基于圓錐離軸反射的激光標線裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型設及一種基于圓錐離軸反射的激光標線裝置，應用于工業測量技術領 域。
【背景技術】
[0002] 在建筑工程領域和機器視覺領域中，經常會需要對目標物投射出一字線或十字線 激光來作為施工和標定的參考線。
[0003] 為了能在目標物上投射出一字線，通常是在雷射模塊前方設置圓柱鏡片，激光經 過圓柱鏡片的折射，來將雷射模塊所產生的平行激光束展開為所需的扇形光面，投射到目 標物上形成一字線激光，此種方式獲得的一字線邊緣光強很弱，且對加工和裝配精度要求 很高。
[0004] 另一種方法是電機帶動反射鏡旋轉的方式生成線激光，運種方法利用旋轉的平行 激光束投射在目標物上的視覺暫留，在目標上產生一字線，運種方法是全反射的方式形成 線激光，對電機的旋轉軸和軸承的加工精度要求非常高，否則會造成一字線激光在目標物 上的晃動。
[0005] 中國臺灣專利公告為第504076號，名稱為"光源模組裝置"，該裝置利用圓錐狀反 射鏡，將雷射模塊所產生的平行激光束展開為360°的環形光面，進而在目標物上產生一字 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低，圓錐狀 反射鏡的角錐角度的加工精度要求高。 【實用新型內容】
[0006] 本實用新型為了解決現有技術中激光能量利用率低，獲得一字線激光的亮度相對 低的問題，提供一種基于圓錐離軸反射的激光標線裝置，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，可實現線寬的控制，并保證一字線激光的能量穩定。
[0007] 本實用新型解決技術問題的方案是：
[000引基于圓錐離軸反射的激光標線裝置，包括光源發射器、本體、激光聚焦擴束單元和 折光結構，其特征是，
[0009] 光源發射器，其設置在本體的一端且嵌入到本體內；
[0010] 本體，是中空的圓柱體結構；
[0011] 激光聚焦擴束單元，其與光源發射器同軸設置在本體內，且與本體的另一端固定 連接；
[0012] 折光結構，其與激光聚焦擴束單元連接；
[0013] 光源發射器發射出的發散光經過激光聚焦擴束單元后會聚，會聚光束射向折光結 構，光束經過折光結構在物面上形成一字線激光。
[0014] 所述激光聚焦擴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 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；
[0015] 前組鏡筒為一 Ξ爪螺紋結構，與外筒同軸配合，外筒前部設有Ξ個槽口作為前組 鏡筒Ξ爪結構的導軌，前組鏡筒的Ξ爪結構與手輪機構螺紋配合；
[0016] 背帽與外筒螺紋配合，手輪機構由外筒和背帽限位，轉動手輪機構帶動前組鏡筒 沿光軸前后移動，從而達到聚焦的作用；
[0017] 隔圈與光軸同軸放置在背帽與外筒之間，用于對前組鏡筒的限位。
[001引后組透鏡焦距為25mm，前組透鏡焦距為100mm。
[0019] 所述折光結構的外筒與背帽同軸螺紋配合，且該折光結構設有橫置的部分圓錐 體，部分圓錐體的中屯、軸線與所述激光聚焦擴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，圓錐底座通過螺釘與外筒固定。
[0020] 本實用新型的有益效果為:該裝置通過部分圓錐離軸反射獲得一定發散角的一字 線激光，大大提高激光能量利用率、亮度，且通過設置聚焦擴束系統，保證離軸反射線寬可 調，該裝置相較于圓柱鏡式裝置，獲得的一字線光斑均勻，穩定性好，且裝調難度低，系統結 構簡單易于實現。在工業測量等工程應用時，與同軸反射成360°環形光面相比，該裝置能保 證光源發射器的能量利用最大化。
【附圖說明】
[0021] 圖1是本實用新型基于圓錐離軸反射的激光標線裝置的剖面示意圖。
[0022] 圖2是本實用新型基于圓錐離軸反射的激光標線裝置的結構爆炸圖。
[0023] 圖3是本實用新型基于圓錐離軸反射的激光標線裝置光路示意圖。
[0024] 圖4是本實用新型基于圓錐離軸反射的激光標線裝置原理示意圖。
【具體實施方式】
[0025] 下面結合附圖對本實用新型做進一步詳細說明。
[0026] 如圖1-2所示，基于圓錐離軸反射的激光標線裝置，包括光源發射器1、本體2、激光 聚焦擴束單元3和折光結構4。
[0027] 光源發射器1設置在本體2的一端且嵌入到本體2內。本體2是中空的圓柱體結構。 激光聚焦擴束單元3與光源發射器1同軸設置在本體2內，且與本體2的另一端螺紋配合。折 光結構4與激光聚焦擴束單元3螺紋配合。
[0028] 激光聚焦擴束單元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通過壓圈3-1固定在外筒3-3后端。前組透鏡3-5焦距為100mm， 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。前組鏡筒3-6為一 Ξ爪螺紋結構，與外筒3-3同軸配合，外筒3-3前部設有Ξ個槽口作為前組鏡筒3-6Ξ爪結構 的導軌，前組鏡筒3-6的Ξ爪結構與手輪機構3-7螺紋配合。背帽3-9與外筒3-3螺紋配合，手 輪機構3-7由外筒3-3和背帽3-9限位，轉動手輪機構3-7帶動前組鏡筒3-6沿光軸前后移動， 從而達到聚焦的作用。隔圈3-8與光軸同軸放置在背帽3-9與外筒3-3之間，用于對前組鏡筒 3-6的限位。該折光結構4的外筒4-1與背帽3-9同軸螺紋配合，且該折光結構4設有橫置的部 分圓錐體4-2，部分圓錐體4-2的中屯、軸線與該激光聚焦擴束單元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通過螺釘與外筒4-1固定。
[0029] 如圖3所示，光源發射器1發射出的發散光依次經過后組透鏡3-2和前組透鏡3-5后 會聚，會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，本實用新型利用離軸反射原理，將圓形光斑反射在像面上形成楠圓光 斑，通過手輪機構3-7改變激光光源的會聚角，使光束聚焦，減少楠圓光斑短軸的寬度，形成 一字線激光，形成的線激光能量均勻穩定。線激光的長度的關系式如下：
[0031] R =單 4
[0032] 其中，R為光斑中屯、所在圓錐橫截面半徑;r為激光光斑半徑;L為待測物體到部分 圓錐體4-2的距離;d為線激光長度。
[0033] 根據上式及實際測量時所需線激光長度加角定部分圓錐體4-2的外形尺寸。
【主權項】
1. 基于圓錐離軸反射的激光標線裝置，包括光源發射器（1)、本體(2)、激光聚焦擴束單 元(3)和折光結構(4)，其特征是， 光源發射器(1 )，其設置在本體(2)的一端且嵌入到本體(2)內； 本體(2)，是中空的圓柱體結構； 激光聚焦擴束單元(3)，其與光源發射器（1)同軸設置在本體(2)內，且與本體(2)的另 一端固定連接； 折光結構(4)，其與激光聚焦擴束單元(3)連接； 光源發射器（1)發射出的發散光經過激光聚焦擴束單元(3)后會聚，會聚光束射向折光 結構(4)，光束經過折光結構(4)在物面上形成一字線激光。2. 根據權利要求1所述的基于圓錐離軸反射的激光標線裝置，其特征是，所述激光聚焦 擴束單元(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； 前組鏡筒(3-6)為一三爪螺紋結構，與外筒(3-3)同軸配合，外筒(3-3)前部設有三個槽 口作為前組鏡筒(3-6)三爪結構的導軌，前組鏡筒(3-6)的三爪結構與手輪機構（3-7)螺紋 配合； 背帽（3-9)與外筒(3-3)螺紋配合，手輪機構(3-7)由外筒(3-3)和背帽（3-9)限位，轉動 手輪機構(3-7)帶動前組鏡筒(3-6)沿光軸前后移動，從而達到聚焦的作用； 隔圈（3-8)與光軸同軸放置在背帽（3-9)與外筒(3-3)之間，用于對前組鏡筒(3-6)的限 位。3. 根據權利要求2所述的基于圓錐離軸反射的激光標線裝置，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. 根據權利要求2所述的基于圓錐離軸反射的激光標線裝置，其特征是，所述折光結構 (4)的外筒(4-1)與背帽（3-9)同軸螺紋配合，且該折光結構(4)設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線裝置，應用于工業測量技術領域，為了解決現有技術中激光能量利用率低，獲得一字線激光的亮度相對低的問題，該裝置：光源發射器，其設置在本體的一端且嵌入到本體內；本體，是中空的圓柱體結構；激光聚焦擴束單元，其與光源發射器同軸設置在本體內，且與本體的另一端固定連接；折光結構，其與激光聚焦擴束單元連接；光源發射器發射出的發散光經過激光聚焦擴束單元后會聚，會聚光束射向折光結構，光束經過折光結構在物面上形成一字線激光；獲得的一字線光斑均勻，穩定性好，裝調難度低，系統結構簡單易于實現；在工業測量等工程應用時，與同軸反射成360°環形光面相比，該裝置能保證光源發射器的能量利用最大化。
【IPC分類】G01C15/00, G02B27/09
【公開號】CN205156922
【申請號】CN201520998432
【發明人】莫時駿, 劉桂梅, 列劍平, 王加科, 賀文俊, 劉赫, 岳品良, 付躍剛
【申請人】長春理工大學
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年12月7日