基于圓錐離軸反射的激光標(biāo)線裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于圓錐離軸反射的激光標(biāo)線裝置，應(yīng)用于工業(yè)測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002] 在建筑工程領(lǐng)域和機(jī)器視覺(jué)領(lǐng)域中，經(jīng)常會(huì)需要對(duì)目標(biāo)物投射出一字線或十字線 激光來(lái)作為施工和標(biāo)定的參考線。
[0003]為了能在目標(biāo)物上投射出一字線，通常是在雷射模塊前方設(shè)置圓柱鏡片，激光經(jīng) 過(guò)圓柱鏡片的折射，來(lái)將雷射模塊所產(chǎn)生的平行激光束展開(kāi)為所需的扇形光面，投射到目 標(biāo)物上形成一字線激光，此種方式獲得的一字線邊緣光強(qiáng)很弱，且對(duì)加工和裝配精度要求 很高。
[0004]另一種方法是電機(jī)帶動(dòng)反射鏡旋轉(zhuǎn)的方式生成線激光，這種方法利用旋轉(zhuǎn)的平行 激光束投射在目標(biāo)物上的視覺(jué)暫留，在目標(biāo)上產(chǎn)生一字線，這種方法是全反射的方式形成 線激光，對(duì)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸和軸承的加工精度要求非常高，否則會(huì)造成一字線激光在目標(biāo)物 上的晃動(dòng)。
[0005] 中國(guó)臺(tái)灣專利公告為第504076號(hào)，名稱為"光源模組裝置"，該裝置利用圓錐狀反 射鏡，將雷射模塊所產(chǎn)生的平行激光束展開(kāi)為360°的環(huán)形光面，進(jìn)而在目標(biāo)物上產(chǎn)生一字 線激光的裝置。該方式使得激光能量利用率低，所得到的一字線激光的亮度相對(duì)低，圓錐狀 反射鏡的角錐角度的加工精度要求高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中激光能量利用率低，獲得一字線激光的亮度相對(duì)低的 問(wèn)題，提供一種基于圓錐離軸反射的激光標(biāo)線裝置，該裝置利用部分圓錐反射鏡的光源模 組裝置獲得一字線激光，可實(shí)現(xiàn)線寬的控制，并保證一字線激光的能量穩(wěn)定。
[0007] 本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題的方案是：
[0008] 基于圓錐離軸反射的激光標(biāo)線裝置，包括光源發(fā)射器、本體、激光聚焦擴(kuò)束單元和 折光結(jié)構(gòu)，其特征是，
[0009] 光源發(fā)射器，其設(shè)置在本體的一端且嵌入到本體內(nèi)；
[0010] 本體，是中空的圓柱體結(jié)構(gòu)；
[0011] 激光聚焦擴(kuò)束單元，其與光源發(fā)射器同軸設(shè)置在本體內(nèi)，且與本體的另一端固定 連接；
[0012] 折光結(jié)構(gòu)，其與激光聚焦擴(kuò)束單元連接；
[0013] 光源發(fā)射器發(fā)射出的發(fā)散光經(jīng)過(guò)激光聚焦擴(kuò)束單元后會(huì)聚，會(huì)聚光束射向折光結(jié) 構(gòu)，光束經(jīng)過(guò)折光結(jié)構(gòu)在物面上形成一字線激光。
[0014] 所述激光聚焦擴(kuò)束單元具有兩組雙膠合鏡組后組透鏡和前組透鏡，后組透鏡通過(guò) 壓圈固定在外筒后端；前組透鏡與后組透鏡同軸放置，由壓圈固定在前組鏡筒內(nèi)；
[0015]前組鏡筒為一三爪螺紋結(jié)構(gòu)，與外筒同軸配合，外筒前部設(shè)有三個(gè)槽口作為前組 鏡筒三爪結(jié)構(gòu)的導(dǎo)軌，前組鏡筒的三爪結(jié)構(gòu)與手輪機(jī)構(gòu)螺紋配合；
[0016] 背帽與外筒螺紋配合，手輪機(jī)構(gòu)由外筒和背帽限位，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪機(jī)構(gòu)帶動(dòng)前組鏡筒 沿光軸前后移動(dòng)，從而達(dá)到聚焦的作用；
[0017] 隔圈與光軸同軸放置在背帽與外筒之間，用于對(duì)前組鏡筒的限位。
[0018] 后組透鏡焦距為25mm，前組透鏡焦距為100mm。
[0019] 所述折光結(jié)構(gòu)的外筒與背帽同軸螺紋配合，且該折光結(jié)構(gòu)設(shè)有橫置的部分圓錐 體，部分圓錐體的中心軸線與所述激光聚焦擴(kuò)束單元的光軸共面且垂直，部分圓錐體底面 固定在圓錐底座上，圓錐底座通過(guò)螺釘與外筒固定。
[0020] 本發(fā)明的有益效果為：該裝置通過(guò)部分圓錐離軸反射獲得一定發(fā)散角的一字線激 光，大大提高激光能量利用率、亮度，且通過(guò)設(shè)置聚焦擴(kuò)束系統(tǒng)，保證離軸反射線寬可調(diào)，該 裝置相較于圓柱鏡式裝置，獲得的一字線光斑均勻，穩(wěn)定性好，且裝調(diào)難度低，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單易于實(shí)現(xiàn)。在工業(yè)測(cè)量等工程應(yīng)用時(shí)，與同軸反射成360°環(huán)形光面相比，該裝置能保證 光源發(fā)射器的能量利用最大化。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1是本發(fā)明基于圓錐離軸反射的激光標(biāo)線裝置的剖面示意圖。
[0022] 圖2是本發(fā)明基于圓錐離軸反射的激光標(biāo)線裝置的結(jié)構(gòu)爆炸圖。
[0023]圖3是本發(fā)明基于圓錐離軸反射的激光標(biāo)線裝置光路示意圖。
[0024]圖4是本發(fā)明基于圓錐離軸反射的激光標(biāo)線裝置原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0026] 如圖1-2所示，基于圓錐離軸反射的激光標(biāo)線裝置，包括光源發(fā)射器1、本體2、激 光聚焦擴(kuò)束單元3和折光結(jié)構(gòu)4。
[0027] 光源發(fā)射器1設(shè)置在本體2的一端且嵌入到本體2內(nèi)。本體2是中空的圓柱體結(jié) 構(gòu)。激光聚焦擴(kuò)束單元3與光源發(fā)射器1同軸設(shè)置在本體2內(nèi)，且與本體2的另一端螺紋 配合。折光結(jié)構(gòu)4與激光聚焦擴(kuò)束單元3螺紋配合。
[0028] 激光聚焦擴(kuò)束單元3具有兩組雙膠合鏡組后組透鏡3-2和前組透鏡3-5,后組透鏡 3- 2焦距為25mm，后組透鏡3-2通過(guò)壓圈3-1固定在外筒3-3后端。前組透鏡3-5焦距為 100_，前組透鏡3-5與后組透鏡3-2同軸放置，由壓圈3-4固定在前組鏡筒3-6內(nèi)。前組 鏡筒3-6為一三爪螺紋結(jié)構(gòu)，與外筒3-3同軸配合，外筒3-3前部設(shè)有三個(gè)槽口作為前組鏡 筒3-6三爪結(jié)構(gòu)的導(dǎo)軌，前組鏡筒3-6的三爪結(jié)構(gòu)與手輪機(jī)構(gòu)3-7螺紋配合。背帽3-9與 外筒3-3螺紋配合，手輪機(jī)構(gòu)3-7由外筒3-3和背帽3-9限位，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪機(jī)構(gòu)3-7帶動(dòng)前組 鏡筒3-6沿光軸前后移動(dòng)，從而達(dá)到聚焦的作用。隔圈3-8與光軸同軸放置在背帽3-9與 外筒3-3之間，用于對(duì)前組鏡筒3-6的限位。該折光結(jié)構(gòu)4的外筒4-1與背帽3-9同軸螺 紋配合，且該折光結(jié)構(gòu)4設(shè)有橫置的部分圓錐體4-2,部分圓錐體4-2的中心軸線與該激光 聚焦擴(kuò)束單元3的光軸共面且垂直，部分圓錐體4-2底面膠粘在圓錐底座4-3上，圓錐底座 4- 3通過(guò)螺釘與外筒4-1固定。
[0029] 如圖3所示，光源發(fā)射器1發(fā)射出的發(fā)散光依次經(jīng)過(guò)后組透鏡3-2和前組透鏡3-5 后會(huì)聚，會(huì)聚光束射向部分圓錐體4-2的圓錐面反射，該圓錐面將光束反射出與之相垂直 的反射光束，發(fā)散成為扇形的光平面，在物面上形成一字線激光。
[0030] 如圖4所示，本發(fā)明利用離軸反射原理，將圓形光斑反射在像面上形成橢圓光斑， 通過(guò)手輪機(jī)構(gòu)3-7改變激光光源的會(huì)聚角，使光束聚焦，減少橢圓光斑短軸的寬度，形成一 字線激光，形成的線激光能量均勻穩(wěn)定。線激光的長(zhǎng)度的關(guān)系式如下：
[0031]
[0032] 其中，R為光斑中心所在圓錐橫截面半徑；r為激光光斑半徑；L為待測(cè)物體到部分 圓錐體4-2的距離；d為線激光長(zhǎng)度。
[0033] 根據(jù)上式及實(shí)際測(cè)量時(shí)所需線激光長(zhǎng)度d確定部分圓錐體4-2的外形尺寸。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 基于圓錐離軸反射的激光標(biāo)線裝置，包括光源發(fā)射器（1)、本體（2)、激光聚焦擴(kuò)束 單元（3)和折光結(jié)構(gòu)（4)，其特征是， 光源發(fā)射器（1)，其設(shè)置在本體（2)的一端且嵌入到本體（2)內(nèi)； 本體（2)，是中空的圓柱體結(jié)構(gòu)； 激光聚焦擴(kuò)束單元（3)，其與光源發(fā)射器（1)同軸設(shè)置在本體（2)內(nèi)，且與本體（2)的 另一端固定連接； 折光結(jié)構(gòu)（4)，其與激光聚焦擴(kuò)束單元（3)連接； 光源發(fā)射器（1)發(fā)射出的發(fā)散光經(jīng)過(guò)激光聚焦擴(kuò)束單元（3)后會(huì)聚，會(huì)聚光束射向折 光結(jié)構(gòu)（4)，光束經(jīng)過(guò)折光結(jié)構(gòu)（4)在物面上形成一字線激光。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圓錐離軸反射的激光標(biāo)線裝置，其特征是，所述激光聚 焦擴(kuò)束單元（3)具有兩組雙膠合鏡組后組透鏡（3-2)和前組透鏡（3-5)，后組透鏡（3-2)通 過(guò)壓圈（3-1)固定在外筒（3-3)后端；前組透鏡（3-5)與后組透鏡（3-2)同軸放置，由壓圈 (3-4)固定在前組鏡筒（3-6)內(nèi)； 前組鏡筒（3-6)為一三爪螺紋結(jié)構(gòu)，與外筒（3-3)同軸配合，外筒（3-3)前部設(shè)有三個(gè) 槽口作為前組鏡筒（3-6)三爪結(jié)構(gòu)的導(dǎo)軌，前組鏡筒（3-6)的三爪結(jié)構(gòu)與手輪機(jī)構(gòu)（3-7) 螺紋配合； 背帽（3-9)與外筒（3-3)螺紋配合，手輪機(jī)構(gòu)（3-7)由外筒（3-3)和背帽（3-9)限位， 轉(zhuǎn)動(dòng)手輪機(jī)構(gòu)（3-7)帶動(dòng)前組鏡筒（3-6)沿光軸前后移動(dòng)，從而達(dá)到聚焦的作用； 隔圈（3-8)與光軸同軸放置在背帽（3-9)與外筒（3-3)之間，用于對(duì)前組鏡筒（3-6) 的限位。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于圓錐離軸反射的激光標(biāo)線裝置，其特征是，后組透鏡 (3-2)焦距為25mm，前組透鏡（3-5)焦距為100mm。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于圓錐離軸反射的激光標(biāo)線裝置，其特征是，所述折光結(jié) 構(gòu)（4)的外筒（4-1)與背帽（3-9)同軸螺紋配合，且該折光結(jié)構(gòu)（4)設(shè)有橫置的部分圓錐 體（4-2)，部分圓錐體（4-2)的中心軸線與所述激光聚焦擴(kuò)束單元（3)的光軸共面且垂直， 部分圓錐體（4-2)底面固定在圓錐底座（4-3)上，圓錐底座（4-3)通過(guò)螺釘與外筒（4-1) 固定。
【專利摘要】基于圓錐離軸反射的激光標(biāo)線裝置，應(yīng)用于工業(yè)測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，為了解決現(xiàn)有技術(shù)中激光能量利用率低，獲得一字線激光的亮度相對(duì)低的問(wèn)題，該裝置：光源發(fā)射器，其設(shè)置在本體的一端且嵌入到本體內(nèi)；本體，是中空的圓柱體結(jié)構(gòu)；激光聚焦擴(kuò)束單元，其與光源發(fā)射器同軸設(shè)置在本體內(nèi)，且與本體的另一端固定連接；折光結(jié)構(gòu)，其與激光聚焦擴(kuò)束單元連接；光源發(fā)射器發(fā)射出的發(fā)散光經(jīng)過(guò)激光聚焦擴(kuò)束單元后會(huì)聚，會(huì)聚光束射向折光結(jié)構(gòu)，光束經(jīng)過(guò)折光結(jié)構(gòu)在物面上形成一字線激光；獲得的一字線光斑均勻，穩(wěn)定性好，裝調(diào)難度低，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)；在工業(yè)測(cè)量等工程應(yīng)用時(shí)，與同軸反射成360°環(huán)形光面相比，該裝置能保證光源發(fā)射器的能量利用最大化。
【IPC分類(lèi)】G02B27/09, G01C15/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105371830
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510884239
【發(fā)明人】莫時(shí)駿, 列劍平, 王加科, 劉桂梅, 賀文俊, 劉赫, 岳品良, 付躍剛
【申請(qǐng)人】長(zhǎng)春理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年3月2日
【申請(qǐng)日】2015年12月7日