CN207798027U - 垂直度检测装置及垂直度检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种垂直度检测装置及垂直度检测系统，涉及激光测量技术领域，该垂直度检测装置包括激光器、二维调整架、透明片和扩束镜，透明片的两个平行面的平行度小于设定阈值；激光器和扩束镜同轴设置，透明片设置于激光器和扩束镜之间；待测样品固定在二维调整架上，透明片的一个平行面与待测样品的检测面紧密接触；激光器发出的激光穿透透明片的两个平行面进入扩束镜，经扩束镜扩束放大后射出。本实用新型提供的垂直度检测装置及垂直度检测系统，可以简化操作过程，缩短检测时间，提高检测效率。

Description

垂直度检测装置及垂直度检测系统

技术领域

本实用新型涉及激光测量技术领域，尤其是涉及一种垂直度检测装置及垂直度检测系统。

背景技术

激光模组是一种能发射激光的装置。激光模组在设计和生产过程中，常常对光束的同轴度有要求，而光束的同轴度就对激光模组的各个机械件的设计制作提出了较高的要求。如何快速地检测外协加工的机械件，将筛选出的合格的配件用到生产上，将直接决定生产的效率和最终产品质量。

目前在检测垂直度方面通常采用光隙法或手动打表法等传统的垂直度检测方法，而这些方法的操作过程均比较繁琐，费时又费力，特别是对于大批量生产部件的检测，传统手段更是无能为力。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种垂直度检测装置及垂直度检测系统，以简化操作过程，缩短检测时间，提高检测效率。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种垂直度检测装置，包括激光器、二维调整架、透明片和扩束镜，所述透明片的两个平行面的平行度小于设定阈值；

所述激光器和所述扩束镜同轴设置，所述透明片设置于所述激光器和所述扩束镜之间；待测样品固定在所述二维调整架上，所述透明片的一个平行面与所述待测样品的检测面紧密接触；

所述激光器发出的激光穿透所述透明片的两个平行面进入所述扩束镜，经所述扩束镜扩束放大后射出。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述激光器、所述透明片和所述扩束镜竖直设置；

所述待测样品固定在所述二维调整架上方，所述透明片的中心落在所述检测面上，且所述透明片伸出所述二维调整架以及所述待测样品外。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述垂直度检测装置还包括设置在所述扩束镜上方的反射镜，所述反射镜用于调整从所述扩束镜射出的激光的射出角度。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述激光器、所述透明片和所述扩束镜水平设置。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述垂直度检测装置还包括电机；所述电机与所述激光器连接，用于带动所述激光器旋转。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述扩束镜的放大倍率大于100。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述激光器包括固体激光器、半导体激光器、气体激光器或染料激光器。

结合第一方面及上述任一种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述垂直度检测装置还包括设置有柜门的柜体；所述激光器、所述二维调整架、所述透明片和所述扩束镜均设置在所述柜体内；所述柜体的一个侧面设置有供激光射出的开口。

第二方面，本实用新型实施例还提供一种垂直度检测系统，包括如上述第一方面及其任一种可能的实施方式所述的垂直度检测装置，还包括光屏，所述光屏用于接收所述垂直度检测装置发出的激光。

结合第二方面，本实用新型实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述垂直度检测系统还包括CCD摄像机和上位机，所述上位机与所述CCD摄像机连接；

所述CCD摄像机用于拍摄所述光屏接收的激光光斑的位置图像；所述上位机用于获取所述位置图像，并显示与所述位置图像对应的垂直度检测结果。

本实用新型实施例带来了以下有益效果：

本实用新型实施例中，垂直度检测装置包括激光器、二维调整架、透明片和扩束镜，透明片的两个平行面的平行度小于设定阈值；激光器和扩束镜同轴设置，透明片设置于激光器和扩束镜之间；待测样品固定在二维调整架上，透明片的一个平行面与待测样品的检测面紧密接触；激光器发出的激光穿透透明片的两个平行面进入扩束镜，经扩束镜扩束放大后射出。利用光束的折射原理，当激光器发出的激光与透明片不是垂直放置时，从透明片射出的激光光束会发生一定的偏离，扩束镜可以对光束偏移量进行扩束放大，根据放大后的光束偏移量、扩束镜的放大倍率即可确定透明片与激光器发出的激光的垂直度，也即确定待测样品的检测面的垂直度。该垂直度检测装置或垂直度检测系统只需一次测量，即可快速得到垂直度检测结果，因此操作简单、检测速度快，从而提高了检测效率，特别适用于大批量生产部件的检测。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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为本实用新型实施例提供的一种垂直度检测装置的结构示意图；

图2a为本实用新型实施例提供的一种激光以垂直方式穿透透明片的光路图；

图2b为本实用新型实施例提供的一种激光以非垂直方式穿透透明片的光路图；

图3为本实用新型实施例提供的一种垂直度检测装置的外观图；

图4为本实用新型实施例提供的一种垂直度检测系统的结构示意图。

图标：

101-激光器；102-二维调整架；103-透明片；104-扩束镜；105-待测样品；106-反射镜；301-柜体；302-柜门；303-开口；41-垂直度检测装置；42-光屏；43-CCD摄像机；44-上位机。

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，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

目前在检测垂直度方面通常采用光隙法或手动打表法等传统的垂直度检测方法，而这些方法的操作过程均比较繁琐，费时又费力，特别是对于大批量生产部件的检测，传统手段更是无能为力。基于此，本实用新型实施例提供的一种垂直度检测装置及垂直度检测系统，可以简化操作过程，缩短检测时间，提高检测效率。

为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种垂直度检测装置进行详细介绍。

实施例一：

图1为本实用新型实施例提供的一种垂直度检测装置的结构示意图，如图1所示，该垂直度检测装置包括激光器101、二维调整架102、透明片103和扩束镜104，透明片103的两个平行面的平行度小于设定阈值；激光器101和扩束镜104同轴设置，透明片103设置于激光器101和扩束镜104之间；待测样品105固定在二维调整架102上，透明片103的一个平行面与待测样品105的检测面紧密接触；激光器101发出的激光穿透透明片103的两个平行面进入扩束镜104，经扩束镜104扩束放大后射出。

上述垂直度检测装置的安装及检测过程如下：(1)安装激光器101和扩束镜104，使二者同轴。检测激光器101和扩束镜104是否同轴的方法为点亮激光器101，将激光器101旋转一周，观察激光器101发出的穿过扩束镜104的激光光束位置是否改变，例如通过光屏接收该激光光束，观察光屏(接收屏)上的光斑位置是否改变；如果不变，说明两者已经同轴。(2)安装二维调整架102，将一个标准件固定在二维调整架102上，将透明片103紧贴标准件的检测面设置，然后调整二维调整架102的倾角，使透明片103与激光器101发出的激光光束垂直。判断是否垂直的方法可以为，观察先后经透明片103和扩束镜104射出的激光光束的位置与只穿透扩束镜104射出的激光光束的位置是否相同，例如两种情况下观察光屏上接收的光斑位置是否相同；如果相同，说明二者已经垂直。其中，标准件与待测样品105的规格相同。(3)用待测样品105替换标准件，不再调整二维调整架102，再次点亮激光器101进行垂直度检测。由于待测样品105与透明片103紧贴设置，透明片103与激光器101发出的激光的垂直度就反应了待测样品105的检测面的垂直度。

上述垂直度检测装置的工作原理如下：利用光束的折射原理，当激光器101发出的激光与透明片103垂直放置时，也即放置标准件时，如图2a所示，从透明片103射出的激光光束位置不变；当激光器101发出的激光与透明片103不是垂直放置时，也即放置待测样品105时，如图2b所示，从透明片103射出的激光光束会发生一定的偏离，光束偏移量与待测样品105的垂直度有关，根据该光束偏移量即可确定待测样品105的垂直度。其中，垂直度与光束偏移量之间的对应关系，可以通过实验得到。激光光束微小的直线或者角度偏移，直接观察不到，因此采用扩束镜104对光束偏移量进行扩束放大，得到放大的光斑偏移，根据放大后的光束偏移量、扩束镜104的放大倍率即可确定待测样品105的检测面的垂直度。其中，光束偏移量可以包括光斑位置的偏移量及接收激光光束的光屏与透明片103(待测样品105)之间的光路距离。

上述垂直度检测装置只需测量一次光束偏移量，即可通过预先得到的对应关系得到垂直度检测结果，操作简单、检测速度快，从而提高了检测效率，特别适用于大批量生产部件的检测。

上述激光器101可以为可见光激光器，以方便人眼观察激光光斑的位置。这里对激光器101的类型不做限定，例如可以为固体激光器、半导体激光器、气体激光器或染料激光器。

上述二维调整架102可以通过机械件夹持固定待测样品105，也可以通过其他方式，对此不做限定。

上述透明片103为高平行度透明片，在一些可能的实施例中，上述设定阈值可以但不限于为3″，也即透明片103的两个平行面的平行度优于3″，以保证该垂直度检测装置的检测精度。这里对透明片103的材质和形状不做限定。

扩束镜104是能够改变激光光束直径和发散角的透镜组件。扩束镜104可以为固定型扩束镜或可调型扩束镜，扩束镜104的安装连接方式可以为圆柱连接或螺纹连接。为了保证检测精度，扩束镜104的放大倍率大于100。

在一些可能的实施例中，激光器、透明片和扩束镜水平设置，可以为从左至右设置，也可以为从右至左设置。二维调整架可以位于激光器和透明片之间，也可以位于透明片和扩束镜之间。

在另一些可能的实施例中，激光器101、透明片103和扩束镜104竖直设置，可以为从上至下设置，也可以为从下至上设置。如图1所示，以激光器101、透明片103和扩束镜104从下至上设置为例，二维调整架102位于激光器101和透明片103之间，待测样品105固定在二维调整架102上方，透明片103的中心落在待测样品105的检测面上(安装过程中透明片103中心落在标准件上)，且透明片103伸出二维调整架102以及待测样品105外。这种方式可以利用透明片103的重力作用，使待测样品105和透明片103紧密接触，不需要专门的支架安装透明片103，结构简单，安装方便。

考虑到上述垂直度检测装置射出的激光方向与激光器101发出的激光方向一致，采用光屏在该反向上直接接收该激光时，检测过程中占用的长度较长，如图1所示，该垂直度检测装置还包括设置在扩束镜104上方的反射镜106，反射镜106用于调整从扩束镜104射出的激光的射出角度。在一些可能的实施例中，反射镜106与激光射出方向成45°角放置，这样反射镜106可以将竖直方向传播的光束改变成水平方向传播，缩短了检测过程中占用的长度，增加了该垂直度检测装置的环境适用性。需要说明的是，反射镜106不仅适用于图1所示的从下至上设置方式，还适用于从上至下以及水平设置方式，只需将反射镜106设置在扩束镜104的激光射出方向即可。

考虑到安装过程中需要检测激光器101和扩束镜104是否同轴，在一些可能的实施例中，上述垂直度检测装置还包括电机；电机与激光器101连接，用于带动激光器101旋转。该电机可以为步进电机或伺服电机，这里不做限定。这样，可以实现激光器101的自动旋转，便于安装。

图3为本实用新型实施例提供的一种垂直度检测装置的外观图，为了对上述垂直度检测装置的各个元件进行保护，在一些可能的实施例中，如图3所示，该垂直度检测装置还包括设置有柜门302的柜体301；激光器101、二维调整架102、透明片103和扩束镜104均设置在柜体301内；柜体301的一个侧面设置有供激光射出的开口303。

需要说明的是，图3仅是一个示例，这里对柜体301的形状和开口303的形状均不做限定。柜体301可以保护内部的激光器101、二维调整架102、透明片103和扩束镜104，同时方便该垂直度检测装置的搬运和携带。

实施例二：

图4为本实用新型实施例提供的一种垂直度检测系统的结构示意图，如图4所示，该垂直度检测系统包括如实施例一的垂直度检测装置41，还包括光屏42，光屏42用于接收垂直度检测装置41发出的激光。这样用户可以通过光屏42上激光光斑的位置确定待测样品105对应的光束偏移量，从而确定待测样品105的检测面的垂直度。

本实用新型实施例中，垂直度检测装置包括激光器、二维调整架、透明片和扩束镜，透明片的两个平行面的平行度小于设定阈值；激光器和扩束镜同轴设置，透明片设置于激光器和扩束镜之间；待测样品固定在二维调整架上，透明片的一个平行面与待测样品的检测面紧密接触；激光器发出的激光穿透透明片的两个平行面进入扩束镜，经扩束镜扩束放大后射出。利用光束的折射原理，当激光器发出的激光与透明片不是垂直放置时，从透明片射出的激光光束会发生一定的偏离，扩束镜可以对光束偏移量进行扩束放大，根据放大后的光束偏移量、扩束镜的放大倍率即可确定透明片与激光器发出的激光的垂直度，也即确定待测样品的检测面的垂直度。包括该垂直度检测装置的垂直度检测系统只需一次测量，即可快速得到垂直度检测结果，因此操作简单、检测速度快，从而提高了检测效率，特别适用于大批量生产部件的检测。

为了方便用户得到垂直度检测结果，如图4所示，上述垂直度检测系统还包括CCD(Charge-coupled Device，电荷耦合元件)摄像机43和上位机44，上位机44与CCD摄像机43连接。CCD摄像机43用于拍摄光屏42接收的激光光斑的位置图像；上位机44用于获取该位置图像，并显示与该位置图像对应的垂直度检测结果。上位机44为电脑或手机等带有处理器和显示屏的电子设备上。

以图1所示的垂直度检测装置41为例，在垂直度检测装置41的安装和检测过程中，将一个标准件固定在二维调整架102上，透明片103中心落在标准件上，点亮激光器101，上位机44通过CCD摄像机43获取光屏42上的激光光斑的位置图像，通过对位置图像进行图像处理确定光斑中心点位置；将标准件换成同样规格的待测样品105，透明片103中心落在待测样品105上，此时不要再调整二维调整架102，再次点亮激光器101，上位机44再次通过CCD摄像机43获取光屏42上的激光光斑的位置图像，并再次通过图像处理确定此时光斑中心点位置。上位机44根据两次光斑中心点位置的偏移量、光屏42与待测样品105之间的光路距离和扩束镜104的放大倍率，就可以得出待测样品105的垂直度。上述所有数据均可以通过上位机44实时显示出来。这样，方便了用户快速读取检测结果。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的垂直度检测系统的具体工作过程，可以参考前述垂直度检测装置实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本实用新型实施例提供的垂直度检测系统，与上述实施例提供的垂直度检测装置具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

另外，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种垂直度检测装置，其特征在于，包括激光器、二维调整架、透明片和扩束镜，所述透明片的两个平行面的平行度小于设定阈值；

所述激光器和所述扩束镜同轴设置，所述透明片设置于所述激光器和所述扩束镜之间；待测样品固定在所述二维调整架上，所述透明片的一个平行面与所述待测样品的检测面紧密接触；

所述激光器发出的激光穿透所述透明片的两个平行面进入所述扩束镜，经所述扩束镜扩束放大后射出。

2.根据权利要求1所述的垂直度检测装置，其特征在于，所述激光器、所述透明片和所述扩束镜竖直设置；

所述待测样品固定在所述二维调整架上方，所述透明片的中心落在所述检测面上，且所述透明片伸出所述二维调整架以及所述待测样品外。

3.根据权利要求2所述的垂直度检测装置，其特征在于，所述垂直度检测装置还包括设置在所述扩束镜上方的反射镜，所述反射镜用于调整从所述扩束镜射出的激光的射出角度。

4.根据权利要求1所述的垂直度检测装置，其特征在于，所述激光器、所述透明片和所述扩束镜水平设置。

5.根据权利要求1所述的垂直度检测装置，其特征在于，所述垂直度检测装置还包括电机；所述电机与所述激光器连接，用于带动所述激光器旋转。

6.根据权利要求1所述的垂直度检测装置，其特征在于，所述扩束镜的放大倍率大于100。

7.根据权利要求1所述的垂直度检测装置，其特征在于，所述激光器包括固体激光器、半导体激光器、气体激光器或染料激光器。

8.根据权利要求1-7任一项所述的垂直度检测装置，其特征在于，所述垂直度检测装置还包括设置有柜门的柜体；所述激光器、所述二维调整架、所述透明片和所述扩束镜均设置在所述柜体内；所述柜体的一个侧面设置有供激光射出的开口。

9.一种垂直度检测系统，其特征在于，包括如上述权利要求1-8中任一项所述的垂直度检测装置，还包括光屏，所述光屏用于接收所述垂直度检测装置发出的激光。

10.根据权利要求9所述的垂直度检测系统，其特征在于，所述垂直度检测系统还包括CCD摄像机和上位机，所述上位机与所述CCD摄像机连接；

所述CCD摄像机用于拍摄所述光屏接收的激光光斑的位置图像；所述上位机用于获取所述位置图像，并显示与所述位置图像对应的垂直度检测结果。