定位时会自动记下永久磁钢5-3的位置或者角度，霍尔开关5-2的作用是提供一个周期信号。当霍尔开关5-2随着主控电路板5-1旋转而接近永久磁钢5-3时，霍尔开关5-2打开；当霍尔开关5-2随着主控电路板5-1旋转而远离永久磁钢5-3时，霍尔开关5-2关闭；霍尔开关5-2的输出端与微处理器的信号输入端相连。

每个光敏线阵单元4包括长条状的采集电路板4-1和焊接在采集电路板4-1上的n个光敏管4-2，其中n＞1；上述n个光敏管4-2沿采集电路板4-1的长度方向呈直线排列；上述光敏线阵单元4安装在法兰盘3前端并通过排线与主控电路板5-1相连接；每个光敏线阵单元4的延伸方向与法兰盘3的径向一致；光敏线阵单元4的受光面即所有光敏管4-2均朝向法兰盘3的轴向前方；焊接在采集电路板4-1首端的第一个光敏管4-2的中心点与法兰盘3的中心重合；当法兰盘3随着旋转轴旋转时，光敏线阵单元4亦随之旋转，光敏线阵单元4的运动轨迹在其安装平面上形成一个与旋转轴线垂直的圆盘状探测平面，其有效探测范围是以光敏线阵单元4的长度为半径的圆形面积。

光敏管4-2的数量与探测范围的半径相关，范围越大，分辨率越高，需要的光敏管4-2越多，在本实用新型优选实施例中，设置在同一个光敏线阵单元4上的光敏管4-2的个数介于16～256之间，即16≤n≤256。如当光敏线阵单元4的光敏管4-2数量定为128个，光敏管4-2规格为宽度2mm贴片封装，并采用密集排列安装时，此激光探测器的探测圆面积直径为128×2×2=512mm，可分辨的激光照射光斑的直径不大于2mm。而当采用128个宽度为3mm的光敏管4-2并密集排列安装时，探测的圆面积直径可达128×2×3=768mm，但是可分辨的激光束直径也变为不小于3mm。

本实用新型所采用的光敏线阵单元4的数量与扫描间隔时间相关。其中扫描间隔、转速、光敏线阵单元4数量这三者之间的关系如下：①光敏线阵数量=1/转速÷扫描间隔；②扫描间隔=1/（转速×光敏线阵数量）。在转速不变的情况下，线阵越多，扫描间隔越短，对激光束持续时间的要求也相应降低。因此，在本实用新型中，法兰盘3前端安装的光敏线阵单元4的个数可以为1个，参见图1和图2。但为了让光敏线阵单元4在探测范围内覆盖得更为全面，以提高激光的探测可靠性，在本实用新型优选实施例中，法兰盘3前端安装的光敏线阵单元4的个数应为2～18个，且这些光敏线阵单元4在圆周上呈均匀分布，即每2个光敏线阵单元4之间的夹角相同。当法兰盘3上安装的光敏线阵单元4的个数超过1个即为2个或2个以上时，所述主控制单元5还包括一线阵选择器；每个光敏线阵单元4采集电路板4-1上的串行输出端口均与线阵选择器的输入端口相连，线阵选择器的输出端口与微处理器的串行输入端口相连。当法兰盘3上安装的光敏线阵单元4的个数超过1个时，每个光敏线阵单元4上焊接的光敏管4-2的个数可以相同也可以不相同。靠近圆心的内圈由于线阵排列趋于密集，因此一定间隔的光敏线阵单元4的内圈光敏管4-2可以不焊接，由于各个光敏线阵单元4的输出信号之间是或的关系，因此光敏线阵单元4上少焊一些光敏管4-2的结果和少安装一整条光敏线阵单元4的结果是一样的，不会影响到微处理器的算法结构；在本实用新型优选实施例中，每个光敏线阵单元4上设有的光敏管4-2的个数均相同。

本实用新型的工作原理是：激光探测器的探测平面由光敏线阵单元4旋转时在与轴线垂直的平面上的圆周运动轨迹构成，有效探测范围是以光敏线阵单元4的长度为半径的圆形面积。它们的工作过程简述如下：探测器启动后，法兰盘3随着旋转轴在外力带动下旋转，光敏线阵单元4和主控制单元5亦随着法兰盘3旋转。霍尔开关5-2在光敏线阵单元4转到与永久磁钢5-3相对时送出周同步信号，主控制单元5根据周同步信号和安装初始化时设定的初始圆心角计算出每个采集点的定时和圆心角，并在每个采集点准时送出角同步信号。角同步信号的下降沿将所有光敏管4-2的光照状态锁入采集电路板4-1的采集电路。然后微处理器启动光敏线阵单元4的读进程，高速读回采集电路上锁存的光照状态数据。如果没有发现激光照射的信号，微处理器对于读回的数据不作任何处理；如果发现有激光照射的信号，微处理器则根据当前的圆心角，以及被激光照射的光敏管4-2的圆心距计算其直角坐标，或者用查表方式取回事先计算好的对应直角坐标。

Claims

1.光敏线阵旋转扫描激光探测器，其特征在于：主要由支承框架（1）、旋转机构（2）、法兰盘（3）、至少一个光敏线阵单元（4）、主控制单元（5）和供电单元（6）组成；其中，

供电单元（6）与旋转机构（2）、光敏线阵单元（4）和主控制单元（5）电连接；

旋转机构（2）安装在支承框架（1）上；法兰盘（3）则固定在旋转机构（2）的旋转轴的前端，且法兰盘（3）的中心线与旋转轴的轴心线重合，法兰盘（3）随着旋转轴旋转；

主控制单元（5）包括主控电路板（5-1）、微处理器、霍尔开关（5-2）和永久磁钢（5-3）；主控电路板（5-1）固定在旋转机构（2）上，并跟随旋转机构（2）一并旋转；微处理器和霍尔开关（5-2）焊接在主控电路板（5-1）上；永久磁钢（5-3）则悬置固定在主控电路板（5-1）后方的支承框架（1）上；永久磁钢（5-3）固定在霍尔开关（5-2）随主控电路板（5-1）旋转时的圆周运动轨迹的任意一点的相对位置上，当霍尔开关（5-2）随着主控电路板（5-1）旋转而接近永久磁钢（5-3）时，霍尔开关（5-2）打开；当霍尔开关（5-2）随着主控电路板（5-1）旋转而远离永久磁钢（5-3）时，霍尔开关（5-2）关闭；霍尔开关（5-2）的输出端与微处理器的信号输入端相连；

每个光敏线阵单元（4）包括长条状的采集电路板（4-1）和焊接在采集电路板（4-1）上的n个光敏管（4-2），其中n＞1；上述n个光敏管（4-2）沿采集电路板（4-1）的长度方向呈直线排列；采集电路板（4-1）安装在法兰盘（3）前端并通过排线与主控电路板（5-1）相连接；每个光敏线阵单元（4）的延伸方向与法兰盘（3）的径向一致；光敏线阵单元（4）的受光面即所有光敏管（4-2）均朝向法兰盘（3）的轴向前方；焊接在采集电路板（4-1）首端的第一个光敏管（4-2）的中心点与法兰盘（3）的中心重合；当法兰盘（3）随着旋转轴旋转时，光敏线阵单元（4）亦随之旋转，光敏线阵单元（4）的运动轨迹在其安装平面上形成一个与旋转轴线垂直的圆盘状探测平面。

2.根据权利要求1所述的光敏线阵旋转扫描激光探测器，其特征在于：设置在同一个光敏线阵单元（4）上的光敏管（4-2）的个数介于16～256之间，即16≤n≤256。

3.根据权利要求1或2所述的光敏线阵旋转扫描激光探测器，其特征在于：上述方案中，安装在法兰盘（3）前端的光敏线阵单元（4）的个数最好为2～18个，且这些光敏线阵单元（4）在圆周上呈均匀分布，即每2个光敏线阵单元（4）之间的夹角相同。

4.根据权利要求3所述的光敏线阵旋转扫描激光探测器，其特征在于：所述主控制单元（5）还包括一线阵选择器；每个光敏线阵单元（4）采集电路板（4-1）上的串行输出端口均与线阵选择器的输入端口相连，线阵选择器的输出端口与微处理器的串行输入端口相连。

5.根据权利要求3所述的光敏线阵旋转扫描激光探测器，其特征在于：每个光敏线阵单元（4）上设有的光敏管（4-2）的个数均相同。