CN218213639U - 一种旋转式激光扩束镜 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种旋转式激光扩束镜，包括驱动控制电路、步进电机、安装支架、外轴承、第一柱面透镜、光电开关、内轴承、转环、第二柱面透镜、镜筒和导线等部件；所述镜筒的大内径一端设置所述第一柱面透镜，所述转环设置在所述镜筒的小内径一端，所述转环内设有所述第二柱面透镜，所述驱动控制电路通过导线分别连接所述步进电机和光电开关。本实用新型采用柱面透镜组，激光光斑呈现为椭圆形，步进电机驱动透镜组进行旋转，适用于多种形状的目标物体，尤其适用于条状目标物体，使更多的激光能量作用到目标物体上，增加激光作用距离。本实用新型采用内、外双轴承结构，安装调试简单，旋转调节重复定位精度高，光斑指向性好，安全可靠性高。

Description

一种旋转式激光扩束镜

技术领域

本实用新型涉及激光扩束技术领域，特别涉及一种旋转式激光扩束镜。

背景技术

激光具有准直性强、单色性高、相干性好等优点，在激光加工技术、激光医疗与光子生物学、激光检测与计量技术、激光全息技术、激光光谱分析技术、非线性光学、超快激光学、激光化学、量子光学、激光雷达、激光分离同位素、激光可控核聚变和激光武器等领域有着广泛的应用。但是激光光束都具有一定的发散角，使激光发射到远距离处的激光光斑尺寸变大，单位面积能量变弱，其相关工作能力严重下降。

目前，激光扩束镜多采用球面透镜组，通过改变透镜间的距离实现发散角的调节；或者在一个激光发射光路中设计两个激光扩束镜通过换位进行调节。

使用球面透镜组的方式，适用于较为单一的工作场景，在同等激光通光孔径下，针对不同形状物体时无法把更多的激光能量作用到目标物体上，且作用精度较差。参考专利：《一种可调节激光扩束镜》，专利号103246063B。

在一个激光发射光路中设计两个激光扩束镜进行调节，此种方式其中的一个扩束镜设计成可以变换位置的结构，当需要大的激光发散角时，将这个激光扩束镜移出光路，当需要小的激光发散角时将激光扩束镜移入激光光路，此种结构外形尺寸大、制造成本高，且定位精度较低。参考文件：于萍，《一种激光扩束镜换位机构设计》，《长春理工大学学报》：自然科学版，2012，35(2)：15-18。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种旋转式激光扩束镜，以解决上述背景技术中提出的问题。

本实用新型通过以下技术方案实现：

一种旋转式激光扩束镜，包括驱动控制电路、步进电机、安装支架、主动齿轮、轴承固定架、外轴承、压片、第一柱面透镜、光电开关、光电开关固定架、垫片、内轴承、压圈、转环、第二柱面透镜、内轴承压片、光电开关挡片、镜筒和导线；

所述镜筒的大内径一端设置所述第一柱面透镜并用所述压片进行压紧固定，所述第一柱面透镜和压片之间设有所述垫片进行缓冲，所述压片通过螺钉连接所述镜筒；

所述镜筒的大内径一端的外圈连接所述外轴承，所述外轴承连接所述轴承固定架，所述轴承固定架连接所述安装支架，所述镜筒的中部连接所述内轴承的内圈，所述内轴承的外圈连接所述安装支架，所述压圈在所述内轴承的轴向外侧连接所述镜筒，所述内轴承压片通过螺钉连接所述安装支架，所述压圈和内轴承压片共同对所述内轴承进行限位固定；

所述转环设置在所述镜筒的小内径一端，所述转环内设有所述第二柱面透镜；

所述光电开关固定架连接所述安装支架，所述光电开关固定架上设置所述光电开关，所述光电开关挡片连接所述压圈；

所述步进电机安装在所述安装支架上部，所述步进电机的输出轴连接所述主动齿轮，所述主动齿轮与所述镜筒上的被动齿轮互相啮合；

所述驱动控制电路通过所述导线分别连接所述步进电机和光电开关。

进一步的，所述第一柱面透镜为柱面凸透镜，所述第二柱面透镜为柱面凹透镜，经过所述第二柱面透镜与第一柱面透镜的出射激光光斑形状为椭圆形。

进一步的，所述转环安装在所述镜筒的内圆面内且所述转环与所述内圆面之间留有可调间隙，所述转环通过转环压圈进行锁紧固定。

进一步的，所述安装支架的左右两侧均设置所述光电开关固定架和光电开关，所述光电开关绕所述镜筒的中轴呈180°对称分布，提高了扩束镜旋转调节的重复定位精度。

进一步的，所述主动齿轮通过顶钉锁紧固定在所述步进电机的输出轴上。

进一步的，所述步进电机和镜筒均在同一个结构件所述安装支架上安装固定，具有较高的集成度。

进一步的，所述被动齿轮是所述镜筒的一部分，为一体成型结构，消除了装配误差，提高了安装定位精度及传动精度。

进一步的，所述压圈对所述内轴承的内圈进行限位固定，所述内轴承压片对所述内轴承的外圈进行限位固定。

所述驱动控制电路可控制步进电机的正转及反转，也可接收光电开关的位置反馈信号，形成闭环控制。

所述第一柱面透镜和第二柱面透镜均在镜筒内部安装，保证了两片柱面透镜具有良好的初始同轴度。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型可实现激光光束发散角的调节、激光光斑的整形及激光光斑的旋转，本实用新型装置体积小，结构简单，调节精度高。

本实用新型采用柱面透镜组，激光光斑呈现为椭圆形，步进电机驱动透镜组进行旋转，适用于多种形状的目标物体，尤其适用于条状目标物体，使更多的激光能量作用到目标物体上，增加激光作用距离。

本实用新型采用内、外双轴承结构，安装调试简单，旋转调节重复定位精度高，光斑指向性好，安全可靠性高。此外双光电开关的结构和驱动控制电路的应用进一步提高了此装置的调节精度及安全可靠性。

附图说明

图1是一种旋转式激光扩束镜的结构示意图；

图2是一种旋转式激光扩束镜的剖面示意图；

图3是一种旋转式激光扩束镜的斜后侧视图；

图4是镜筒的结构示意图。

图中：1-驱动控制电路；2-步进电机；3-安装支架；4-主动齿轮；5-轴承固定架；6-外轴承；7-压片；8-第一柱面透镜；9-光电开关；10-光电开关固定架；11-被动齿轮；12-垫片；13-内轴承；14-压圈；15-转环；16-转环压圈；17-第二柱面透镜；18-内轴承压片；19-光电开关挡片；20-顶钉；21-镜筒；22-导线；23-内圆面。

具体实施方式

为了使本实用新型的技术特点更容易被清楚理解，以下结合附图1-4对本实用新型结构详细说明。

本实用新型提供的一种实施例：

如图1-4所示，一种旋转式激光扩束镜，包括驱动控制电路1、步进电机2、安装支架3、主动齿轮4、轴承固定架5、外轴承6、压片7、第一柱面透镜8、光电开关9、光电开关固定架10、垫片12、内轴承13、压圈14、转环15、第二柱面透镜17、内轴承压片18、光电开关挡片19、镜筒21和导线22；

所述镜筒21的大内径一端设置所述第一柱面透镜8并用所述压片7进行压紧固定，所述第一柱面透镜8和压片7之间设有所述垫片12进行缓冲，所述压片7通过螺钉连接所述镜筒21；

所述镜筒21的大内径一端的外圈连接所述外轴承6，所述外轴承6连接所述轴承固定架5，所述轴承固定架5连接所述安装支架3，所述镜筒21的中部连接所述内轴承13的内圈，所述内轴承13的外圈连接所述安装支架3，所述压圈14在所述内轴承13的轴向外侧连接所述镜筒21，所述内轴承压片18通过螺钉连接所述安装支架3，所述压圈14和内轴承压片18共同对所述内轴承13进行限位固定；

所述转环15设置在所述镜筒21的小内径一端，所述转环15内设有所述第二柱面透镜17；

所述光电开关固定架10连接所述安装支架3，所述光电开关固定架10上设置所述光电开关9，所述光电开关挡片19连接所述压圈14；

所述步进电机2安装在所述安装支架3上部，所述步进电机2的输出轴连接所述主动齿轮4，所述主动齿轮4与所述镜筒21上的被动齿轮11互相啮合；

所述驱动控制电路1通过所述导线22分别连接所述步进电机2和光电开关9。

进一步的，所述第一柱面透镜8为柱面凸透镜，所述第二柱面透镜17为柱面凹透镜，经过所述第二柱面透镜17与第一柱面透镜8的出射激光光斑形状为椭圆形。

进一步的，所述转环15安装在所述镜筒21的内圆面23内且所述转环15与所述内圆面23之间留有可调间隙，所述转环15可在所述内圆面23上旋转调节，使第一柱面透镜8和第二柱面透镜17之间的同轴度可调，所述转环15通过转环压圈16进行锁紧固定。

进一步的，所述安装支架3的左右两侧均设置所述光电开关固定架10和光电开关9，所述光电开关9绕所述镜筒21的中轴呈180°对称分布，提高了扩束镜旋转调节的重复定位精度。

进一步的，所述主动齿轮4通过顶钉20锁紧固定在所述步进电机2的输出轴上。

进一步的，所述步进电机2和镜筒21均在同一个结构件所述安装支架3上安装固定，具有较高的集成度。

进一步的，所述被动齿轮11是所述镜筒21的一部分，为一体成型结构，消除了装配误差，提高了安装定位精度及传动精度。

进一步的，所述压圈14对所述内轴承13的内圈进行限位固定，所述内轴承压片18对所述内轴承13的外圈进行限位固定。

所述驱动控制电路1可控制步进电机2的正转及反转，也可接收光电开关9的位置反馈信号，形成闭环控制。

所述第一柱面透镜8和第二柱面透镜17均在镜筒21内部安装，保证了两片柱面透镜具有良好的初始同轴度。

本实用新型的工作原理：

本实用新型采用柱面透镜组第一柱面透镜8、第二柱面透镜17，激光光斑呈现为椭圆形，通过步进电机2驱动柱面透镜组进行旋转，适用于多种形状的目标物体，尤其适用于条状目标物体，使更多的激光能量作用到目标物体上，增加激光作用距离。本实用新型采用内、外双轴承结构外轴承6、内轴承13，安装调试简单，旋转调节重复定位精度高，光斑指向性好，安全可靠性高。此外双光电开关9的结构和驱动控制电路1的应用进一步提高了此装置的调节精度及安全可靠性。

以上通过实施例对本实用新型进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的示例性实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。本实用新型的保护范围由权利要求书限定。凡利用本实用新型所述的技术方案，或本领域的技术人员在本实用新型技术方案的启发下，在本实用新型的实质和保护范围内，设计出类似的技术方案而达到上述技术效果的，或者对申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖保护范围之内。

Claims (8)

1.一种旋转式激光扩束镜，其特征在于：包括驱动控制电路(1)、步进电机(2)、安装支架(3)、主动齿轮(4)、轴承固定架(5)、外轴承(6)、压片(7)、第一柱面透镜(8)、光电开关(9)、光电开关固定架(10)、垫片(12)、内轴承(13)、压圈(14)、转环(15)、第二柱面透镜(17)、内轴承压片(18)、光电开关挡片(19)、镜筒(21)和导线(22)；

所述镜筒(21)的大内径一端设置所述第一柱面透镜(8)并用所述压片(7)进行压紧固定，所述第一柱面透镜(8)和压片(7)之间设有所述垫片(12)进行缓冲，所述压片(7)通过螺钉连接所述镜筒(21)；

所述镜筒(21)的大内径一端的外圈连接所述外轴承(6)，所述外轴承(6)连接所述轴承固定架(5)，所述轴承固定架(5)连接所述安装支架(3)，所述镜筒(21)的中部连接所述内轴承(13)的内圈，所述内轴承(13)的外圈连接所述安装支架(3)，所述压圈(14)在所述内轴承(13)的轴向外侧连接所述镜筒(21)，所述内轴承压片(18)通过螺钉连接所述安装支架(3)，所述压圈(14)和内轴承压片(18)共同对所述内轴承(13)进行限位固定；

所述转环(15)设置在所述镜筒(21)的小内径一端，所述转环(15)内设有所述第二柱面透镜(17)；

所述光电开关固定架(10)连接所述安装支架(3)，所述光电开关固定架(10)上设置所述光电开关(9)，所述光电开关挡片(19)连接所述压圈(14)；

所述步进电机(2)安装在所述安装支架(3)上部，所述步进电机(2)的输出轴连接所述主动齿轮(4)，所述主动齿轮(4)与所述镜筒(21)上的被动齿轮(11)互相啮合；

所述驱动控制电路(1)通过所述导线(22)分别连接所述步进电机(2)和光电开关(9)。

2.根据权利要求1所述的一种旋转式激光扩束镜，其特征在于：所述第一柱面透镜(8)为柱面凸透镜，所述第二柱面透镜(17)为柱面凹透镜，经过所述第二柱面透镜(17)与第一柱面透镜(8)的出射激光光斑形状为椭圆形。

3.根据权利要求1所述的一种旋转式激光扩束镜，其特征在于：所述转环(15)安装在所述镜筒(21)的内圆面(23)内且所述转环(15)与所述内圆面(23)之间留有可调间隙，所述转环(15)通过转环压圈(16)进行锁紧固定。

4.根据权利要求1所述的一种旋转式激光扩束镜，其特征在于：所述安装支架(3)的左右两侧均设置所述光电开关固定架(10)和光电开关(9)，所述光电开关(9)绕所述镜筒(21)的中轴呈180°对称分布。

5.根据权利要求1所述的一种旋转式激光扩束镜，其特征在于：所述主动齿轮(4)通过顶钉(20)锁紧固定在所述步进电机(2)的输出轴上。

6.根据权利要求1所述的一种旋转式激光扩束镜，其特征在于：所述步进电机(2)和镜筒(21)均在同一个结构件所述安装支架(3)上安装固定。

7.根据权利要求1所述的一种旋转式激光扩束镜，其特征在于：所述被动齿轮(11)是所述镜筒(21)的一部分，为一体成型结构。

8.根据权利要求1所述的一种旋转式激光扩束镜，其特征在于：所述压圈(14)对所述内轴承(13)的内圈进行限位固定，所述内轴承压片(18)对所述内轴承(13)的外圈进行限位固定。

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