CN220730432U - 一种安全激光扫描仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种安全激光扫描仪，属于激光扫描技术领域，包括壳体、激光测距单元、角度偏转扫描单元、光窗检测单元；激光测距单元包括光发射模块、光接收模块；角度偏转扫描单元包括驱动模块、第一反射镜；光窗检测单元包括光窗检测发射电路、光窗检测接收处理电路、第二反射镜；第二反射镜为环形，环设在透光窗的外围，可以保证对透光窗监测的连续性；驱动模块驱动第一反射镜绕竖直轴转动，光窗检测发射电路、光窗检测接收处理电路跟随第一反射镜同步转动，实现激光测距单元周向检测被测物体的距离，实现光窗检测单元在360°的范围内对透光窗进行脏污监测，扩大了对透光窗的监测范围。

Description

一种安全激光扫描仪

技术领域

本实用新型属于激光扫描技术领域，具体地说，是涉及一种安全激光扫描仪。

背景技术

安全激光扫描仪是基于安全技术设计构造的激光扫描仪，其主要任务用于针对某一设定区域的危险源进行防护，如果有未经允许的物体进入防护区域时，安全激光扫描仪会输出相应信号切断正在运行的设备以防止发生意外危险。其对区域内物体进行探测的本质是基于TOF（激光飞行时间）技术的激光扫描仪，一方面通过直接测量光程和时间用于计算被测物体的距离，一方面通过激光扫描仪的扫描角度信息获取被测物体的方位，两方面信息综合即得到了被测物体的具体位置，同时与预设防护区域进行比对判断物体是否已经入侵。

用于安全场景使用的安全激光扫描仪必须能保证特别可靠地工作，因此必须满足很高的安全要求，如针对机器安全性的标准EN13849和针对非接触式防护装置的设备标准EN61496。需要采取多种措施和方法来满足这些安全标准，例如通过冗余设计、异构的电子器件进行安全电子评估、功能监控等。

安全要求中针对激光扫描仪的透射光窗需要进行自主检测评估，以排除光窗损伤或脏污造成的探测能力下降带来的安全风险，该功能是安全激光扫描仪较为显著的技术特点。

安全激光扫描仪光窗的脏污监测现有常见技术方案是采用固定点位的监视，即通过固定位置的个别取样点的脏污状态来判断，该方案取样点较少，且无法根据需要动态调整，监视的范围较小，无法全面监视光窗。

发明内容

本实用新型提供了一种安全激光扫描仪，解决了现有技术中光窗监视范围小的技术问题。

为达到上述技术目的，本实用新型采用以下技术方案实现：

一种安全激光扫描仪，包括：

壳体，其包括上壳体和下壳体，所述上壳体的四周侧壁为透光窗；

激光测距单元，其位于所述下壳体内，其包括光发射模块、光接收模块；

角度偏转扫描单元，其位于所述上壳体内，其包括驱动模块、第一反射镜；所述驱动模块驱动所述第一反射镜绕竖直轴转动；所述光发射模块发出的光线射入所述第一反射镜，经所述第一反射镜反射后射入所述透光窗；所述第一反射镜将从所述透光窗射入的光线反射至所述光接收模块；

光窗检测单元，其包括光窗检测发射电路、光窗检测接收处理电路、第二反射镜；所述光窗检测发射电路、光窗检测接收处理电路位于所述上壳体内，跟随所述第一反射镜转动；所述第二反射镜为环形，环设在所述透光窗的外围，并与所述上壳体连接；

所述光窗检测发射电路发出的光线穿过所述透光窗射入所述第二反射镜，经所述第二反射镜反射后的光线穿过所述透光窗射入所述光窗检测接收处理电路，所述光窗检测接收处理电路将接收到的光信号转换为电信号。

本申请一些实施例中，所述光窗检测单元还包括环形的保护罩；所述保护罩与所述上壳体连接，围成环形的密闭腔室，所述第二反射镜位于所述密闭腔室内。

本申请一些实施例中，所述保护罩包括环形顶板、环形侧板、环形底板；所述环形顶板、环形侧板由遮光材料制成，所述环形底板由透光材料制成；

所述环形顶板与环形底板上下间隔水平布设；

所述环形侧板的顶端与所述环形顶板的外侧连接；所述环形侧板的底端与所述环形底板的外侧连接；

所述环形顶板的内侧与所述上壳体的顶壁连接；

所述环形底板的内侧与所述上壳体的侧壁连接。

本申请一些实施例中，所述光窗检测单元还包括第三反射镜和第四反射镜；所述第三反射镜跟随所述光窗检测发射电路转动，所述第四反射镜跟随所述光窗检测接收处理电路转动；

所述光窗检测发射电路发出的光线经所述第三反射镜反射后穿过所述透光窗射入所述第二反射镜；

经所述第二反射镜反射后的光线穿过所述透光窗射入所述第四反射镜，经所述第四反射镜反射后射入所述光窗检测接收处理电路。

本申请一些实施例中，所述第二反射镜为夹角反射镜；所述光窗检测接收处理电路设置有两个：第一个光窗检测接收处理电路、第二个光窗检测接收处理电路；

所述光窗检测发射电路发出的光线经所述第三反射镜反射后穿过所述透光窗射入所述第二反射镜的夹角顶点；

经所述第二反射镜反射后的光线穿过所述透光窗射入所述第一个光窗检测接收处理电路；

经所述第二反射镜反射后的光线穿过所述透光窗射入所述第四反射镜，经所述第四反射镜反射后射入所述第二个光窗检测接收处理电路。

本申请一些实施例中，所述光窗检测发射电路包括发射器、发射准直透镜、固定座；所述固定座为套筒状，其前端具有开口；所述发射器和发射准直透镜安装在所述固定座内，所述发射器远离所述固定座的前端开口，所述发射准直透镜靠近所述固定座的前端开口；所述发射器发射的光束经过所述发射准直透镜准直后射入所述第三反射镜；

所述光窗检测接收处理电路包括接收器、窄带滤波片、接收透镜、接收光阑、处理电路；所述接收透镜安装在所述接收光阑内；经所述第四反射镜反射后的光线射入所述接收透镜，经所述接收透镜汇聚后的光线经过所述窄带滤波片进行滤波，滤波后的光线射入所述接收器，所述接收器将接收到的光线转换为电信号并传输至所述处理电路。

本申请一些实施例中，所述角度偏转扫描单元还包括倒L形的反射镜光隔离筒；

所述反射镜光隔离筒位于所述第一反射镜的下方，所述反射镜光隔离筒具有竖向的进光口和横向的出光口；所述进光口与其下方的所述光发射模块相对，所述出光口朝向所述透光窗；

所述反射镜光隔离筒的转角与所述第一反射镜连接；所述反射镜光隔离筒与所述第一反射镜同步转动。

本申请一些实施例中，所述透光窗的部分区域的外侧设置有不透光保护罩，所述不透光保护罩与所述透光窗连接，围成密闭的腔室。

本申请一些实施例中，所述反射镜光隔离筒的横向的出光口与所述固定座的前端开口方向之间的夹角大于等于90°。

本申请一些实施例中，所述光发射模块包括激光器、发射透镜、发射光隔离筒；

所述光接收模块包括接收透镜、光接收管、控制电路；

所述接收透镜的中心具有安装孔，所述发射光隔离筒为竖向设置的筒状，所述发射光隔离筒安装在所述安装孔内，所述激光器和发射透镜安装在所述发射光隔离筒内；所述激光器位于所述发射透镜的下方；所述光接收管位于所述接收透镜的下方，将接收到的光信号转换为电信号，并传输至所述控制电路。

本申请一些实施例中，所述安全激光扫描仪还包括无线能量传递单元，所述无线能量传递单元包括供电发射电路、能量发射线圈、能量接收线圈、供电接收电路；

所述能量接收线圈、供电接收电路设置在所述上壳体内，且跟随所述第一反射镜同步转动；所述供电发射电路、能量发射线圈设置在所述下壳体内；

所述能量接收线圈与所述能量发射线圈上下间隔布设；

所述供电发射电路驱动所述能量发射线圈产生交变的磁场，所述能量接收线圈内产生交变的电场，并将电能传输给所述供电接收电路；所述供电接收电路为所述上壳体内的各用电设备供电。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型的安全激光扫描仪，通过设计激光测距单元包括光发射模块、光接收模块；角度偏转扫描单元包括驱动模块、第一反射镜；光窗检测单元包括光窗检测发射电路、光窗检测接收处理电路、第二反射镜；驱动模块驱动第一反射镜绕竖直轴转动，光窗检测发射电路、光窗检测接收处理电路跟随第一反射镜同步转动，实现激光测距单元周向检测被测物体的距离，实现光窗检测单元在360°的范围内对透光窗进行脏污监测；第二反射镜为环形，环设在透光窗的外围，可以保证对透光窗监测的连续性。因此，本实用新型的安全激光扫描仪，不仅实现了周向激光测距，而且实现了周向监测透光窗，扩大了对透光窗的监测范围，实现对透光窗的全面监测。

结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例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是本实用新型所提出的安全激光扫描仪的一个实施例的组成示意图；

图2是本实用新型所提出的安全激光扫描仪的一个实施例的结构示意图；

图3是光窗检测单元的一个实施例的结构示意图；

图4是光窗检测单元的又一个实施例的结构示意图；

图5是光窗检测单元的又一个实施例的结构示意图；

图6是光窗检测发射电路、光窗检测接收处理电路的一个实施例的结构示意图；

图7是光窗检测单元与角度偏转扫描单元的位置关系图。

附图标记：

a01、激光器；a02、发射透镜； a03、接收透镜；a04、光接收管；a05、发射光隔离筒；

b01、第一反射镜；b02、反射镜光隔离筒；

c01、供电发射电路；c02、能量发射线圈；c03、能量接收线圈；c04、供电接收电路；

d01、驱动模块；

e01、光窗检测单元；

e11、光窗检测发射电路；e110、发射器；e111、发射准直透镜；e112、固定座；

e12、光窗检测接收处理电路；e120、接收器；e121、接收透镜；e122、接收光阑；e123、窄带滤波片；e124、处理电路；

e12a、第一个光窗检测接收处理电路；e12b、第二个光窗检测接收处理电路；

e13、第二反射镜；

e14、保护罩；e141、环形顶板；e142、环形侧板；e143、环形底板；

e15、第三反射镜；

e16、第四反射镜；

g01、下壳体；g02、上壳体；g020、透光窗；g021、洁净区；g022、不透光保护罩。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“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申请和简化描述，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申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，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申请中的具体含义。

本实施例的安全激光扫描仪，包括壳体、激光测距单元、角度偏转扫描单元、光窗检测单元e01等，参见图1至图7所示。

壳体，其包括下壳体g01和上壳体g02，上壳体g02包括顶壁和四周侧壁，上壳体g02的四周侧壁为透光窗g020；上壳体g02罩设在下壳体g01上，上壳体g02与下壳体g01连接。

激光测距单元，其位于下壳体g01内，激光测距单元包括光发射模块、光接收模块。光发射模块用于发出光线；光接收模块用于接收光线，获得与被测物体之间的距离。激光测距单元用于发射激光和接收返回的光线完成距离测算。激光测距单元的本质是采用TOF技术对脉冲激光束的飞行时间进行采集和计算来获取被测物体的距离。

角度偏转扫描单元，其位于上壳体g02内，其包括驱动模块d01、第一反射镜b01；驱动模块d01驱动第一反射镜b01绕竖直轴转动。光发射模块发出的光线射入第一反射镜b01，经第一反射镜b01反射后射入透光窗g020，光线穿过透光窗g020后射至被测物体；被测物体反射回的光线穿过透光窗g020射至第一反射镜b01，第一反射镜b01将从透光窗g020射入的光线反射至光接收模块。

角度偏转扫描单元的主要功能为将激光测距单元发出的激光和从被测物体返回的漫反射光完成角度偏转，实现对不同角度方位的激光测距。

第一反射镜b01由驱动模块d01带动完成角度偏转，从而实现入射到第一反射镜b01的激光发生扫描偏转。第一反射镜b01的主要作用为对入射的光线进行角度偏转，第一反射镜b01是使用光学玻璃进行表面镀膜的平面反射镜，也可以使用其他材质的能够满足光学反射要求的表面进行镀膜以实现反射镜的功能。

本申请一些实施例中，第一反射镜b01的反射面与水平面之间的夹角保持为45°，可以将下方的竖向光束反射为水平光束，可以将水平光束反射为竖向光束。

驱动模块d01的主要作用为输出机械能带动整个角度偏转扫描单元完成角度偏转功能。驱动模块d01为一个输出圆周运动的电机，电机将电能转换为圆周运动的机械能，驱动第一反射镜b01绕竖直轴转动。也可以使用振镜电机替代普通电机，从而实现某一特定角度范围的往复扫描。

电机通常选用外转子无刷直流电机，在本实施例中，电机的定子部分与第一反射镜b01相互连接，电机的转子部分与上壳体g02的顶壁相互连接。以观察者视角来看，电机的转子部分固定不动，而其定子部分带动相连接的第一反射镜b01及其他部件进行圆周运动。

通过激光测距单元与角度偏转扫描单元的结合，实现周向激光测距功能。

光窗检测单元e01，其包括光窗检测发射电路e11、光窗检测接收处理电路e12、第二反射镜e13。光窗检测发射电路e11、光窗检测接收处理电路e12位于上壳体g02内，跟随第一反射镜b01转动；第二反射镜e13为环形，环设在透光窗g020的外围，第二反射镜e13与上壳体g02连接。

第二反射镜e13整体呈现为圆环状，可利用圆周整体分布的塑胶材质的光滑结构表面上镀金属反射层实现功能。

光窗检测发射电路e11、光窗检测接收处理电路e12与第一反射镜b01的背面连接，跟随第一反射镜b01同步转动。

光窗检测单元e01是基于红外透射测量原理，光线通过洁净的透光窗g020和脏污的光窗其光强会发生变化，据此完成对光窗脏污和损伤特性的检测。光窗检测发射电路e11用于发出至少一束准直光线，其光强保持相对稳定。光窗检测接收处理电路e12用于接收光窗检测发射电路e11发出并透射透光窗g020、经第二反射镜e13反射后的光线，并判定透光窗是否发生脏污。第二反射镜e13用于将光窗检测发射电路e11发出的光束进行偏转使其在有脏污检测需求的位置透射透光窗g020，并能够准确入射光窗检测接收处理电路e12。

光窗检测发射电路e11发出的光线穿过透光窗g020射入第二反射镜e13，在第二反射镜e13上发生镜面反射，经第二反射镜e13反射后的光线穿过透光窗g020射入光窗检测接收处理电路e12，参见图3所示。光窗检测接收处理电路e12将接收到的光信号转换为电信号，根据电信号的大小即可获知透光窗g020是否脏污。

由于光窗检测发射电路e11、光窗检测接收处理电路e12跟随第一反射镜b01绕竖直轴转动，而且第二反射镜e13环设在透光窗g020的外围，因此可以实现在360°的范围内监视透光窗g020，检测透光窗g020的脏污情况。

通过光窗检测单元e01与角度偏转扫描单元的结合，实现透光窗的360°脏污检测功能。

本实施例的安全激光扫描仪，通过设计激光测距单元包括光发射模块、光接收模块；角度偏转扫描单元包括驱动模块d01、第一反射镜b01；光窗检测单元e01包括光窗检测发射电路e11、光窗检测接收处理电路e12、第二反射镜e13；驱动模块d01驱动第一反射镜b01绕竖直轴转动，光窗检测发射电路e11、光窗检测接收处理电路e12跟随第一反射镜b01同步转动，实现激光测距单元周向检测被测物体的距离，实现光窗检测单元e01在360°的范围内对透光窗g020进行脏污监测；第二反射镜e13为环形，环设在透光窗g020的外围，可以保证对透光窗监测的连续性。因此，本实施例的安全激光扫描仪，不仅实现了周向激光测距，而且实现了周向监测透光窗g020，扩大了对透光窗g020的监测范围，实现对透光窗g020的全面监测。

光窗检测发射电路e11、光窗检测接收处理电路e12跟随角度偏转扫描单元一起做圆周运动，可以实时的对透光窗g020表面需要进行脏污检测的部分进行检测。光窗检测单元e01是体现安全激光扫描仪安全性的标志性功能，实现了安全激光扫描仪的安全特性。

通过将光窗检测单元e01与角度偏转扫描单元进行组合构造，可实现跟随扫描运动的实时的光窗检测，并且该方案可以使用较少的发射和接收器件完成功能的实现，避免了多组发射和接收器件之间的个体差异带入的检测偏差。

本申请一些实施例中，为了保护第二反射镜e13的安全，延长第二反射镜e13的使用寿命，光窗检测单元还包括环形的保护罩e14；保护罩e14与上壳体g02连接，围成环形的密闭腔室，第二反射镜e13位于密闭腔室内。

本申请一些实施例中，保护罩e14包括环形顶板e141、环形侧板e142、环形底板e143，参见图2所示，环形顶板e141、环形侧板e142均由遮光材料制成，环形底板e143由透光材料制成。

环形顶板e141与环形底板e143上下间隔水平布设。

环形侧板e142的顶端与环形顶板e141的外侧连接；环形侧板e142的底端与环形底板e143的外侧连接。

环形顶板e141的内侧与上壳体g02的顶壁连接；环形底板e143的内侧与上壳体g02的侧壁连接。

环形顶板e141、环形侧板e142、环形底板e143、上壳体g02围成密闭腔室。

环形底板e143可以透射光线，光线可以穿过环形底板e143射入第二反射镜e13；第二反射镜e13反射的光线可以穿过环形底板e143；环形顶板e141、环形侧板e141用于防止上方光线和侧方的光线影响光窗检测单元的检测准确性。

透光窗g020的部分区域的外侧设置有不透光保护罩g022，不透光保护罩g022与透光窗连接g020，围成密闭的腔室。透光窗g020的该部分区域（即腔室内被保护的透光窗部分）称为透光窗的洁净区g021，参见图7所示。因此，安全激光扫描仪可探测的角度范围约为280°，可以实现激光测距单元在280°（刨除洁净区g021）范围内检测被测物体的距离。而光窗检测单元仍可以在360°（包含洁净区g021）的范围内对透光窗进行脏污监测。

本申请一些实施例中，在下壳体g01的前端设置有显示屏或指示灯，以方便用户观察。在透光窗g020的后端具有洁净区g021，即不透光保护罩g022设置在透光窗g020的正后方。

洁净区g021受到不透光保护罩g022的防护，可以保持洁净状态。当光窗检测接收处理电路e12转动到一定角度，接收到经透光窗g020的洁净区g021射入的光线，光窗检测接收处理电路e12将接收到的光信号转换为电信号，此时的电信号记为参照电信号。

当透光窗发生脏污时，穿过脏污区域射至光窗检测接收处理电路e12的光线强度会变小，光电转换后的电信号也会变小，小于基准电信号。因此，根据光窗检测接收处理电路e12进行光电转换后的电信号的大小，即可判定透光窗是否发生脏污。

光窗检测接收处理电路e12在转动过程中获得实时电信号，根据实时电信号与基准电信号的比较，即可判断透光窗是否脏污。

本申请一些实施例中，为了改变光路方向，降低实现难度，光窗检测单元e01还包括第三反射镜e15和第四反射镜e16；第三反射镜e15跟随光窗检测发射电路e11转动，第四反射镜e16跟随光窗检测接收处理电路e12转动，参见图4所示。

光窗检测发射电路e11发出的光线射入第三反射镜e15，经第三反射镜e15反射后穿过透光窗g020、保护罩e14射入第二反射镜e13。

经第二反射镜e13反射后的光线穿过保护罩e14、透光窗g020射入第四反射镜e16，经第四反射镜e16反射后射入光窗检测接收处理电路e12。

在光窗检测发射电路e11与透光窗g020之间设置第三反射镜e15，可以改变光窗检测发射电路e11的出射方向，提高电路布置的灵活性，降低实现难度。

同理，在光窗检测接收处理电路e12与透光窗g020之间设置第四反射镜e16，可以改变光窗检测接收处理电路e12的入射方向，降低实现难度。

第三反射镜e15作为光窗检测发射电路e11的附属部分，与光窗检测发射电路e11固定连接，跟随光窗检测发射电路e11同步转动。

第四反射镜e16作为光窗检测接收处理电路e12的附属部分，与光窗检测接收处理电路e12固定连接，跟随光窗检测接收处理电路e12同步转动。

第三反射镜e15、第四反射镜e16、光窗检测发射电路e11、光窗检测接收处理电路e12跟随角度偏转扫描单元进行圆周运动。

本申请一些实施例中，为了进一步提高光窗检测单元的工作效能，扩大单次监测的范围，第二反射镜e13为夹角反射镜；光窗检测接收处理电路e12设置有两个，可称为：第一个光窗检测接收处理电路e12a、第二个光窗检测接收处理电路e12b，参见图5所示。

光窗检测发射电路e11发出的光线经第三反射镜e15反射后穿过透光窗g020、保护罩e14射入第二反射镜e13的夹角顶点。

经第二反射镜e13反射后的部分光线穿过保护罩e14、透光窗g020射入第一个光窗检测接收处理电路e12a。

经第二反射镜e13反射后的部分光线穿过保护罩e14、透光窗g020射入第四反射镜e16，经第四反射镜e16反射后射入第二个光窗检测接收处理电路e12b。

光窗检测发射电路e11发出的光线，经第三反射镜e15反射后，透射光窗g020和保护罩e14，其中心光线照射在第二反射镜e13的夹角顶点位置，此时，一半的光束沿方向G反射，依次透射保护罩e14、光窗g020后照射在第四反射镜e16上，然后反射进入第二个光窗检测接收处理电路e12b；另一半的光束沿方向H反射，依次透射保护罩e14、透光窗g020后照射在第一个光窗检测接收处理电路e12a，参见图5所示。

第一个光窗检测接收处理电路e12a、第二个光窗检测接收处理电路e12b分别将接收到的光信号转换为电信号，并分别判定透光窗g020是否脏污，分别对透光窗的不同区域进行脏污检测判断，进一步提高了光路的复杂度，也相应的提高了检测光路透射和检测的范围。

本申请一些实施例中，光窗检测发射电路e11包括发射器e110、发射准直透镜e111、固定座e112；固定座e112为套筒状，其前端具有开口；发射器e110和发射准直透镜e111安装在固定座e112内，发射器e110远离固定座e112的前端开口，发射准直透镜e111靠近固定座e112的前端开口；发射器e110发射的光束经过发射准直透镜e111准直后射入第三反射镜e15，经第三反射镜e15反射后穿过透光窗g020、保护罩e14射入第二反射镜e13，参见图6所示。

光窗检测接收处理电路e12包括接收器e120、窄带滤波片e123、接收透镜e121、接收光阑e122、处理电路e124；接收透镜e121安装在接收光阑e122内。第二反射镜e13反射后的光线穿过保护罩e14、透光窗g020射入第四反射镜e16，经第四反射镜e16反射后的光线射入接收透镜e121，经接收透镜e121汇聚后的光线经过窄带滤波片e123进行滤波，滤波后的光线射入接收器e120，接收器e120将接收到的光线转换为电信号，并传输至处理电路e124。处理电路e124根据接收到的电信号进行脏污判定。例如，当接收到的电信号小于基准电信号时，判定透光窗g020脏污。

发射器e110向外发出激光光束，经过发射准直透镜e111发射准直后以相对较小的发散角和良好的指向性射向第三反射镜e15，光线经第三反射镜e15反射后以设定的角度穿过透光窗g020，透射保护罩e14后入射第二反射镜 e13，光线经第二反射镜 e13再次反射后依次透射保护罩e14和透光窗g020，入射第四反射镜 e16，经第四反射镜 e16反射后入射接收透镜e121，光线经接收透镜e121汇聚后经过窄带滤波片e123滤除近似波长的干扰光，最终入射接收器 e120，接收器 e120将光信号转换为电信号，传输给处理电路e124，处理电路e124根据接收到的电信号进行一次透光窗g020的脏污判定。

上述设计的光窗检测发射电路e11和光窗检测接收处理电路e12，结构紧凑，可以发射出稳定光柱以及稳定接收返回的光束，完成透光窗的脏污检测。

为了提高脏污判定的可靠性，固定座e112和接收光阑e122采用不透光材料进行制作，接收光阑e122还可根据外界光线的可能入射状态进行长度的优选，达到减少外界光干扰的效果，同时通过在靠近接收器 e120的位置设有窄带滤波片e123，进一步提高接收电路的抗光干扰能力，提升安全激光扫描仪的系统可靠性。

本申请一些实施例中，角度偏转扫描单元还包括倒L形的反射镜光隔离筒b02，参见图2所示。

反射镜光隔离筒b02位于第一反射镜b01的下方，反射镜光隔离筒b02具有竖向的进光口和横向的出光口；进光口与其下方的激光测距单元的光发射模块相对，出光口朝向透光窗g020；反射镜光隔离筒b02的转角与第一反射镜b01连接；反射镜光隔离筒b02与第一反射镜b01同步转动。

光发射模块发出的光线经进光口射入第一反射镜b01，经第一反射镜b01反射后穿过出光口射入透光窗g020。

通过设计倒L形的反射镜光隔离筒b02，防止杂散光线影响第一反射镜b01的反射。

反射镜光隔离筒b02的横向的出光口的方向，即为角度偏转扫描单元的光束射出方向，也即角度偏转扫描单元的扫描方向。

本申请一些实施例中，反射镜光隔离筒b02的横向的出光口与固定座e112的前端开口方向之间的夹角θ大于等于90°，参见图7所示，以防止光窗检测单元与角度偏转扫描单元的光路相互干扰，提高激光测距和脏污判定的准确性。

为完成对透光窗g020整个圆周范围内的监测，第三反射镜e15、第四反射镜e16、光窗检测发射电路e11、光窗检测接收处理电路e12跟随角度偏转扫描单元旋转运动，并与第一反射镜b01的扫描方位形成一定的空间夹角θ，以避免二者光路的相互干扰。当安全激光扫描仪的角度偏转扫描单元做圆周运动时，可通过角度偏转扫描单元的测量方位信息和夹角θ获知光窗检测单元在某一时刻检测光窗的角度位置信息，将一周的角度位置信息按照方位排列后即可获取整个透光窗g020的脏污状态情况。

本申请一些实施例中，激光测距单元的光发射模块包括激光器a01、发射透镜a02、发射光隔离筒a05；光接收模块包括接收透镜a03、光接收管a04、控制电路，参见图2所示。

接收透镜a03的中心具有安装孔，发射光隔离筒a05为竖向设置的筒状，发射光隔离筒a05安装在接收透镜a03的安装孔内，激光器a01和发射透镜a02安装在发射光隔离筒a05内；激光器a01位于发射透镜a02的下方；光接收管a04位于接收透镜a03的下方，光接收管a04将接收到的光信号转换为电信号，并传输至控制电路，控制电路完成距离计算。

上述设计的光发射模块和光接收模块，结构紧凑，可以发射出稳定的竖向光柱，并可以稳定接收返回的光束，完成激光测距。

光发射模块与光接收模块同轴布设，与竖直轴同轴。

激光器 a01发射的脉冲激光，经过发射透镜a02准直后通过发射光隔离筒a05和反射镜光隔离筒b02，经第一反射镜b01反射后透射透光窗g020飞向被测物体，在被测物体表面产生的漫反射光透射透光窗g020返回到第一反射镜 b01，经第一反射镜 b01反射后进入接收透镜a03，经接收透镜a03汇聚后照射到光接收管a04，光接收管a04生成电信号，传输至控制电路，经过控制电路汇总处理后得到该位置处被测物体的距离和角度信息，并被作为该位置处安全防护的判断依据。

本申请一些实施例中，安全激光扫描仪还包括无线能量传递单元，无线能量传递单元包括供电发射电路c01、能量发射线圈c02、能量接收线圈c03、供电接收电路c04，参见图2所示。

能量接收线圈c03、供电接收电路c04设置在上壳体g02内，与第一反射镜b01连接，跟随第一反射镜b01同步转动；供电发射电路c01、能量发射线圈c02设置在下壳体g01内；能量接收线圈c03与能量发射线圈c02上下间隔布设。

供电发射电路c01驱动能量发射线圈c02产生交变的磁场，随后在能量接收线圈c03内产生交变的电场，能量接收线圈c03将电能传输给供电接收电路c04；供电接收电路c04为上壳体g02内的各用电设备供电，实现电能的无线传输。如供电接收电路c04为驱动模块d01、光窗检测发射电路e11、光窗检测接收处理电路e12等供电。

供电发射电路c01、能量发射线圈c02与激光测距单元共同固定在下壳体g01内，能量接收线圈c03、供电接收电路c04固定在上壳体g02内，跟随角度偏转扫描单元进行圆周运动；能量发射线圈c02和能量接收线圈c03之间保持一个稳定的间隙，使其在相对运动时不发生摩擦，同时保证能量传输的稳定性。

无线能量传递单元利用一对相互靠近的电感线圈通过电磁感应原理完成供电收发电路之间的能量传递，为驱动模块、光窗检测单元及其他用电模块提供电能，保证安全激光扫描仪的正常运行。

能量发射线圈c02和能量接收线圈c03，既可以表现为导线绕制的平面线圈或同心筒状线圈，也可以表现为柔性电路板或普通电路板所包含的各种线圈结构，其本质为具有特定的电磁特性，可以完成电磁互感进行能量传递。

能量接收线圈c03、能量发射线圈c02与竖直轴同轴，可以保证在转动过程中的稳定供电。

通过无线能量传递单元为驱动部件d01供电，从而解决了供电困扰，既克服了导线供电带来的扫描角度遮挡问题，又解决了电滑环等接触式供电的寿命问题。

供电接收电路c04为驱动部件d01、光窗检测发射电路e11、光窗检测接收处理电路e12供电。供电接收电路c04还可以与光窗检测发射电路e11集成在一起，如图4所示。供电接收电路c04还可以与光窗检测发射电路e11、第二个光窗检测接收处理电路e12b集成在一起，如图5所示。

电机带动相连接的第一反射镜b01、反射镜光隔离筒b02、能量接收线圈c03、供电接收电路c04、光窗检测发射电路e11、光窗检测接收处理电路e12、第三反射镜e15、第四反射镜e16进行圆周运动。

本实施例的安全激光扫描仪，激光测距单元通过完成激光脉冲的发射和接收进行距离探测，并完成安全防护的信息处理；角度偏转扫描单元通过其驱动模块带动第一反射镜对激光脉冲进行角度偏转，从而实现水平各个角度的扫描探测。无线能量传递单元通过无线传输的方式为角度偏转扫描单元、光窗检测单元提供电能，赋予了原本只能进行纯光学扫描的角度偏转扫描单元更大的可拓展性，将光窗检测功能与角度偏转扫描单元进行了功能融合，借助驱动模块的圆周运动完成对透光窗各方向的检测，使安全激光扫描仪的光窗检测更加高效和可靠。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；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：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型个实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种安全激光扫描仪，其特征在于：包括：

壳体，其包括上壳体和下壳体，所述上壳体的四周侧壁为透光窗；

激光测距单元，其位于所述下壳体内，其包括光发射模块、光接收模块；

角度偏转扫描单元，其位于所述上壳体内，其包括驱动模块、第一反射镜；所述驱动模块驱动所述第一反射镜绕竖直轴转动；所述光发射模块发出的光线射入所述第一反射镜，经所述第一反射镜反射后射入所述透光窗；所述第一反射镜将从所述透光窗射入的光线反射至所述光接收模块；

光窗检测单元，其包括光窗检测发射电路、光窗检测接收处理电路、第二反射镜；所述光窗检测发射电路、光窗检测接收处理电路位于所述上壳体内，跟随所述第一反射镜转动；所述第二反射镜为环形，环设在所述透光窗的外围，并与所述上壳体连接；

所述光窗检测发射电路发出的光线穿过所述透光窗射入所述第二反射镜，经所述第二反射镜反射后的光线穿过所述透光窗射入所述光窗检测接收处理电路，所述光窗检测接收处理电路将接收到的光信号转换为电信号。

2.根据权利要求1所述的安全激光扫描仪，其特征在于：所述光窗检测单元还包括环形的保护罩；所述保护罩与所述上壳体连接，围成环形的密闭腔室，所述第二反射镜位于所述密闭腔室内。

3.根据权利要求2所述的安全激光扫描仪，其特征在于：所述保护罩包括环形顶板、环形侧板、环形底板；所述环形顶板、环形侧板由遮光材料制成，所述环形底板由透光材料制成；

所述环形顶板与环形底板上下间隔水平布设；

所述环形侧板的顶端与所述环形顶板的外侧连接；所述环形侧板的底端与所述环形底板的外侧连接；

所述环形顶板的内侧与所述上壳体的顶壁连接；

所述环形底板的内侧与所述上壳体的侧壁连接。

4.根据权利要求1所述的安全激光扫描仪，其特征在于：所述光窗检测单元还包括第三反射镜和第四反射镜；所述第三反射镜跟随所述光窗检测发射电路转动，所述第四反射镜跟随所述光窗检测接收处理电路转动；

所述光窗检测发射电路发出的光线经所述第三反射镜反射后穿过所述透光窗射入所述第二反射镜；

经所述第二反射镜反射后的光线穿过所述透光窗射入所述第四反射镜，经所述第四反射镜反射后射入所述光窗检测接收处理电路。

5.根据权利要求4所述的安全激光扫描仪，其特征在于：所述第二反射镜为夹角反射镜；所述光窗检测接收处理电路设置有两个：第一个光窗检测接收处理电路、第二个光窗检测接收处理电路；

所述光窗检测发射电路发出的光线经所述第三反射镜反射后穿过所述透光窗射入所述第二反射镜的夹角顶点；

经所述第二反射镜反射后的光线穿过所述透光窗射入所述第一个光窗检测接收处理电路；

经所述第二反射镜反射后的光线穿过所述透光窗射入所述第四反射镜，经所述第四反射镜反射后射入所述第二个光窗检测接收处理电路。

6.根据权利要求4所述的安全激光扫描仪，其特征在于：

所述光窗检测发射电路包括发射器、发射准直透镜、固定座；所述固定座为套筒状，其前端具有开口；所述发射器和发射准直透镜安装在所述固定座内，所述发射器远离所述固定座的前端开口，所述发射准直透镜靠近所述固定座的前端开口；所述发射器发射的光束经过所述发射准直透镜准直后射入所述第三反射镜；

所述光窗检测接收处理电路包括接收器、窄带滤波片、接收透镜、接收光阑、处理电路；所述接收透镜安装在所述接收光阑内；经所述第四反射镜反射后的光线射入所述接收透镜，经所述接收透镜汇聚后的光线经过所述窄带滤波片进行滤波，滤波后的光线射入所述接收器，所述接收器将接收到的光线转换为电信号并传输至所述处理电路。

7.根据权利要求6所述的安全激光扫描仪，其特征在于：

所述角度偏转扫描单元还包括倒L形的反射镜光隔离筒；

所述反射镜光隔离筒位于所述第一反射镜的下方，所述反射镜光隔离筒具有竖向的进光口和横向的出光口；所述进光口与其下方的所述光发射模块相对，所述出光口朝向所述透光窗；

所述反射镜光隔离筒的转角与所述第一反射镜连接；所述反射镜光隔离筒与所述第一反射镜同步转动。

8.根据权利要求1所述的安全激光扫描仪，其特征在于：所述透光窗的部分区域的外侧设置有不透光保护罩，所述不透光保护罩与所述透光窗连接，围成密闭的腔室。

9.根据权利要求1所述的安全激光扫描仪，其特征在于：

所述光发射模块包括激光器、发射透镜、发射光隔离筒；

所述光接收模块包括接收透镜、光接收管、控制电路；

所述接收透镜的中心具有安装孔，所述发射光隔离筒为竖向设置的筒状，所述发射光隔离筒安装在所述安装孔内，所述激光器和发射透镜安装在所述发射光隔离筒内；所述激光器位于所述发射透镜的下方；所述光接收管位于所述接收透镜的下方，将接收到的光信号转换为电信号，并传输至所述控制电路。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的安全激光扫描仪，其特征在于：所述激光扫描仪还包括无线能量传递单元，所述无线能量传递单元包括供电发射电路、能量发射线圈、能量接收线圈、供电接收电路；

所述能量接收线圈、供电接收电路设置在所述上壳体内，且跟随所述第一反射镜同步转动；所述供电发射电路、能量发射线圈设置在所述下壳体内；

所述能量接收线圈与所述能量发射线圈上下间隔布设；

所述供电发射电路驱动所述能量发射线圈产生交变的磁场，所述能量接收线圈内产生交变的电场，并将电能传输给所述供电接收电路；所述供电接收电路为所述上壳体内的各用电设备供电。