一種用于室內(nèi)空間坐標(biāo)測量的光學(xué)發(fā)射器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種用于室內(nèi)空間坐標(biāo)測量的光學(xué)發(fā)射器，所述光學(xué)發(fā)射器包括定子組件和轉(zhuǎn)子組件，定子組件包括基座和殼體，基座上設(shè)置半導(dǎo)體激光器、準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)、電機(jī)組件，轉(zhuǎn)子組件包括桶形架體，桶形架體內(nèi)設(shè)置光學(xué)組件；光學(xué)組件包括分光棱鏡、反射棱鏡、直角棱鏡，反射棱鏡右側(cè)設(shè)置一個擴(kuò)角組件，分光棱鏡前側(cè)設(shè)置另一個擴(kuò)角組件，擴(kuò)角組件設(shè)有一個鏡框，鏡框上安裝狹縫和鮑威爾棱鏡；桶形架體的側(cè)壁上設(shè)有兩個光信號發(fā)射口，兩個光信號發(fā)射口分別與兩個擴(kuò)角組件對應(yīng)設(shè)置。本實(shí)用新型解決了現(xiàn)有的光學(xué)發(fā)射器體積大、供電難的問題，優(yōu)化了性能。
【專利說明】—種用于室內(nèi)空間坐標(biāo)測量的光學(xué)發(fā)射器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種室內(nèi)空間坐標(biāo)測量的裝置，特別涉及一種用于室內(nèi)空間坐標(biāo)測量的光學(xué)發(fā)射器。
【背景技術(shù)】
[0002]在工業(yè)測量領(lǐng)域以及大型裝備制造業(yè)中，大部件空間位置的實(shí)時測量以及幾何特征尺寸的快速獲取一直影響現(xiàn)代工業(yè)的進(jìn)步。室內(nèi)空間定位系統(tǒng)是近幾年提出的一種采用兩束相互傾斜的旋轉(zhuǎn)扇面光作為單臺基站，多臺基站相互工作獲取目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)信息的三維坐標(biāo)測量設(shè)備。由于該系統(tǒng)測量原理的特殊性，對測量空間存在間歇性遮擋以及其它復(fù)雜環(huán)境具有明顯的優(yōu)越性。而系統(tǒng)的關(guān)鍵部件也就是旋轉(zhuǎn)扇面光的產(chǎn)生以及相應(yīng)的光機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計直接影響產(chǎn)品的實(shí)用性能。
[0003]通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，現(xiàn)階段旋轉(zhuǎn)扇面光的產(chǎn)生一般有兩種方法:一種是將兩臺半導(dǎo)體激光器以90度夾角平放于轉(zhuǎn)子頭部，兩臺激光器產(chǎn)生的光束分別通過準(zhǔn)直、擴(kuò)角光學(xué)系統(tǒng)各自產(chǎn)生一束扇面光。此結(jié)構(gòu)將激光器的驅(qū)動電路、電源模塊全部集成于轉(zhuǎn)子部分，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子重量增加、體積增大且不能長時間連續(xù)工作；另一種光機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計與上一種類似，唯一區(qū)別就是采用了旋轉(zhuǎn)供電的方式，將驅(qū)動電路、電源模塊安裝于定子部分，通過轉(zhuǎn)子和定子之間的耦合變壓器對轉(zhuǎn)子激光器供電。該方案雖然一定程度上解決了連續(xù)供電問題，但是耦合器件自身體積龐大，仍然不能降低轉(zhuǎn)子的體積和重量，并且耦合供電模式產(chǎn)生的電壓波動容易導(dǎo)致激光器激光強(qiáng)度的不穩(wěn)定，影響系統(tǒng)的最終測量性能。所以，需要提供一種用于室內(nèi)空間坐標(biāo)測量的光學(xué)發(fā)射器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種用于室內(nèi)空間坐標(biāo)測量的光學(xué)發(fā)射器，該光學(xué)發(fā)射器解決現(xiàn)有的光學(xué)發(fā)射器存在的體積大，質(zhì)量重、供電難等技術(shù)問題。
[0005]本實(shí)用新型的目的是由下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種用于室內(nèi)空間坐標(biāo)測量的光學(xué)發(fā)射器，包括定子組件和轉(zhuǎn)子組件，所述定子組件包括基座和殼體，所述基座的下部設(shè)置一個半導(dǎo)體激光器，所述半導(dǎo)體激光器上連接一個準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)；所述基座的上部設(shè)置一個電機(jī)組件，所述電機(jī)組件的中心豎直設(shè)有一個空心轉(zhuǎn)軸，所述空心轉(zhuǎn)軸上設(shè)置角度編碼器，所述空心轉(zhuǎn)軸上部通過軸承與所述殼體轉(zhuǎn)動安裝；所述轉(zhuǎn)子組件包括桶形架體，所述桶形架體固定在所述空心轉(zhuǎn)軸的上端；所述桶形架體內(nèi)設(shè)置光學(xué)組件；所述光學(xué)組件包括分光棱鏡、反射棱鏡、直角棱鏡，所述反射棱鏡右側(cè)設(shè)置一個擴(kuò)角組件，所述分光棱鏡前側(cè)設(shè)置另一個擴(kuò)角組件，所述擴(kuò)角組件設(shè)有一個鏡框，所述鏡框上安裝狹縫和鮑威爾棱鏡；所述桶形架體的側(cè)壁上設(shè)有兩個光信號發(fā)射口，所述兩個光信號發(fā)射口分別與所述的兩個擴(kuò)角組件對應(yīng)設(shè)置。
[0006]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0007]本實(shí)用新型的用于室內(nèi)空間坐標(biāo)測量的光學(xué)發(fā)射器，該光學(xué)發(fā)射器將供電模塊及半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動電路設(shè)置于定子組件上，結(jié)構(gòu)更加合理；降低對電機(jī)組件穩(wěn)定性的控制要求，解決了給旋轉(zhuǎn)的半導(dǎo)體激光器供電的難題。
[0008]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作詳盡說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是實(shí)施例一的光學(xué)發(fā)射器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖2是圖1的A— A剖視圖；
[0011]圖3是實(shí)施例一中的光學(xué)組件的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]實(shí)施例一
[0013]參見圖1，一種用于室內(nèi)空間坐標(biāo)測量的光學(xué)發(fā)射器，包括定子組件和轉(zhuǎn)子組件，所述定子組件包括基座I和殼體2，所述基座的下部設(shè)置一個半導(dǎo)體激光器3，所述半導(dǎo)體激光器上連接一個準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)4 ;所述基座的上部設(shè)置一個電機(jī)組件5，所述電機(jī)組件的中心豎直設(shè)有一個空心轉(zhuǎn)軸6，所述空心轉(zhuǎn)軸上設(shè)置角度編碼器7，所述空心轉(zhuǎn)軸上部通過軸承與所述殼體轉(zhuǎn)動安裝；所述轉(zhuǎn)子組件包括桶形架體8，所述桶形架體固定在所述空心轉(zhuǎn)軸的上端；所述桶形架體內(nèi)設(shè)置光學(xué)組件；所述光學(xué)組件包括分光棱鏡9、反射棱鏡10、直角棱鏡11，所述反射棱鏡右側(cè)設(shè)置一個擴(kuò)角組件，所述分光棱鏡前側(cè)設(shè)置另一個擴(kuò)角組件，所述擴(kuò)角組件設(shè)有一個鏡框12，所述鏡框上安裝狹縫13和鮑威爾棱鏡14 ;所述桶形架體的側(cè)壁上設(shè)有兩個光信號發(fā)射口 15、16，所述兩個光信號發(fā)射口分別與所述的兩個擴(kuò)角組件對應(yīng)設(shè)置。
[0014]參見圖1，在本實(shí)施例中，所述桶形架體8的底板與所述空心轉(zhuǎn)軸6的上端固定，所述桶形架體內(nèi)設(shè)有一個光學(xué)元件平臺17，所述光學(xué)組件和擴(kuò)角組件固定設(shè)置在所述光學(xué)元件平臺上。所述反射棱鏡10設(shè)置在所述分光棱鏡9右側(cè)，所述直角棱鏡11設(shè)置在所述分光棱鏡和所述反射棱鏡上方。所述半導(dǎo)體激光器與所述分光棱鏡之間設(shè)置豎直的光路通道，所述光路通道由基座上通孔、空心轉(zhuǎn)軸中心孔、桶形架體底板上通孔、光學(xué)平臺上通孔組成。所述的準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)與半導(dǎo)體激光器固定連接成一體，組成準(zhǔn)直激光發(fā)射組件。本實(shí)施例中的準(zhǔn)直激光發(fā)射組件屬于現(xiàn)有技術(shù)。
[0015]參見圖1、圖2，在本實(shí)施例中，所述反射棱鏡右側(cè)設(shè)置第一個擴(kuò)角組件，所述第一個擴(kuò)角組件設(shè)有一個鏡框12，所述鏡框上安裝狹縫13和鮑威爾棱鏡14 ;該第一個擴(kuò)角組件與所述桶形架體側(cè)壁上的光信號發(fā)射口 15對應(yīng)設(shè)置。所述分光棱鏡前側(cè)設(shè)置第二個擴(kuò)角組件，所述第二個擴(kuò)角組件設(shè)有一個鏡框18，所述鏡框上安裝狹縫19和鮑威爾棱鏡20 ;該第二個擴(kuò)角組件與所述桶形架體側(cè)壁上的光信號發(fā)射口 16對應(yīng)設(shè)置。
[0016]參見圖3，在本實(shí)施例中，所述分光棱鏡9設(shè)有入射面21和反射面22 ;所述反射棱鏡10設(shè)有兩個反射面23 ;所述直角棱鏡11設(shè)有反射面24和出射面25。
[0017]在本實(shí)施例中，狹縫為矩形，狹縫的尺寸約為1.5X3毫米。
[0018]參見圖3，在本實(shí)施例中，進(jìn)一步的，所述分光棱鏡9的分光比為1:1。分光棱鏡的分光比為1:1，保證光學(xué)發(fā)射器發(fā)射的兩束扇面光信號的能量基本相同，便于光學(xué)接收器對該扇面光信號的處理。[0019]在本實(shí)施例中，進(jìn)一步的，所述空心轉(zhuǎn)軸的內(nèi)壁上設(shè)有消光螺紋。消光螺紋結(jié)構(gòu)采用普通內(nèi)螺紋設(shè)計，表面涂覆消光比優(yōu)于90%的黑色消光漆。消光螺紋可以吸收半導(dǎo)體激光器發(fā)射的激光光束中散射至空心轉(zhuǎn)軸內(nèi)壁的雜亂光線，提高射入光學(xué)組件的光束質(zhì)量。
[0020]在本實(shí)施例中，進(jìn)一步的，所述直角棱鏡11的兩個反射面上覆有鏡面反射膜。鏡面反射膜可以提高反射效率，使盡可能多的光束能量入射至反射梭鏡。
[0021]在本實(shí)施例中，進(jìn)一步的，所述反射棱鏡10的反射面上覆有鏡面反射膜。鏡面反射膜可以提高反射效率，使盡可能多的光束能量入射至擴(kuò)角組件。
[0022]本實(shí)施例的光學(xué)發(fā)射器的工作過程如下:
[0023]參見圖1、圖2，在本實(shí)施例中，半導(dǎo)體激光器3安裝于定子組件的基座下部，其出射光束經(jīng)過準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)4準(zhǔn)直后通過光路通道入射至分光棱鏡9。準(zhǔn)直光束被分光棱鏡分成兩路光束，分別為向上傳輸入射至直角棱鏡11和橫向偏轉(zhuǎn)進(jìn)入狹縫19。狹縫為矩形結(jié)構(gòu)，并且與鮑威爾棱鏡20固連在一起，偏轉(zhuǎn)的一路光束26經(jīng)鮑威爾棱鏡擴(kuò)角，產(chǎn)生一路逆著光束傳播方向逆時針傾斜30度的扇面光束，由光信號發(fā)射口 16發(fā)出。另一路入射至直角棱鏡的光束27通過兩次鏡面反射入射至反射棱鏡10的反射面，從反射棱鏡出射的光束入射至狹縫13。同樣狹縫為矩形結(jié)構(gòu)，并且與鮑威爾棱鏡14固連在一起，經(jīng)鮑威爾棱鏡擴(kuò)角，逆著光束傳播方向繞光軸順時針旋轉(zhuǎn)30度，產(chǎn)生一路順時針傾斜30度的扇面光束，由光信號發(fā)射口 15發(fā)出。
[0024]在本實(shí)施例中，所述的用于室內(nèi)空間坐標(biāo)測量的光學(xué)發(fā)射器通過一個電子控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，具體的控制步驟如下:
[0025]A、啟動所述電子控制系統(tǒng)，所述電子控制系統(tǒng)控制所述電機(jī)組件5帶動所述轉(zhuǎn)子組件旋轉(zhuǎn)，使所述轉(zhuǎn)子組件的轉(zhuǎn)速達(dá)到設(shè)定轉(zhuǎn)速，所述設(shè)定轉(zhuǎn)速為2800r/min?3000r/min ；
[0026]B、所述電子控制系統(tǒng)啟動所述半導(dǎo)體激光器3產(chǎn)生信號光束，每當(dāng)所述轉(zhuǎn)子組件旋轉(zhuǎn)至所述角度編碼器7的零位位置時，所述光學(xué)發(fā)射器發(fā)出一個零位信號脈沖，光學(xué)接收器接收到該零位信號脈沖以及所述光學(xué)發(fā)射器發(fā)出的兩個扇面光信號，根據(jù)兩個扇面光信號分別與零位信號脈沖的時間差值計算出所述光學(xué)接收器的方位信息；
[0027]在本實(shí)施例中，所述零位位置是指角度編碼器的零位編碼，為相對指向。但是當(dāng)光學(xué)發(fā)射器安裝固定位置后，角度編碼器的零位編碼在空間內(nèi)也固定下來了。
[0028]C、所述電子控制系統(tǒng)關(guān)閉所述半導(dǎo)體激光器，待所述半導(dǎo)體激光器停止工作后，所述電子控制系統(tǒng)控制所述電機(jī)組件帶動所述轉(zhuǎn)子組件逐漸降低轉(zhuǎn)速直至停機(jī)。
[0029]其中，所述電子控制系統(tǒng)包括計算機(jī)裝置、電機(jī)轉(zhuǎn)速驅(qū)動器，計算機(jī)裝置分別與電機(jī)轉(zhuǎn)速驅(qū)動器、角度編碼器電連接，電機(jī)轉(zhuǎn)速驅(qū)動器與電機(jī)組件電連接，連接方式可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的有線信號連接或無線信號連接。電子控制系統(tǒng)對電機(jī)組件的控制、對方位信息的計算都是通過軟件編碼實(shí)現(xiàn)的，可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的脈沖法測距、頻率法測距、相位法測距中的一種，此處不進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0030]本實(shí)施例的內(nèi)容僅為本實(shí)用新型較佳的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本實(shí)用新型披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于室內(nèi)空間坐標(biāo)測量的光學(xué)發(fā)射器，包括定子組件和轉(zhuǎn)子組件，其特征在于:所述定子組件包括基座和殼體，所述基座的下部設(shè)置一個半導(dǎo)體激光器，所述半導(dǎo)體激光器上連接一個準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)；所述基座的上部設(shè)置一個電機(jī)組件，所述電機(jī)組件的中心豎直設(shè)有一個空心轉(zhuǎn)軸，所述空心轉(zhuǎn)軸上設(shè)置角度編碼器，所述空心轉(zhuǎn)軸上部通過軸承與所述殼體轉(zhuǎn)動安裝；所述轉(zhuǎn)子組件包括桶形架體，所述桶形架體固定在所述空心轉(zhuǎn)軸的上端；所述桶形架體內(nèi)設(shè)置光學(xué)組件；所述光學(xué)組件包括分光棱鏡、反射棱鏡、直角棱鏡，所述反射棱鏡右側(cè)設(shè)置一個擴(kuò)角組件，所述分光棱鏡前側(cè)設(shè)置另一個擴(kuò)角組件，所述擴(kuò)角組件設(shè)有一個鏡框，所述鏡框上安裝狹縫和鮑威爾棱鏡；所述桶形架體的側(cè)壁上設(shè)有兩個光信號發(fā)射口，所述兩個光信號發(fā)射口分別與所述的兩個擴(kuò)角組件對應(yīng)設(shè)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)發(fā)射器，其特征在于:所述分光棱鏡的分光比為1:1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)發(fā)射器，其特征在于:所述空心轉(zhuǎn)軸的內(nèi)壁上設(shè)有消光螺紋。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)發(fā)射器，其特征在于:所述直角棱鏡的兩個反射面上覆有鏡面反射膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光學(xué)發(fā)射器，其特征在于:所述反射棱鏡的反射面上覆有鏡面反射膜。
【文檔編號】G01B11/00GK203657744SQ201420023719
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年1月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月13日
【發(fā)明者】姚震, 吳易明, 高立民, 趙軍麗, 趙曉進(jìn), 梁選森 申請人:西安中科光電精密工程有限公司