CN204963785U - 一种激光轨迹扫描系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种激光轨迹扫描系统，包括感光面板、充电装置、处理器、两轴驱动装置和点激光发射器；感光面板与充电装置电连接；处理器与感光面板和两轴驱动装置连接；点激光发射器通过两轴驱动装置活动设于感光面板的上方。本实用新型可实现高精度扫描。

Description

一种激光轨迹扫描系统

技术领域

本实用新型涉及定位系统领域，具体涉及一种激光轨迹扫描系统。

背景技术

扫描系统在工业中具有广泛的用途，常用于活动部件的轨迹采集记录及控制。

现有技术的扫描系统多采用光学视像系统进行，通过摄像头进行录像或拍摄，然后根据视像信息进行识别计算，从而得出活动部件的活动轨迹。但视像系统的精度并不高，而且很大程度上受摄像头的像素影响。即使提高了摄像头的像素，对视像信息的识别运算也是会产生误差的。上述问题导致了扫描系统的精度始终具有难以突破的瓶颈。

不难看出，现有技术还存在一定的缺陷。

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激光轨迹扫描系统，实现高精度扫描。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种激光轨迹扫描系统，包括感光面板、充电装置、处理器、两轴驱动装置和点激光发射器；感光面板与充电装置电连接；处理器与感光面板和两轴驱动装置连接；点激光发射器通过两轴驱动装置活动设于感光面板的上方。

进一步的，所述感光面板包括导体基板、光敏电阻层、保护玻璃、水平边框、垂直边框、绝缘边框和连接电路；导体基板由导电材料制成，光敏电阻层平铺于绝缘基板之上；保护玻璃覆于光敏电阻呈的表面；水平边框水平挡设于绝缘基板、光敏电阻层和保护玻璃的水平边缘，垂直边框垂直挡设于绝缘基板、光敏电阻层和保护玻璃的垂直边缘，水平边框的内侧均设有一道长形的水平导体，垂直边框的内侧设有一道长形的垂直导体；光敏电阻层、水平导体和垂直导体分别与充电装置电连接；水平边框和垂直边框的对边上设有绝缘边框；水平导体与导体基板之间通过连接电路电连接，垂直导体与导体基板之间通过连接电路电连接，连接电路与处理器连接。

进一步的，所述光敏电阻层为厚度均匀的硒填充层。

进一步的，所述两轴驱动装置包括水平丝杆、垂直丝杆、水平电机、垂直电机、水平平台、垂直平台、水平直线导轨和垂直直线导轨；水平直线导轨水平设于感光面板水平边的外侧，水平丝杆水平设置于感光面板的上方，水平平台与水平丝杆的活动端连接，水平平台的两端与水平直线导轨的滑块连接，水平丝杆与水平电机驱动连接；垂直丝杆与水平丝杆垂直布置，垂直丝杆设于水平平台上，垂直丝杆与垂直电机驱动连接，垂直丝杆的侧方平行设有垂直直线导轨，垂直平台与垂直丝杆的活动端连接且垂直平台与垂直直线导轨的滑块连接；点激光发射器安装于垂直平台上；水平电机和垂直电机分别与处理器连接。

本实用新型所提供的一种激光轨迹扫描系统，具有以下优点：

通过光学和电学的方式实现高精度扫描；

结构简单，能应用于轨迹记录及检测；

扫描的分辨率理论上可达到电荷粒子的级别，灵敏度高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型激光轨迹扫描系统的整体结构示意图。

图2为感光面板的结构示意图。

附图标记说明：

1、感光面板2、点激光发射器

3、水平丝杆4、水平直线导轨

5、水平平台6、垂直平台

7、导体基板8、光敏电阻层

9、保护玻璃10、水平边框

11、水平导体12、连接电路

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例和附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

实施例

请参阅图1和图2，本实用新型公开了一种激光轨迹扫描系统，包括感光面板1、充电装置、处理器、两轴驱动装置和点激光发射器2；感光面板1与充电装置电连接；处理器与感光面板1和驱动装置连接；点激光发射器2通过两轴驱动装置活动设于保护玻璃9的上方。

点激光发射器2对感光面板1进行激光扫描，从而绘画出一个隐形的轨迹记录图，被处理器所识别并保存。使用时可以使驱动装置与外部的活动部件驱动连接，使点激光发射器2能根据外部的活动部件的活动轨迹产生相应的动作。那么外部的活动部件的活动轨迹将在激光轨迹扫描系统中被高精度地记录下来。也可以在处理器中预先设定两轴驱动装置的轨迹，并将活动部件与两轴驱动装置驱动连接，将点激光发射器2应用于检测，在运动轨迹运行的过程中实时高精度地通过检测轨迹来控制两轴驱动装置的运行，进而高精度控制外部活动部件的轨迹动作。

所述感光面板1包括导体基板7、光敏电阻层8、保护玻璃9、水平边框10、垂直边框、绝缘边框和连接电路12；导体基板7由导电材料制成，光敏电阻层8平铺于绝缘基板之上；保护玻璃9覆于光敏电阻呈的表面；水平边框10水平挡设于绝缘基板、光敏电阻层8和保护玻璃9的水平边缘，垂直边框垂直挡设于绝缘基板、光敏电阻层8和保护玻璃9的垂直边缘，水平边框10的内侧均设有一道长形的水平导体11，垂直边框的内侧设有一道长形的垂直导体；光敏电阻层8、水平导体11和垂直导体分别与充电装置电连接；水平边框10和垂直边框的对边上设有绝缘边框；水平导体11与导体基板7之间通过连接电路12电连接，垂直导体与导体基板7之间通过连接电路12电连接，连接电路12与处理器连接。

本实用新型最大的特点是利用光敏电阻层8与水平导体11及垂直导体进行激光扫描的检测，不仅结构简单，而且光敏电阻层8能对极小的位移作出反应，具有极高的灵敏度。光敏电阻层8是能够平滑过渡并作出定位检测的元件，相当于无数个定位检测装置。光敏电阻层8与水平导体11及垂直导体分别组成水平方向上的电容和垂直方向上的电容，通过检测这两个电容的放电情况即可对激光扫描进行精准的定位识别。

位于表层的保护玻璃9主要起保护作用，防止光敏电阻层8受到损伤。光敏电阻层8则是感光面板1的核心，光敏电阻层8在被光照后电阻率会降低，作为优选，光敏电阻层8为厚度均匀的硒填充层。光敏电阻层8与水平导体11及垂直导体分别在水平方向和垂直方向上组成电容，使用前先通过充电装置对光敏电阻层8、水平导体11及垂直导体进行充电，使其表面带有电荷。当激光照射在光敏电阻层8时，相应的点电阻率降低而被导通，电荷经由导体基板7对连接电路12进行放电，处理器则记录放电的情况，并对数据进行计算。

具体的计算符合数学关系：

$C=\frac{Q}{U}$

$C=\frac{\mathrm{\ϵS}}{4\mathrm{\πkd}}$

式中，C为电容的数值，Q为电荷量，U为电容两端的电压，ε为电容中介质的介电常数，S为极板的正对面积，k为静电力常量，d为电容极板的间距。

其中，电压值U、介电常数ε、静电力常量k均可以在设计时进行确定，而激光的光斑尺寸决定了电容极板的正对面积S，因而当进一步确定激光的光斑尺寸时，只要测定电荷量Q即可计算出电容值C，并进而计算出电容的极板间距d。对于本实用新型而言，d即为被激光扫描过的光敏电阻层8上的点到水平导体11及垂直导体的距离，即通过检测并计算即可得出激光光斑点的水平方向及垂直方向上的坐标。

作为优选，所述两轴驱动装置包括水平丝杆3、垂直丝杆、水平电机、垂直电机、水平平台5、垂直平台6、水平直线导轨4和垂直直线导轨；水平直线导轨4水平设于感光面板1水平边的外侧，水平丝杆3水平设置于感光面板1的上方，水平平台5与水平丝杆3的活动端连接，水平平台5的两端与水平直线导轨4的滑块连接，水平丝杆3与水平电机驱动连接；垂直丝杆与水平丝杆3垂直布置，垂直丝杆设于水平平台5上，垂直丝杆与垂直电机驱动连接，垂直丝杆的侧方平行设有垂直直线导轨，垂直平台6与垂直丝杆的活动端连接且垂直平台6与垂直直线导轨的滑块连接；点激光发射器2安装于垂直平台6上；水平电机和垂直电机分别与处理器连接。

水平丝杆3与垂直丝杆分别用于水平与垂直方向上的驱动，使两轴驱动装置所搭载的点激光发射器2能够在水平和纵向两个方向上自由移动，从而产生平面的两轴自由度。

需要说明的是，上述的水平及纵向的方向是为了方便叙述而确定的，实际水平和纵向是相对垂直的两个方向，实际应用中有可能根据需要而将两者互换，在整体设计构思没有脱离本实用新型设计的前提下，仍属于本实用新型的保护范围。

针对两种使用方法，本实用新型的工作原理各有不同：

使用方法一，用于高精度记录外部活动部件的运动轨迹，例如某种机械手在进行某种工件加工时的运动轨迹。此时将外部活动部件与两轴驱动装置驱动连接，使两轴驱动装置能够随外部活动部件的运动而相应地运动，那么两轴驱动装置所搭载的点激光发射器2就会按照相应的运动轨迹对感光面板1进行扫描，处理器会采集并记录活动部件的运动轨迹。

使用方法二，用于运动轨迹的高精度控制。使用时将外部的活动部件与两轴驱动装置驱动连接，使活动部件能根据两轴驱动装置的运动轨迹而产生相应的运动。可以通过程序编写好特定的运动轨迹存储于处理器中，处理器再编译出相应的命令控制水平电机和垂直电机进行相应的运作，以配合使两轴驱动装置产生相应的运动轨迹。此时的激光扫描则与处理器组成一个闭环系统，实时监测运动的轨迹，从而实现高精度的轨迹运动控制。

本实用新型所提供的一种激光轨迹扫描系统，通过光学和电学的方式实现高精度定位。而且结构简单，能应用于轨迹记录及检测。扫描的分辨率理论上可达到电荷粒子的级别，灵敏度高。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (4)

1.一种激光轨迹扫描系统，其特征在于：包括感光面板、充电装置、处理器、两轴驱动装置和点激光发射器；感光面板与充电装置电连接；处理器与感光面板和两轴驱动装置连接；点激光发射器通过两轴驱动装置活动设于感光面板的上方。

2.根据权利要求1所述的激光轨迹扫描系统，其特征在于：所述感光面板包括导体基板、光敏电阻层、保护玻璃、水平边框、垂直边框、绝缘边框和连接电路；导体基板由导电材料制成，光敏电阻层平铺于绝缘基板之上；保护玻璃覆于光敏电阻呈的表面；水平边框水平挡设于绝缘基板、光敏电阻层和保护玻璃的水平边缘，垂直边框垂直挡设于绝缘基板、光敏电阻层和保护玻璃的垂直边缘，水平边框的内侧均设有一道长形的水平导体，垂直边框的内侧设有一道长形的垂直导体；光敏电阻层、水平导体和垂直导体分别与充电装置电连接；水平边框和垂直边框的对边上设有绝缘边框；水平导体与导体基板之间通过连接电路电连接，垂直导体与导体基板之间通过连接电路电连接，连接电路与处理器连接。

3.根据权利要求2所述的激光轨迹扫描系统，其特征在于：所述光敏电阻层为厚度均匀的硒填充层。

4.根据权利要求1所述的激光轨迹扫描系统，其特征在于：所述两轴驱动装置包括水平丝杆、垂直丝杆、水平电机、垂直电机、水平平台、垂直平台、水平直线导轨和垂直直线导轨；水平直线导轨水平设于感光面板水平边的外侧，水平丝杆水平设置于感光面板的上方，水平平台与水平丝杆的活动端连接，水平平台的两端与水平直线导轨的滑块连接，水平丝杆与水平电机驱动连接；垂直丝杆与水平丝杆垂直布置，垂直丝杆设于水平平台上，垂直丝杆与垂直电机驱动连接，垂直丝杆的侧方平行设有垂直直线导轨，垂直平台与垂直丝杆的活动端连接且垂直平台与垂直直线导轨的滑块连接；点激光发射器安装于垂直平台上；水平电机和垂直电机分别与处理器连接。