CN206906249U - 一种应用在工业在线libs检测中的自动调焦装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种应用在工业在线LIBS检测中的自动调焦装置，包括：电动平移台，布置在传送带一端上方，与传送带垂直，电动平移台一侧沿竖直方向带有导轨，导轨上安装可滑动的滑块，滑块上固定安装一聚焦透镜；反射光学结构，与激光器一侧连接，倾斜设置，布置在聚焦透镜的正上方；飞行时间激光测距模块，通过一飞行时间激光测距传感器测量样品与传感器之间的距离；单片机，连接飞行时间激光测距模块，接收飞行时间激光测距模块发出的数据信号，发出控制信号；电机驱动模块，与单片机连接，将单片机发出的脉冲信号转化为电动平移台步进电机的角位移。本实用新型自动调焦装置实现LIBS技术面向工业在线检测的快速检测需求。
Description
技术领域
本实用新型属于电子技术领域，涉及一种应用在工业在线LIBS检测中的自动调焦装置。
背景技术
激光诱导击穿光谱(Laser Induced Breakdown Spectroscopy,LIBS)技术是近年来新兴的一种物质成分检测技术，通过在样品表面聚焦一束高能量脉冲激光，对样品进行烧蚀并产生等离子体，然后再利用光谱仪检测等离子体的特征光谱，实现对样品成分的定性和定量分析。LIBS技术具有分析速度快、无需样品前处理等优势。正因为LIBS技术的这些优势，使LIBS技术更适合应用在工业在线检测中。在实验室进行LIBS实验时，可以通过调节样品台高度来满足不同高度的样品的聚焦需求，但在工业在线检测中，样品是通过传送带传送至检测区域，传送带的高度不可调。这不利于LIBS技术面向工业在线检测的快速检测需求。
发明内容
为了满足激光诱导击穿光谱技术(LIBS)面向工业在线检测的快速检测需求，本实用新型提供一种应用在工业在线LIBS检测中的自动调焦装置。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种应用在工业在线LIBS检测中的自动调焦装置，包括：
电动平移台，布置在现有传送带一端上方，与传送带垂直，该电动平移台一侧沿竖直方向带有导轨，导轨上安装可滑动的滑块，滑块通过一步进电机传递动力，滑块上固定安装一聚焦透镜，聚焦透镜将激光器发出的激光聚焦后打在待测样品表面；
反射光学结构，与激光器一侧连接，倾斜设置，布置在所述聚焦透镜的上方，将激光器发出的激光反射后垂直打在聚焦透镜上；
飞行时间激光测距模块，通过一飞行时间激光测距传感器测量样品与传感器之间的距离；
单片机，连接所述飞行时间激光测距模块，接收飞行时间激光测距模块发出的数据信号，发出控制信号；
电机驱动模块，与所述单片机连接，将单片机发出的脉冲信号转化为所述电动平移台步进电机的角位移。
进一步，所述飞行时间激光测距传感器安装位置为样品台上方高度H、激光器另一侧距激光器的距离L处，其中H为50cm，L为50cm。
进一步，所述飞行时间激光测距传感器的测量精度为±5mm，测量时间小于30ms。
进一步，所述反射光学结构的倾斜角度为45°。
进一步，所述单片机采用STM32F103ZET6芯片。
进一步，所述滑块在电动位移台导轨的下方极限位置时，聚焦透镜与传送带之间的距离为20cm。
进一步，所述电动平移台的导轨长度为30cm，定位精度为3μm，最长调焦时间为2s。
本实用新型的有益效果：
1、本实用新型自动调焦装置的测距时间小于30ms，电动位移台位移时间最长位移移动时间小于2s，可以实现快速测距、调焦。
2、本实用新型自动调焦装置的飞行时间激光测距传感器的测量精度为±5mm，电动位移台定位精度为3μm，可以实现精确测距、调焦。
3、本实用新型自动调焦装置单片机所选芯片引脚多、内部资源丰富、且体积小，方便将激光器、传送带、光谱仪等控制与该自动调焦系统的控制一起集成到该单片机中。
4、本实用新型自动调焦装置实现LIBS技术面向工业在线检测的快速检测需求。
附图说明
图1本实用新型自动调焦装置的结构示意图；
图2本实用新型自动调焦装置的模块框图；
图3本实用新型自动调焦装置各个模块之间的连接图。
其中：1、单片机，2、飞行时间激光测距模块，3、电机驱动模块，4、电动平移台，5、反射光学结构，6、聚焦透镜，7、激光器，8、传送带。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
参见图1，本实用新型一种应用在工业在线LIBS检测中的自动调焦装置，适用于在激光诱导击穿光谱技术(LIBS)应用在工业在线检测时样品与透镜的自动调焦，包括：电动平移台4、反射光学结构5、飞行时间激光测距模块2、单片机1以及电机驱动模块3，其中电动平移台4布置在现有传送带8一端的竖直方向上，与传送带8垂直，电动平移台4一侧沿竖直方向带有导轨，导轨上安装可滑动的滑块，滑块通过一步进电机传递动力，滑块上固定安装一聚焦透镜6，聚焦透镜6将激光聚焦后打在待测样品表面；
反射光学结构5与激光器7一侧连接，倾斜设置，布置在所述聚焦透镜6的正上方，将激光器7发出的激光反射后垂直打在聚焦透镜6上；参见图2，飞行时间激光测距模块2通过一飞行时间激光测距传感器测量样品与传感器之间的距离；单片机1连接所述飞行时间激光测距模块2，接收飞行时间激光测距模块2发出的数据信号，发出控制信号；电机驱动模块3与所述单片机1连接，将单片机1发出的脉冲信号转化为所述电动平移台4步进电机的角位移。
飞行时间激光测距传感器安装位置为样品台上方高度H、激光器7另一侧距激光器7的距离L处，其中H为50cm，L为50cm。飞行时间激光测距传感器测量的为样品与传感器之间的距离，则50cm减去该距离就是样品的高度。飞行时间激光测距传感器与单片机1之间使用IIC总线通信，参见图3，本实施例中单片机1采用STM32F103ZET6芯片，STM32F103ZET6芯片的时钟SCL与数据线SDA的引脚分别为PB10、PB11。飞行时间激光测距传感器的测量精度为±5mm，测量时间小于30ms。
参见图1，反射光学结构5的倾斜角度为45°，激光器7发出的激光经反射光学结构5反射后垂直打在聚焦透镜6上，经聚焦透镜6聚焦后打在样品表面，聚焦透镜6的焦距为20cm。激光器7与反射光学结构5的位置固定不变，通过控制电动平移台4上的滑块带动聚焦透镜6聚在竖直方向上平移。
STM32F103ZET6芯片对电机驱动模块3发出的控制信号为使能信号ENA、方向信号DIR、脉冲信号PUL。参见图3，使能信号ENA由芯片的PC2引脚引出，该使能信号为脱机信号，当此信号为高电平时驱动器将自动切断电机绕组电流，使电机处于脱机状态。当此信号不连接时默认为无效状态，这时电机绕组通以电流，为电机工作状态；方向信号DIR由PC0引脚引出，该信号决定电机的旋转方向。如果此信号为高电平时，电机顺时针旋转，若此信号无效时，电机逆时针旋转；脉冲信号PUL+由芯片的高级定时器8的CH2发出，PC7引脚引出。电机驱动模块3把芯片发出的脉冲信号转化为电动平移台4步进电机的角位移，驱动器每接收一个脉冲信号PUL，就驱动步进电机旋转一个步距角。
参见图1，当滑块在电动位移台导轨的下方极限位置时，聚焦透镜6与传送带8之间的距离为20cm。电动平移台4的导轨长度为30cm，定位精度为3μm，最长调焦时间为2s，可以确保当样品经传送带8传输到聚焦透镜6下之前完成精准调焦。
本实用新型自动调焦装置的工作过程为，将待测样品放入传送带8上，样品先经过飞行时间激光测距传感器，设传感器测量到的数据为d，该数据为测距模块与样品之间的距离，则样品高度为50-d。以电动位移台导轨的下方极限位置为起点，上方极限位置为终点，建立方向竖直向上的坐标轴，坐标轴的范围为0-30cm；STM32F103ZET6芯片接收到样品的距离信息后，控制电机驱动模块3驱动步进电机传递动力给滑块，滑块带动聚焦透镜6在导轨上移动到电动平移台450-d即：(target_pos)的位置处。聚焦透镜6的当前位置即(current_pos)，首先切断电机驱动模块3的脱机信号，使电动平移台4处于工作状态，当目标位置大于当前位置，即(target_pos>current_pos)时，芯片的PC0输出的方向信号DIR为高电平，使电机旋转方向为正，芯片的PC7输出(target_pos-current_pos/步距角)个脉冲信号PUL，使聚焦透镜6向上移动(target_pos-current_pos)cm，达到目标位置即(target_pos)；当目标位置小于当前位置，即(target_pos>current_pos)时，芯片的PC0不输出方向信号DIR，使电机旋转方向为反，芯片的PC7输出(target_pos-current_pos/步距角)个脉冲信号PUL，使聚焦透镜6向下移动(current_pos-target_pos)cm，到达目标位置即(target_pos)。当调焦完后，激光器7发出的激光经反射光学结构5反射到聚焦透镜6上，在聚焦透镜6的焦点处打在样品上。从而使样品表面单位面积的激光能量最大。
以上发明内容与具体实施方案可实现LIBS在工业在线检测时样品与聚焦透镜6的的自动调焦。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，当不能以此限定本发明实施的范围，凡依本发明所作的等同变化与修饰，都应属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种应用在工业在线LIBS检测中的自动调焦装置，其特征在于，包括：
电动平移台，布置在现有传送带一端上方，与传送带垂直，该电动平移台一侧沿竖直方向带有导轨，导轨上安装可滑动的滑块，滑块通过一步进电机传递动力，滑块上固定安装一聚焦透镜，聚焦透镜将激光器发出的激光聚焦后打在待测样品表面；
反射光学结构，与激光器一侧连接，倾斜设置，布置在所述聚焦透镜的上方，将激光器发出的激光反射后垂直打在聚焦透镜上；
飞行时间激光测距模块，通过一飞行时间激光测距传感器测量样品与传感器之间的距离；
单片机，连接所述飞行时间激光测距模块，接收飞行时间激光测距模块发出的数据信号，发出控制信号；
电机驱动模块，与所述单片机连接，将单片机发出的脉冲信号转化为所述电动平移台步进电机的角位移。
2.根据权利要求1所述的一种应用在工业在线LIBS检测中的自动调焦装置，其特征在于，所述飞行时间激光测距传感器安装位置为样品台上方高度H、激光器另一侧距激光器的距离L处，其中H为50cm，L为50cm。
3.根据权利要求1所述的一种应用在工业在线LIBS检测中的自动调焦装置，其特征在于，所述飞行时间激光测距传感器的测量精度为±5mm，测量时间小于30ms。
4.根据权利要求1所述的一种应用在工业在线LIBS检测中的自动调焦装置，其特征在于，所述反射光学结构的倾斜角度为45°。
5.根据权利要求1所述的一种应用在工业在线LIBS检测中的自动调焦装置，其特征在于，所述单片机采用STM32F103ZET6芯片。
6.根据权利要求1所述的一种应用在工业在线LIBS检测中的自动调焦装置，其特征在于，所述滑块在电动位移台导轨的下方极限位置时，聚焦透镜与传送带之间的距离为20cm。
7.根据权利要求1所述的一种应用在工业在线LIBS检测中的自动调焦装置，其特征在于，所述电动平移台的导轨长度为30cm，定位精度为3μm，最长调焦时间为2s。
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|---|---|---|---|---|
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| CN113210361A (zh) * | 2021-05-27 | 2021-08-06 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 一种自动调焦激光清洗输出装置及输出方法 |
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| CN114264619A (zh) * | 2021-12-20 | 2022-04-01 | 杭州谱育科技发展有限公司 | 自动化检测装置和方法 |
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