激光合束整形匀化扫描装置.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010966763.7 (22)申请日 2020.09.15 (71)申请人 上海远葆工业设计有限公司 地址 201400 上海市奉贤区泰叶路159弄33 号 (72)发明人 苏宁 (74)专利代理机构 新余市渝星知识产权代理事 务所(普通合伙) 36124 代理人 廖平 (51)Int.Cl. G02B 26/10(2006.01) G02B 26/08(2006.01) G02B 27/09(2006.01) G01B 11/00(2006.01) (54)发明名称 一。

2、种激光合束整形匀化扫描装置 (57)摘要 本发明涉及光电检测设备技术领域， 具体是 一种激光合束整形匀化扫描装置， 包括主激光 器、 光束整形均化架与底座， 光束整形均化架由 整形均化箱、 连接箱、 进光罩和移动板组成， 连接 箱的底部通过螺栓连接在整形均化箱的顶部外 壁， 连接箱的内壁一侧焊接有连接杆， 连接杆的 外部两侧均套设有套筒， 连接箱靠近连接杆的两 侧内壁均通过螺栓连接有电动伸缩杆， 且电动伸 缩杆的输出端通过键与键槽连接在套筒的一侧， 套筒的一侧通过活动关节活动连接有活动杆。 本 发明的螺杆在限位管中转动并上升， 可将调节底 板向上推动， 使射出通光管光的射出宽度进行调 整， 使。

3、得激光光源整形为一定宽度， 光再射在匀 化透镜片上， 匀化透镜片使光均化为平顶光束。 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 CN 112130317 A 2020.12.25 CN 112130317 A 1.一种激光合束整形匀化扫描装置， 其特征在于： 包括主激光器(1)、 光束整形均化架 (5)与底座(10)， 所述光束整形均化架(5)由整形均化箱(9)、 连接箱(13)、 进光罩(14)和移 动板(31)组成， 所述连接箱(13)的底部通过螺栓连接在整形均化箱(9)的顶部外壁， 所述连 接箱(13)的内壁一侧焊接有连接杆(15)， 所述连接杆(15)的外部两侧均套设有套筒(16)， 所述。

4、连接箱(13)靠近连接杆(15)的两侧内壁均通过螺栓连接有电动伸缩杆(17)， 且电动伸 缩杆(17)的输出端通过键与键槽连接在套筒(16)的一侧， 所述套筒(16)的一侧通过活动关 节活动连接有活动杆(18)， 所述活动杆(18)远离套筒(16)的一端通过活动关节活动连接有 通光管(19)， 所述整形均化箱(9)的顶部和底部均开设有限位口(34)， 所述整形均化箱(9) 的一侧内壁通过螺栓连接有均化透镜片(26)， 所述通光管(19)的底部内壁两侧均焊接有限 位管(23)， 所述通光管(19)的底部两侧均插设有阻挡块(21)， 所述阻挡块(21)的顶部外壁 粘接有调节底板(20)， 所述调节。

5、底板(20)的内部两侧均焊接有轴承(24)， 所述轴承(24)的 内壁活动连接有螺杆(22)。 2.根据权利要求1所述的一种激光合束整形匀化扫描装置， 其特征在于： 所述螺杆(22) 螺纹连接在限位管(23)的内壁， 所述螺杆(22)远离轴承(24)的外部一侧螺纹连接有卡块 (25)。 3.根据权利要求1所述的一种激光合束整形匀化扫描装置， 其特征在于： 所述进光罩 (14)焊接在整形均化箱(9)的一侧外壁， 所述移动板(31)顶部的四角处均焊接有外支撑管 (30)。 4.根据权利要求1所述的一种激光合束整形匀化扫描装置， 其特征在于： 所述外支撑管 (30)的内部插设有内支撑管(32)， 所。

6、述内支撑管(32)和外支撑管(30)的外部均开设有螺纹 孔(35)。 5.根据权利要求4所述的一种激光合束整形匀化扫描装置， 其特征在于： 所述螺纹孔 (35)的内部螺纹连接有调节螺栓(33)， 且整形均化箱(9)的底部焊接在内支撑管(32)的顶 部。 6.根据权利要求1所述的一种激光合束整形匀化扫描装置， 其特征在于： 所述底座(10) 的顶部两侧均开设有滑槽(11)， 所述滑槽(11)的内部滑动连接有若干个滑块(29)， 所述滑 块(29)的顶部粘接有MEMS扫描反射架(6)。 7.根据权利要求6所述的一种激光合束整形匀化扫描装置， 其特征在于： 所述MEMS扫描 反射架(6)由MEMS反。

7、射镜片(27)和支撑架(12)组成， 所述MEMS反射镜片(27)设置在支撑架 (12)的顶部， 所述MEMS反射镜片(27)内部的中间处设置有反射内镜(28)。 8.根据权利要求7所述的一种激光合束整形匀化扫描装置， 其特征在于： 所述移动板 (31)和支撑架(12)通过滑块(29)与滑槽(11)滑动连接在底座(10)的顶部， 所述主激光器 (1)的一侧设置有主准直镜(2)。 9.根据权利要求8所述的一种激光合束整形匀化扫描装置， 其特征在于： 所述主准直镜 (2)的一侧设置有偏振片(3)， 所述光束整形均化架(5)远离MEMS扫描反射架(6)的一侧设置 有偏振分光片(4)。 10.根据权利。

8、要求9所述的一种激光合束整形匀化扫描装置， 其特征在于： 所述偏振分 光片(4)的一侧设置有次准直镜(7)， 所述次准直镜(7)的一侧设置有次激光器(8)。 权利要求书 1/1 页 2 CN 112130317 A 2 一种激光合束整形匀化扫描装置 技术领域 0001 本发明涉及光电检测设备技术领域， 具体是一种激光合束整形匀化扫描装置。 背景技术 0002 随着传感技术、 控制技术和制造技术等相关技术的发展以及人们生产生活中的需 要， 三维测量技术逐渐成为了几何量测量技术中的重点研究领域， 三维测量是被测物进行 全方位测量， 确定被测物的三维坐标测量数据。 0003 中国专利号CN20172。

9、0373148.9提供应用于三维场景测量的激光扫描装置， 包括光 源、 激光相位调制器、 光栅、 反射镜、 透镜、 测距受光部和成像受光部组成， 激光相位调制器 和光栅组成激光偏转部对激光进行调制。 0004 上述专利号CN201720373148.9中， 装置可以实现高频的激光扫描， 避免了部件惯 性带来的启动延迟， 取代了传统的转镜偏转的方法， 但是目前许多物体的表面三维数据测 量的应用过程中大多都是基于结构光扫描测量， 而现有的线结构光， 存在的光源功率不足， 条纹不够精细， 不能呈现特定角度的线性， 条纹方向匀化度不是完整的平顶光束等问题， 不 利于广泛的推广和普及， 因此亟需研发一种。

10、激光合束整形匀化扫描装置。 发明内容 0005 本发明的目的在于提供一种激光合束整形匀化扫描装置， 以解决上述背景技术中 提出的物体的表面三维数据测量的应用过程中大多都是基于结构光扫描测量， 而现有的线 结构光， 存在的光源功率不足， 条纹不够精细， 条纹方向匀化度不是完整的平顶光束的问 题。 0006 本发明的技术方案是： 一种激光合束整形匀化扫描装置， 包括主激光器、 光束整形 均化架与底座， 所述光束整形均化架由整形均化箱、 连接箱、 进光罩和移动板组成， 所述连 接箱的底部通过螺栓连接在整形均化箱的顶部外壁， 所述连接箱的内壁一侧焊接有连接 杆， 所述连接杆的外部两侧均套设有套筒， 所。

11、述连接箱靠近连接杆的两侧内壁均通过螺栓 连接有电动伸缩杆， 且电动伸缩杆的输出端通过键与键槽连接在套筒的一侧， 所述套筒的 一侧通过活动关节活动连接有活动杆， 所述活动杆远离套筒的一端通过活动关节活动连接 有通光管， 所述整形均化箱的顶部和底部均开设有限位口， 所述整形均化箱的一侧内壁通 过螺栓连接有均化透镜片， 所述通光管的底部内壁两侧均焊接有限位管， 所述通光管的底 部两侧均插设有阻挡块， 所述阻挡块的顶部外壁粘接有调节底板， 所述调节底板的内部两 侧均焊接有轴承， 所述轴承的内壁活动连接有螺杆。 0007 进一步地， 所述螺杆螺纹连接在限位管的内壁， 所述螺杆远离轴承的外部一侧螺 纹连接。

12、有卡块。 0008 进一步地， 所述进光罩焊接在整形均化箱的一侧外壁， 所述移动板顶部的四角处 均焊接有外支撑管。 0009 进一步地， 所述外支撑管的内部插设有内支撑管， 所述内支撑管和外支撑管的外 说明书 1/4 页 3 CN 112130317 A 3 部均开设有螺纹孔。 0010 进一步地， 所述螺纹孔的内部螺纹连接有调节螺栓， 且整形均化箱的底部焊接在 内支撑管的顶部。 0011 进一步地， 所述底座的顶部两侧均开设有滑槽， 所述滑槽的内部滑动连接有若干 个滑块， 所述滑块的顶部粘接有MEMS扫描反射架。 0012 进一步地， 所述MEMS扫描反射架由MEMS反射镜片和支撑架组成， 。

13、所述MEMS反射镜 片设置在支撑架的顶部， 所述MEMS反射镜片内部的中间处设置有反射内镜。 0013 进一步地， 所述移动板和支撑架通过滑块与滑槽滑动连接在底座的顶部， 所述主 激光器的一侧设置有主准直镜。 0014 进一步地， 所述主准直镜的一侧设置有偏振片， 所述光束整形均化架远离MEMS扫 描反射架的一侧设置有偏振分光片。 0015 进一步地， 所述偏振分光片的一侧设置有次准直镜， 所述次准直镜的一侧设置有 次激光器。 0016 本发明通过改进在此提供一种激光合束整形匀化扫描装置， 与现有技术相比， 具 有如下改进及优点： 0017 (1)螺杆在限位管中转动并上升， 可将调节底板向上推。

14、动， 使射出通光管光的射出 宽度进行调整， 使得激光光源整形为一定宽度， 光再射在匀化透镜片上， 匀化透镜片使光均 化为平顶光束。 0018 (2)整体实现了现有对光源功率的提升， 条纹精细和匀化性较好， 光射在MEMS扫描 反射架上， 将反射内镜的光反射出， MEMS反射镜片具有大光学旋转角和高镜面反射率， 长度 上呈现特定角度的线性。 0019 (3)光束整形匀化架和MEMS扫描反射架可移动在底座上， 光束整形匀化架和MEMS 扫描反射架之间的距离可调， 能在特定距离内完全打在MEMS反射镜片镜面上。 0020 (4)光射在整形均化箱中， 套筒移动在连接杆上并使两个活动杆之间的角度进行 缩。

15、小， 通光管的高度进行调整， 使偏振分光片的不同角度的光都可进入到通光管中。 附图说明 0021 下面结合附图和实施例对本发明作进一步解释: 0022 图1是本发明的结构示意图一； 0023 图2是本发明的结构示意图二； 0024 图3是本发明的整形匀化箱剖面示意图； 0025 图4是本发明的光束整形匀化架结构示意图； 0026 图5是本发明的MEMS扫描反射架结构示意图； 0027 图6是本发明的移动板剖面示意图。 0028 附图标记说明： 0029 1主激光器、 2主准直镜、 3偏振片、 4偏振分光片、 5光束整形匀化架、 6MEMS扫描反射 架、 7次准直镜、 8次激光器、 9整形匀化箱。

16、、 10底座、 11滑槽、 12支撑架、 13连接箱、 14进光罩、 15连接杆、 16套筒、 17电动伸缩杆、 18活动杆、 19通光管、 20调节底板、 21阻挡块、 22螺杆、 23 限位管、 24轴承、 25卡块、 26匀化透镜片、 27MEMS反射镜片、 28反射内镜、 29滑块、 30外支撑 说明书 2/4 页 4 CN 112130317 A 4 管、 31移动板、 32内支撑管、 33调节螺栓、 34限位口、 35螺纹孔。 具体实施方式 0030 下面将结合附图1至图6对本发明进行详细说明， 对本发明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发。

17、明一部分实施例， 而不是全部的实 施例。 基于本发明中的实施例， 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， 都属于本发明保护的范围。 0031 需要说明的是， 当组件被称为 “固定于” 另一个组件， 它可以直接在另一个组件上 或者也可以存在居中的组件。 当一个组件被认为是 “连接” 另一个组件， 它可以是直接连接 到另一个组件或者可能同时存在居中组件。 当一个组件被认为是 “设置于” 另一个组件， 它 可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。 本文所使用的术语 “垂直 的” 、“水平的” 、“左” 、“右” 以及类似的表述只是为了说明的目的。 003。

18、2 除非另有定义， 本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的 技术人员通常理解的含义相同。 本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具 体的实施例的目的， 不是旨在于限制本发明。 本文所使用的术语 “及/或” 包括一个或多个相 关的所列项目的任意的和所有的组合。 0033 本发明通过改进在此提供一种激光合束整形匀化扫描装置， 如图1-图6所示， 包括 主激光器1、 光束整形均化架5与底座10， 光束整形均化架5由整形均化箱9、 连接箱13、 进光 罩14和移动板31组成， 连接箱13的底部通过螺栓连接在整形均化箱9的顶部外壁， 连接箱13 的内壁一侧焊接有连接杆15， 。

19、连接杆15的外部两侧均套设有套筒16， 连接箱13靠近连接杆 15的两侧内壁均通过螺栓连接有电动伸缩杆17， 且电动伸缩杆17的输出端通过键与键槽连 接在套筒16的一侧， 套筒16的一侧通过活动关节活动连接有活动杆18， 活动杆18远离套筒 16的一端通过活动关节活动连接有通光管19， 整形均化箱9的顶部和底部均开设有限位口 34， 将光射在整形均化箱9中， 电动伸缩杆17推动套筒16， 套筒16移动在连接杆15上并使两 个活动杆18之间的角度进行缩小， 可使通光管19的高度进行调整， 使偏振分光片4的不同角 度的光都可进入到通光管19中， 整形均化箱9的一侧内壁通过螺栓连接有均化透镜片26，。

20、 匀 化透镜片26使光均化为平顶光束， 通光管19的底部内壁两侧均焊接有限位管23， 通光管19 的底部两侧均插设有阻挡块21， 阻挡块21的顶部外壁粘接有调节底板20， 调节底板20的内 部两侧均焊接有轴承24， 轴承24的内壁活动连接有螺杆22， 转动螺杆22使螺杆22在限位管 23中转动并上升， 可将调节底板20向上推动， 使射出通光管19光的射出宽度进行调整， 使得 激光光源整形为一定宽度， 光再射在匀化透镜片26上。 0034 进一步地， 螺杆22螺纹连接在限位管23的内壁， 螺杆22远离轴承24的外部一侧螺 纹连接有卡块25。 0035 进一步地， 进光罩14焊接在整形均化箱9的一。

21、侧外壁， 移动板31顶部的四角处均焊 接有外支撑管30。 0036 进一步地， 外支撑管30的内部插设有内支撑管32， 内支撑管32和外支撑管30的外 部均开设有螺纹孔35， 内支撑管32移动在外支撑管30的内部， 使用调节螺栓33和螺母将内 支撑管32进行调整后的固定， 可根据MEMS扫描反射架6的高度进行调整。 0037 进一步地， 螺纹孔35的内部螺纹连接有调节螺栓33， 且整形均化箱9的底部焊接在 说明书 3/4 页 5 CN 112130317 A 5 内支撑管32的顶部。 0038 进一步地， 底座10的顶部两侧均开设有滑槽11， 滑槽11的内部滑动连接有若干个 滑块29， 滑块2。

22、9的顶部粘接有MEMS扫描反射架6， 光射在MEMS扫描反射架6上， MEMS反射镜片 27可震动， 将反射内镜28的光反射出。 0039 进一步地， MEMS扫描反射架6由MEMS反射镜片27和支撑架12组成， MEMS反射镜片27 设置在支撑架12的顶部， MEMS反射镜片27内部的中间处设置有反射内镜28， MEMS反射镜片 27采用微机电系统(MEMS)技术的电磁驱动振镜， 具有大光学旋转角和高镜面反射率， 长度 上呈现特定角度的线性， 并能在特定距离内完全打在MEMS反射镜片27上。 0040 进一步地， 移动板31和支撑架12通过滑块29与滑槽11滑动连接在底座10的顶部， 主激光。

23、器1的一侧设置有主准直镜2， 主激光器1将激光光源射在主准直镜2上， 滑块29摩擦 在滑槽11中需推动滑块29， 滑块29才可滑动在滑槽11中。 0041 进一步地， 主准直镜2的一侧设置有偏振片3， 光束整形均化架5远离MEMS扫描反射 架6的一侧设置有偏振分光片4， 由主准直镜2射在偏振片3上， 偏振分光片4的角度可调整。 0042 进一步地， 偏振分光片4的一侧设置有次准直镜7， 次准直镜7的一侧设置有次激光 器8， 次准直镜7通过次激光器8射入通光管19中， 主激光器1将激光光源射在主准直镜2上， 再由主准直镜2射在偏振片3上， 偏振分光片4的角度可调整。 0043 本发明的工作原理为。

24、： 主激光器1将激光光源射在主准直镜2上， 再由主准直镜2射 在偏振片3上， 偏振分光片4的角度可调整， 将光射在整形均化箱9中， 电动伸缩杆17推动套 筒16， 套筒16移动在连接杆15上并使两个活动杆18之间的角度进行缩小， 可使通光管19的 高度进行调整， 使偏振分光片4的不同角度的光都可进入到通光管19中， 转动螺杆22使螺杆 22在限位管23中转动并上升， 可将调节底板20向上推动， 使射出通光管19光的射出宽度进 行调整， 使得激光光源整形为一定宽度， 光再射在匀化透镜片26上， 匀化透镜片26使光均化 为平顶光束， 光射在MEMS扫描反射架6上， MEMS反射镜片27可震动， 将。

25、反射内镜28的光反射 出， MEMS反射镜片27采用微机电系统(MEMS)技术的电磁驱动振镜， 具有大光学旋转角和高 镜面反射率， 长度上呈现特定角度的线性， 并能在特定距离内完全打在MEMS反射镜片27上， 光束整形匀化架5和MEMS扫描反射架6之间的距离可调。 0044 对所公开的实施例的上述说明， 使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。 对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的， 本文中所定义的 一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下， 在其它实施例中实现。 因此， 本发明 将不会被限制于本文所示的这些实施例， 而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一 致的最宽的范围。 说明书 4/4 页 6 CN 112130317 A 6 图1 图2 说明书附图 1/3 页 7 CN 112130317 A 7 图3 图4 说明书附图 2/3 页 8 CN 112130317 A 8 图5 图6 说明书附图 3/3 页 9 CN 112130317 A 9 。