CN214921420U - 一种激光打点装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于激光指示技术领域，具体涉及一种激光打点装置，可在一定区域实现任一图案的二维激光打点。包括整机外壳及固定在整机外壳内的Y轴扫描模组、X轴扫描模组、激光器及主控板；Y轴扫描模组和X轴扫描模组为结构相同或不同的一维扫描振镜机构；Y轴扫描模组、X轴扫描模组及激光器均与主控板相连；激光器发出的光源入射至Y轴扫描模组的反射镜镜面，经反射后入射至X轴扫描模组的反射镜镜面上，出射的光束透过整机外壳，形成一定区域二维平面的激光打点；通过调整一维激光扫描模组反射镜转角，即可实现二维激光打点，相对于现有激光打点装置具有尺寸小、成本低及结构简易的优点。

Description

一种激光打点装置

技术领域

本实用新型属于激光指示技术领域，具体是一种把点激光按一定角度投射的激光打点装置。

背景技术

激光打点装置是一种点激光光束二维矢量偏转的装置，主要应用在激光光学领域。

目前公开的激光打点装置结构较为复杂，成本较高，且能够实现的打点图案较为单一，限制了其在不同领域的应用。如公开号为CN 111531519 A的中国专利，公开一种矩形打点装置，其必须依据转轴、齿轮、升降块、电机及凸轮、摇臂等驱动结构，才能实现矩形打点，结构较为复杂，操作困难，且只能实现矩形打点。再如公开号为205375896U的中国专利，公开激光指示装置，其必须依据多种驱动机构带动激光发射在长条形圆筒壳体运动，才能打出圆周点阵，打点图案受壳体结构限制。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种结构简单的激光打点装置，可在一定区域实现任一图案的二维激光打点。

本实用新型的技术方案是提供一种激光打点装置，其特殊之处在于：包括整机外壳及固定在整机外壳内的Y轴扫描模组、X轴扫描模组、激光器及主控板；

Y轴扫描模组和X轴扫描模组为结构相同或不同的一维扫描振镜机构，包括振镜；Y轴扫描模组和X轴扫描模组中振镜的扭转梁相互垂直；

Y轴扫描模组、X轴扫描模组及激光器均与主控板相连；

主控板与外部进行通信，用于控制激光器的亮灭，控制Y轴扫描模组和X轴扫描模组中振镜内部线圈的驱动电流大小及方向；通过调整驱动电流大小及方向，控制Y轴扫描模组和X轴扫描模组中振镜的反射镜镜面转角大小及扭转方向；

激光器发出的光源入射至Y轴扫描模组的反射镜镜面，经反射后入射至X轴扫描模组的反射镜镜面上，出射的光束透过整机外壳，形成一定区域二维平面的激光打点；

或，激光器发出的光源入射至X轴扫描模组的反射镜镜面，经反射后入射至 Y轴扫描模组的反射镜镜面上，出射的光束透过整机外壳，形成一定区域二维平面的激光打点。

进一步地，上述Y轴扫描模组和X轴扫描模组均还包括模组上盖、磁铁组及模组底座；

振镜位于模组上盖与模组底座之间；

磁铁组位于模组上盖与模组底座之间，用于产生磁场，通电的振镜内部线圈在磁场中受安培力发生转动，带动扭转梁转动，从而产生扭矩，使得反射镜面绕扭转梁产生一定角度旋转。

进一步地，上述磁铁组包括四块磁铁，磁铁的充磁方向均为垂直振镜平面的方向，两两分别固定于模组上盖和模组底座上；其中，固定于模组上盖的两块磁铁分别与固定于模组底座的两块磁铁上下相对，且上下相对位置的磁铁之间极性相同；固定于模组上盖的两块磁铁朝向振镜平面的极性相反；固定于模组底座的两块磁铁朝向振镜平面的极性相反。

进一步地，上述Y轴扫描模组和X轴扫描模组还包括导磁，上述导磁位于模组底座上，用于连接固定于模组底座的两块磁铁背向振镜的两个磁极面。

进一步地，上述磁铁组包括两块磁铁，上述Y轴扫描模组和X轴扫描模组还包括导磁；

上述导磁包括底部及两个侧壁；上述导磁底部固定在模组底座上；

上述两块磁铁分别固定于导磁的两个侧壁，位于振镜左右两侧；两块磁铁的充磁方向为平行振镜平面的方向；两块磁铁朝向振镜的极性相反。

进一步地，上述扭转梁为直梁、折梁、蛇形梁或其组合。

进一步地，上述振镜的板材材质为FR4、FPC聚合物或半导体材料。

进一步地，上述主控板包括电源芯片，主控芯片，两路H桥电路，激光器驱动电路，激光器接口，X轴扫描模组接口，Y轴扫描模组接口，接口保护电路及用户FPC接口；

两路H桥电路分别与X轴扫描模组接口和Y轴扫描模组接口电连接；X轴扫描模组接口，Y轴扫描模组接口分别与X轴扫描模组与Y轴扫描模组的振镜内部线圈电连接；主控芯片控制H桥电路，进而控制X轴扫描模组与Y轴扫描模组的振镜内部线圈的电流大小及方向，进而控制振镜的反射镜镜面转角大小及扭转方向；

激光器驱动电路与激光器接口电连接，激光器接口与激光器电连接，主控芯片控制激光器驱动电路输入电平，进而控制激光器的亮灭；

用户FPC接口包含用户电源输入接口与通信接口，主控芯片通过通信接口与用户通信，实现所需功能；

接口保护电路与用户FPC接口电连接，用于防止用户不规范电源电平输入操作而引起本装置器件的损坏。

进一步地，上述整机外壳包括上盖与底座，底座的内侧壁上开设主控板槽，Y 轴扫描模组定位槽及X轴扫描模组定位槽；底座的内部固定激光器座；主控板固定在主控板槽内，Y轴扫描模组装配固定在Y轴扫描模组定位槽内，X轴扫描模组装配固定在X轴扫描模组定位槽内，激光器固定在激光器座上。

进一步地，激光打点装置还包括出光玻璃，底座侧壁上开设出光口，出光口的边沿设有出光玻璃槽，出光玻璃通过出光玻璃槽装配在底座侧壁的出光口处。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型激光打点装置由两个一维激光扫描模组与激光器组成，通过调整一维激光扫描模组反射镜转角，即可实现二维激光打点，相对于现有激光打点装置具有尺寸小、成本低及结构简易的优点。

2、本实用新型激光打点装置通过调整驱动电流大小及电流换向，控制Y轴扫描模组和X轴扫描模组的反射镜镜面转角，即可实现任一图案的二维激光打点，通用性高，操作简便。

附图说明

图1为实施例1中二维激光打点装置爆炸图；

图2为实施例1中X轴扫描模组或Y轴扫描模组爆炸图；

图3为实施例1中具有蛇形扭转梁的振镜结构图；

图4为实施例1中主控板框架图；

图5为实施例1中整机外壳结构图；

图6为实施例1中磁路分布，线圈受力及旋转方向示意图；

图7为实施例2中磁路分布，线圈受力及旋转方向示意图；

图8为实施例2中X轴扫描模组或Y轴扫描模组爆炸图。

图中附图标记为：

1-Y轴扫描模组，2-X轴扫描模组，3-激光器，4-出光玻璃，5-主控板，6-整机外壳，7-模组上盖，8-振镜，9-磁铁组，10-模组底座，11-反射镜，12-导磁，13- 上盖，14-主控板槽，15-Y轴扫描模组定位槽，16-出光玻璃槽，17-X轴扫描模组定位槽，18-激光器座。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步地描述。

实施例1

本实施例，提供一种由两个一维激光扫描模组与激光器组成的二维激光打点装置，两个一维激光扫描模组的结构可相同也可不同。其中一维激光扫描模组为一维扫描振镜。该二维激光打点装置的结构，具体如图1所示，包括Y轴扫描模组1、X轴扫描模组2、激光器3、出光玻璃4、主控板5及整机外壳6。Y轴扫描模组1、X轴扫描模组2、激光器3及主控板5均装配在整机外壳6内。Y轴扫描模组1和X轴扫描模组2装配时，其包含的振镜8的扭转梁需保持相互垂直。Y 轴扫描模组1、X轴扫描模组2及激光器3均通过排线与主控板5相连；出光玻璃 4装配在整机外壳6。通过主控板5上FPC排线与外部进行通信，接收具体的命令，控制激光器3的亮灭，控制Y轴扫描模组1和X轴扫描模组2的振镜8内部线圈的电流大小及方向，通过电流大小及方向，控制Y轴扫描模组1和X轴扫描模组 2的反射镜镜面转角及扭转方向，通过出光玻璃4出射，进而实现二维激光打点。

Y轴扫描模组1和X轴扫描模组2结构组成相同，均包括模组上盖7，振镜8，磁铁组9，模组底座10及导磁12(可选)。但Y轴扫描模组1和X轴扫描模组2 的振镜8或磁铁组9的结构可以不同。本实施例就其中一种Y轴扫描模组1或X 轴扫描模组2具体结构进行说明。

如图2所示，本实施例磁铁组9包括四块磁铁，磁铁的充磁方向均为垂直振镜8平面的方向，两两分别固定于模组上盖7和模组底座10上；其中，固定于模组上盖7的两块磁铁与固定于模组底座10的两块磁铁上下相对，且上下相对位置的磁铁之间极性相同；固定于模组上盖7的两块磁铁朝向振镜8平面的极性相反；固定于模组底座10的两块磁铁朝向振镜8平面的极性相反。

反射镜11固定于振镜8上，振镜8放置于模组上盖7及模组底座10之间，并通过模组上盖7及模组底座10压合，形成完整的模块。

具体的，扭转梁成型在振镜8上，扭转梁的中心为镜面承载区域，镜面承载区域分布有线圈，反射镜11贴在扭转梁中心位置的镜面承载区域。磁铁组9中上下相对位置的磁铁之间极性相同，使得磁铁组的每上下两块磁铁的磁场尽可能集中在振镜8的中心位置即镜面承载区域上的线圈处(如图6)。

扭转梁可为直梁、折梁、蛇形梁等形状或其组合而成，如图3所示为其中一种扭转梁结构。振镜8的板材材质可选FR4、FPC等材质，或是硅等半导体材料。

如图4所示，主控板5包括电源芯片，主控芯片，两路H桥电路，激光器驱动电路，激光器接口，X轴扫描模组接口，Y轴扫描模组接口，接口保护电路及用户FPC接口等。

两路H桥电路分别与X轴扫描模组接口，Y轴扫描模组接口电连接。X轴扫描模组接口，Y轴扫描模组接口分别与X轴扫描模组2与Y轴扫描模组1的振镜 8内部线圈电连接。主控芯片控制H桥电路，进而控制X轴扫描模组2与Y轴扫描模组1的振镜8内部线圈的电流大小及方向，进而控制振镜8的反射镜镜面转角大小及扭转方向。激光器驱动电路与激光器接口电连接，激光器接口与激光器3 电连接，主控芯片控制激光器驱动电路输入电平，进而控制激光器3的亮灭。用户FPC接口包含用户电源输入接口与通信接口，主控芯片通过通信接口与用户通信，实现所需功能。接口保护电路与用户FPC接口电连接，用于防止用户不规范电源电平输入操作而引起本装置电源芯片，主控芯片等器件的损坏。

如图5所示，整机外壳6的形状可以根据具体需求进行设计，包括上盖13与底座，底座内侧壁开设主控板槽14，Y轴扫描模组定位槽15与X轴扫描模组定位槽17；底座侧壁开设出光孔，在出光孔的外沿设有出光玻璃槽16；底座内部安装激光器座18；主控板槽14用于固定主控板5，Y轴扫描模组定位槽15用于装配固定Y轴扫描模组1，X轴扫描模组定位槽17用于装配固定X轴扫描模组2，出光玻璃槽16用于装配出光玻璃4，激光器座18用于固定激光器3。

二维激光打点装置，具体实施过程如下：磁铁组9磁极分布如下：固定于模组上盖7的两块磁铁与固定于模组底座10的两块磁铁上下相对，且上下相对位置的磁铁之间极性相同；固定于模组上盖7的两块磁铁朝向振镜8平面的极性相反；固定于模组底座10的两块磁铁朝向振镜8平面的极性相反。由于振镜8上下相对位置磁极相同，利用同向的排斥力，将每组磁铁组的上下两块磁铁的磁场尽可能集中在振镜8的中心位置即镜面承载区域上的线圈处。可选择在下方增加高磁导材料(如图1中增加导磁12)相连，将磁场形成回路，减少磁场泄露。

振镜8焊盘上焊接正负导线，通电后，振镜内部线圈在磁场中受安培力影响使线圈发生微小转动，进而带动扭转梁转动，从而产生扭矩，使得反射镜面绕扭转梁产生一定角度旋转，使得激光器入射光在单轴方向上进行扫描。两个扫描模组的反射镜面在空间内沿转轴相互垂直的方向布置，最终形成二维平面的光束打点。如图6所示，磁路分布，线圈受力及旋转方向示意图。

装置完整光路为激光器3发出光源入射至Y轴扫描模组1的旋转反射镜面， Y轴扫描模组1的旋转反射镜面发出出射光，打到X轴扫描模组2的旋转反射镜面上，从而使出射光束产生二维角度的变化，出射的光束通过出光玻璃4，最终形成一定区域二维平面的激光打点。当然，也可以是激光器3发出光源先入射至X 轴扫描模组2的旋转反射镜面，X轴扫描模组2的旋转反射镜面发出出射光，打到Y轴扫描模组1旋转反射镜面上。

本实施例中X轴扫描模组2与Y轴扫描模组1可均采用本实施例所描述的结构，也可采用不同结构，如X轴扫描模组2采用本实施例所描述的结构，Y轴扫描模组1采用实施例2所描述的结构。

实施例2

本实施例就另一种Y轴扫描模组1或X轴扫描模组2具体组成结构进行说明。本实施例具有与实施例1不同的磁路分布。如图7所示为与图6不一致的磁铁分布磁场线方向，但振镜8内部线圈所受力方向一致。

图8为本实施例的X轴扫描模组2或Y轴扫描模组1爆炸图，结合图8说明本实施例中磁铁组9磁极分布情况：磁铁组9包括两块磁铁，磁铁的充磁方向为平行振镜8平面的方向，分别固定于振镜8左右两侧的导磁上；两块磁铁朝向振镜8的极性相反。导磁12连接两块磁铁背向振镜8的两个磁极面。

采用另一种磁路分布的方式替代实施例1中的磁场效应，使振镜8中心的反射镜面下方的承载区域处的通有交变电流的线圈产生力矩，带动镜片转动。其他实施方式与实施例1一致。

本实施例中X轴扫描模组2与Y轴扫描模组1也可均采用本实施例所描述的结构，也可采用不同结构，如X轴扫描模组2采用本实施例所描述的结构，Y轴扫描模组1采用实施例1所描述的结构。

Claims (10)

1.一种激光打点装置，其特征在于：包括整机外壳(6)及固定在整机外壳(6)内的Y轴扫描模组(1)、X轴扫描模组(2)、激光器(3)及主控板(5)；

Y轴扫描模组(1)和X轴扫描模组(2)为结构相同或不同的一维扫描振镜机构，包括振镜(8)；Y轴扫描模组(1)和X轴扫描模组(2)中振镜(8)的扭转梁相互垂直；

Y轴扫描模组(1)、X轴扫描模组(2)及激光器(3)均与主控板(5)相连；

主控板(5)与外部进行通信，用于控制激光器(3)的亮灭，控制Y轴扫描模组(1)和X轴扫描模组(2)中振镜(8)内部线圈的驱动电流大小及方向；通过调整驱动电流大小及方向，控制Y轴扫描模组(1)和X轴扫描模组(2)中振镜(8)的反射镜镜面转角大小及扭转方向；

激光器(3)发出的光源入射至Y轴扫描模组(1)的反射镜镜面，经反射后入射至X轴扫描模组(2)的反射镜镜面上，出射的光束透过整机外壳(6)，形成一定区域二维平面的激光打点；

或，激光器(3)发出的光源入射至X轴扫描模组(2)的反射镜镜面，经反射后入射至Y轴扫描模组(1)的反射镜镜面上，出射的光束透过整机外壳(6)，形成一定区域二维平面的激光打点。

2.根据权利要求1所述的激光打点装置，其特征在于：所述Y轴扫描模组(1)和X轴扫描模组(2)均还包括模组上盖(7)、磁铁组(9)及模组底座(10)；

振镜(8)位于模组上盖(7)与模组底座(10)之间；

磁铁组(9)位于模组上盖(7)与模组底座(10)之间，用于产生磁场，通电的振镜(8)内部线圈在磁场中受安培力发生转动，带动扭转梁转动，从而产生扭矩，使得反射镜面绕扭转梁产生一定角度旋转。

3.根据权利要求2所述的激光打点装置，其特征在于：所述磁铁组(9)包括四块磁铁，磁铁的充磁方向均为垂直振镜(8)平面的方向，两两分别固定于模组上盖(7)和模组底座(10)上；其中，固定于模组上盖(7)的两块磁铁分别与固定于模组底座(10)的两块磁铁上下相对，且上下相对位置的磁铁之间极性相同；固定于模组上盖(7)的两块磁铁朝向振镜(8)平面的极性相反；固定于模组底座(10)的两块磁铁朝向振镜(8)平面的极性相反。

4.根据权利要求3所述的激光打点装置，其特征在于：所述Y轴扫描模组(1)和X轴扫描模组(2)还包括导磁(12)，所述导磁(12)位于模组底座(10)上，用于连接固定于模组底座(10)的两块磁铁背向振镜(8)的两个磁极面。

5.根据权利要求2所述的激光打点装置，其特征在于：所述磁铁组(9)包括两块磁铁，所述Y轴扫描模组(1)和X轴扫描模组(2)还包括导磁(12)；

所述导磁(12)包括底部及两个侧壁；所述导磁(12)底部固定在模组底座(10)上；

所述两块磁铁分别固定于导磁(12)的两个侧壁，位于振镜(8)左右两侧；两块磁铁的充磁方向为平行振镜(8)平面的方向；两块磁铁朝向振镜(8)的极性相反。

6.根据权利要求1-5任一所述的激光打点装置，其特征在于：所述扭转梁为直梁、折梁、蛇形梁或其组合。

7.根据权利要求6所述的激光打点装置，其特征在于：所述振镜(8)的板材材质为FR4、FPC聚合物或半导体材料。

8.根据权利要求7所述的激光打点装置，其特征在于：所述主控板(5)包括电源芯片，主控芯片，两路H桥电路，激光器驱动电路，激光器接口，X轴扫描模组接口，Y轴扫描模组接口，接口保护电路及用户FPC接口；

两路H桥电路分别与X轴扫描模组接口和Y轴扫描模组接口电连接；X轴扫描模组接口，Y轴扫描模组接口分别与X轴扫描模组(2)与Y轴扫描模组(1)的振镜(8)内部线圈电连接；主控芯片控制H桥电路，进而控制X轴扫描模组(2)与Y轴扫描模组(1)的振镜(8)内部线圈的电流大小及方向，进而控制振镜(8)的反射镜镜面转角大小及扭转方向；

激光器驱动电路与激光器接口电连接，激光器接口与激光器(3)电连接，主控芯片控制激光器驱动电路输入电平，进而控制激光器(3)的亮灭；

用户FPC接口包含用户电源输入接口与通信接口，主控芯片通过通信接口与用户通信，实现所需功能；

接口保护电路与用户FPC接口电连接，用于防止用户不规范电源电平输入操作而引起本装置器件的损坏。

9.根据权利要求8所述的激光打点装置，其特征在于：所述整机外壳(6)包括上盖(13)与底座，底座的内侧壁上开设主控板槽(14)，Y轴扫描模组定位槽(15)及X轴扫描模组定位槽(17)；底座的内部固定激光器座(18)；

主控板(5)固定在主控板槽(14)内，Y轴扫描模组(1)装配固定在Y轴扫描模组定位槽(15)内，X轴扫描模组(2)装配固定在X轴扫描模组定位槽(17)内，激光器(3)固定在激光器座(18)上。

10.根据权利要求9所述的激光打点装置，其特征在于：还包括出光玻璃(4)，底座侧壁上开设出光口，出光口的边沿设有出光玻璃槽(16)，出光玻璃(4)通过出光玻璃槽(16)装配在底座侧壁的出光口处。

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