一種線激光高精度角度自動調整裝置的制造方法
【專利摘要】本發明為解決現有技術中的以上不足，提出了一種線激光高精度角度自動調整裝置。該裝置包括底座2，夾具7，驅動輪8，支承輪9，支承輪安裝支架10，步進電機11，減速器12，角形支承板13、14，滑臺底座15，光杠16，雙螺旋絲杠17，滑臺18、20、21、22，彈簧19，外置計算機23，安裝底板24，攝像頭27、30，支架28、29，攝像頭接口31，步進電機接口32，步進電機驅動器33；其中,底座2上制有安裝孔3，膠槽4，固定孔5，注膠孔6。該裝置實現對線激光器的完全定位和有效固定，同時實現了自動、高精度的調整激光器所輸出的線狀激光角度。
【專利說明】
一種線激光高精度角度自動調整裝置
技術領域
[0001]本發明涉及一種線激光高精度角度自動調整裝置，屬于機械電子領域。
【背景技術】
[0002]線激光器指的是能發射線激光的激光器，一般利用半導體激光器作為光源，經過一組透鏡后發射出高準直度的點狀光源，再經過特制光學裝置如棱鏡或柱鏡后形成一條亮度均勻的光線。
[0003]線激光器的外形通常是一個長圓柱體。在實際應用中，由于其輸出的線激光在垂直于激光器中心軸的平面上的角度是不固定的，因此，通常需要將其安裝到一個底座上，以固定線激光在垂直于激光器中心軸的平面上的角度。
[0004]現有技術中，線激光器通常安裝在一短管形零件的孔中，如圖1所示，孔的直徑比線激光器的略大，激光器在孔中可自由轉動以調節線激光在垂直于激光器中心軸的平面上的角度;在線激光器安裝孔上沿著垂直于圓孔中心軸的方向上有螺紋孔，該螺紋孔中安裝有緊固螺釘，用于固定線激光器。安裝線激光器的短管形零件再固定在一個可調節的支架上。
[0005]使用時，線激光在垂直于激光器中心軸的平面上的角度調整是手工進行的，即松開短管形零件上的緊固螺釘，用手轉動激光器，用眼睛觀察線激光在垂直于激光器中心軸的平面上的角度，直到滿意為止，最后，擰緊螺釘以固定線激光器。
[0006]現有技術中，線激光在垂直于激光器中心軸的平面上的角度調整為手動調節，不適合高精密度使用。
[0007]線激光器已經廣泛應用于材料切割、機械制造、精密測量等領域，但針對線激光高精度應用，現有的固定或調整裝置就存在以下問題:
一、由于螺釘固定易松動，現有底座不能實現激光器沿軸線方向的高精度準確定位；
二、由于人眼判斷是否調整到位難免會存在誤差，導致使用時手工調整線激光的角度不精確；
三、固定線激光器的過程難免影響先前設置的角度，從而加大了線激光角度的不準確；
四、現有線激光器的底座設計本身存在諸多不合理的方面，不適于高精度的角度調整。一方面，缺少沿著線激光器軸線方向的定位結構，定位不完全;另一方面，用螺釘固定線激光器易變形，可靠性差;最后，現有線激光器安裝孔的直徑通常比線激光器的直徑大很多，給線激光器的定位和固定帶來了困難。
【發明內容】
[0008]本發明為解決現有技術中的以上不足，提出了一種線激光高精度角度自動調整裝置。該裝置實現了對線激光器的完全定位和有效固定，同時實現了自動、高精度地調整激光器所輸出的線激光在垂直于激光器中心軸的平面上的角度。
[0009]技術方案如下:一種線激光高精度角度自動調整裝置，包括底座2，夾具7，驅動輪8，支承輪9，支承輪安裝支架10，步進電機11，減速器12，角形支承板13、14，滑臺底座15，光杠16，雙螺旋絲杠17，滑臺18、20、21、22，彈簧19，外置計算機23，安裝底板24，攝像頭27、30，支架28、29，攝像頭接口 31，步進電機接口 32，步進電機驅動器33;其中，底座2上制有安裝孔3，膠槽4，固定孔5，注膠孔6;
如圖2所示，垂直于長方體底座2的側面中間制有圓柱形安裝孔3，安裝孔3截面半徑與線激光器I的圓柱形截面半徑相同或略大，安裝孔3內壁制有膠槽4，膠槽4為截面與安裝孔3截面同軸的環形凹槽，底座2的頂面開有垂直連通膠槽4的注膠孔6，底座2的頂面四角分別制有一個不穿過安裝孔3和膠槽4并貫通底座2的固定孔5;
夾具7頂面制有與底座2和線激光器I相互契合的凹槽，所述凹槽底面制有與固定孔5相互配合的螺孔;夾具7、滑臺底座15依次順序固定于安裝底板24的后側，靠近線激光器I的尾部兩側分別設置驅動輪8和支承輪9，夾具7與滑臺底座15的相對安裝位置應使固定于所述夾具7上的線激光器I的圓柱形尾部外殼處在驅動輪8與支承輪9的接觸范圍內；
驅動輪8安裝于減速器12的輸出軸上，減速器12連接步進電機11，減速器12的前端面安裝在角形支承板13的垂直面上，角形支承板13固定于滑臺21上;支承輪9安裝于支承輪安裝支架10上，支承輪安裝支架10固定在角形支承板14上，角形支承板14固定在滑臺20上;滑臺底座15上面安裝有光杠16和雙螺旋絲杠17，雙螺旋絲杠17左側為右旋螺紋，右側為左旋螺紋;滑臺18、20、21、22安裝在光杠16上并能夠沿光杠16左右方向直線滑動;雙螺旋絲杠17穿過滑臺18、20、21、22，滑臺20、21內部中空不與雙螺旋絲杠17耦合，滑臺18、22分別連結一個絲杠螺母，滑臺18的絲杠螺母與雙螺旋絲杠17的左側螺紋耦合，滑臺22的絲杠螺母與雙螺旋絲杠17的右側螺紋耦合;滑臺18與20之間以及滑臺21與22之間分別安裝有一對穿過光杠16的彈簧19;
攝像頭27、30分別固定于支架28、29上，支架28、29固定于靠近滑臺底座15—側的安裝底板24的左右兩側；
外置計算機23分別連接攝像頭接口 31、步進電機接口 32，攝像頭接口 31連接攝像頭27、30，步進電機接口 32連接步進電機驅動器33，步進電機驅動器33連接步進電機11。
[0010]進一步地，驅動輪8和支承輪9的表面涂覆一層橡膠材料，以增大摩擦力和避免破壞線激光器I的表面。
[0011]進一步地，注膠孔6的頂端為圓臺形，便于與注膠裝置接合。
[0012]進一步地，夾具7采用焊接或螺栓方式固定于底板24。
[0013]有益效果:相比于圖1所示的現有技術的一般情況，本發明提供的一種線激光高精度角度自動調整裝置替代了線激光器的手動調節，解決了現有技術中線激光器在高精密度領域中的使用問題，實現對線激光器的完全定位和有效固定，并且可以自動地、高精度地調整激光器所輸出的線激光在垂直于激光器中心軸的平面上的角度，能夠廣泛應用于材料切害J、機械制造、精密測量等高精度應用領域。
【附圖說明】
[0014]圖1為現有技術中線激光器的安裝支架；
圖2為實施例1 一種線激光高精度角度自動調整裝置的線激光器和底座的結構圖；
圖3為實施例1 一種線激光高精度角度自動調整裝置的線激光器和底座的安裝圖； 圖4為實施例1 一種線激光高精度角度自動調整裝置的線激光器、底座和夾具的結構配合圖；
圖5為實施例1 一種線激光高精度角度自動調整裝置的線激光器角度調整原理圖；
圖6為實施例1 一種線激光高精度角度自動調整裝置的線激光角度調整機構圖；
圖7為實施例1 一種線激光高精度角度自動調整裝置及使用圖。
[0015]如圖2-7所示，I為線激光器，2為底座，3為安裝孔，4為膠槽，5為固定孔，6為注膠孔，7為夾具，8為驅動輪，9為支承輪，10為支承輪安裝支架，11為步進電機，12為減速器，13、14為角形支承板，15為滑臺底座，16為光杠，17為雙螺旋絲杠，18、20、21、22為滑臺，19為彈簧，23為外置計算機，24為安裝底板，25為顯示屏，26為線激光射線，27、30為攝像頭，28、29為支架，31為攝像頭接口，32為步進電機接口，33為步進電機驅動器;7-A為夾具7的凹槽底面，7-Β1、7-Β2為夾具7的凹槽左右平面，7-C、7-D為夾具7的凹槽后平面;2-E為底座2的底面，2-Fl、2-F2為底座2的左右側面，2-G為底座2的后表面;1-H為線激光器I的后平面。
【具體實施方式】
[0016]實施例1
如圖2-7所示，一種線激光高精度角度自動調整裝置，包括底座2，夾具7，驅動輪8，支承輪9，支承輪安裝支架10，步進電機11，減速器12，角形支承板13、14，滑臺底座15，光杠16，雙螺旋絲杠17，滑臺18、20、21、22，彈簧19，外置計算機23，安裝底板24，顯示屏25，攝像頭27、30，支架28、29，攝像頭接口31，步進電機接口32，步進電機驅動器33;其中，底座2上制有安裝孔3，膠槽4，固定孔5，注膠孔6;
如圖2所示，垂直長方體底座2的側面中間制有圓柱形安裝孔3，安裝孔3截面半徑與線激光器I的圓柱形截面半徑相同或略大，安裝孔3內壁制有兩個相互間隔的膠槽4，膠槽4為截面與安裝孔3截面同軸的環形凹槽，底座2的頂面開有兩個分別垂直連通兩個膠槽4的注膠孔6，底座2的頂面四角分別制有一個不穿過安裝孔3和膠槽4并貫通底座2的固定孔5;
夾具7頂面制有與底座2和線激光器I相互契合的凹槽，所述凹槽底面制有與安裝孔5相互配合的螺孔;夾具7的作用在于固定底座2和線激光器I。
[0017]夾具7、滑臺底座15依次順序固定于安裝底板24的后側，靠近線激光器I的尾部兩側分別設置驅動輪8和支承輪9，夾具7與滑臺底座15的相對安裝位置應使固定于所述夾具7上的線激光器I的圓柱形尾部外殼處在驅動輪8與支承輪9的接觸范圍內；
夾具7與滑臺底座15的相對位置在具體調試時，最好的方案是，使夾具7的位置與安裝在其上的線激光器I的軸線與驅動輪8和支承輪9的軸線平行并且在同一個水平面上，使線激光器I的圓柱形外殼處在離驅動輪8和支承輪9相同距離的位置上;在沿線激光器I的軸線方向上，夾具7的安裝位置應保證驅動輪8的前端面與底座2之間留有Imm以上的間距，還應使支承輪安裝支架10的前端面與底座2之間留有Imm以上的間距。
[0018]驅動輪8安裝于減速器12的輸出軸上，減速器12連接步進電機11，減速器12的前端面安裝在角形支承板13的垂直面上，角形支承板13固定于滑臺21上;支承輪9安裝于支承輪安裝支架10上，支承輪安裝支架10固定在角形支承板14上，角形支承板14固定在滑臺20上；滑臺底座15上面安裝有光杠16和雙螺旋絲杠17，雙螺旋絲杠17左側為右旋螺紋，右側為左旋螺紋;滑臺18、20、21、22安裝在光杠16上并能夠沿光杠16左右方向直線滑動;雙螺旋絲杠17穿過滑臺18、20、21、22，滑臺20、21內部中空不與雙螺旋絲杠17耦合，滑臺18、22分別連結一個絲杠螺母，滑臺18的絲杠螺母與雙螺旋絲杠17的左側螺紋耦合，滑臺22的絲杠螺母與雙螺旋絲杠17的右側螺紋耦合;滑臺18與20之間以及滑臺21與22之間分別安裝有一對穿過光杠16的彈簧19;
滑臺底座15、顯示屏25分別安裝于安裝底板24的前后兩側，其中，顯示屏25垂直安裝，攝像頭27、30分別固定于支架28、29上，支架28、29固定于靠近滑臺底座15—側的安裝底板24的兩側；
外置計算機23分別連接攝像頭接口 31、步進電機接口 32，攝像頭接口 31連接攝像頭27、30，步進電機接口 32連接步進電機驅動器33，步進電機驅動器33連接步進電機11。
[0019]如圖2所示，該實施例中線激光器I為圓柱形，安裝孔3用于定位安裝線激光器1，當線激光器I輸出的線激光的角度調整到位后，即可通過兩個注膠孔6向膠槽4中注入粘結劑以固定線激光器I，底座2上還制有四個貫通的固定孔5，用于固定底座2于夾具7上。
[0020]圖3所示即為線激光器I與底座2的安裝圖。
[0021 ]夾具7如圖4所示，用于安裝固定底座2和線激光器I。夾具7上制有凹槽，其中，7-A為凹槽底面，7-Β1、7-Β2為凹槽左右平面，7-C、7-D為凹槽后平面;2-E為底座2的底面，2-F1、2-F2為底座2的左右側面，2-G為底座2的后表面;1-H為定位線激光器I的后平面。夾具7的凹槽底面7-A用于定位底座2的底面2-E，左右平面7-B1和7-B2用于定位底座2的左右側面2-F1和2-F2，平面7-C用于定位底座2的后表面2-G，平面7-D用于定位線激光器I的后平面1-H。夾具7上的定位平面7-Α、7-Β1、7-Β2和7-C實現了對底座2的完全定位;底座2上的安裝孔3限制了線激光器I沿Y和Z方向的直線運動自由度和繞Y軸和Z軸的旋轉運動自由度;定位平面7-D限制了線激光器I沿X軸方向的自由度，當向底座2的膠槽4注入粘結劑后，線激光器I繞X軸的旋轉自由度也被限制，從而實現對線激光器I的完全定位。同時，使用螺釘穿過底座2的四個固定孔5將底座2固定在夾具7上。
[0022]如圖5、6所示，支承輪9的作用是平衡驅動輪8對線激光器I的壓力，使線激光器I只承受扭矩作用，驅動輪8連接減速器12，驅動輪8旋轉驅動線激光器I旋轉實現調整線激光器I輸出的線激光在垂直于激光器中心軸的平面上的角度。
[0023]滑臺18和22上分別連結著一個與雙螺旋絲杠17耦合的絲杠螺母，滑臺18與20之間以及滑臺21與22之間各安裝有一對彈簧19。這樣，當沿不同方向轉動雙螺旋絲杠17時，就會同時帶動滑臺18和22相互接近或離開，通過滑臺18和22以及彈簧19即可帶動滑臺20與21相互接近或離開，滑臺20和21則分別帶動安裝在其上的支承輪9和驅動輪8同時壓向或離開線激光器I;當支承輪9和驅動輪8壓緊線激光器I時，通過步進電機11和減速器12可帶動驅動輪8旋轉，從而帶動線激光器I旋轉，實現對線激光在垂直于激光器中心軸的平面上的角度的調節。
[0024]如圖7所示，攝像頭接口31連接兩臺攝像頭27、30，用于采集照射到顯示屏25上左右兩側的線激光圖像頂AGE-L和頂AGE-R;步進電機接口 32用于產生驅動步進電機11旋轉的方向信號和脈沖信號，這兩個信號連接到步進電機驅動器33上，再由步進電機驅動器33為步進電機各相繞組供電，實現步進電機11的旋轉控制;外置計算機23比較攝像頭27、30采集到的顯示屏25的兩側的線激光圖像頂AGE-L和IMAGE-R，計算兩幅圖像中光條中心點Cl和Cr在同一個坐標系下的坐標Cl (/i，)和Cr (7〃，(坐標系見圖7左側)，據此計算出線段ClCr與Y軸正方向的夾角a= axctan((ZR - zl)/( yu ~ /I))，α也是線激光與Y軸的夾角。
[0025]該裝置調整使用過程如下:首先旋轉雙螺旋絲杠17，使支承輪9和驅動輪8離開壓緊線激光器I的位置，以便安裝線激光器I和底座2;將線激光器I穿入底座2上的安裝孔3，安裝到圖3所示的位置;將安裝有線激光器I的底座2按圖4所示放入夾具7中，并用螺釘固定；然后沿相反方向旋轉雙螺旋絲杠17，使支承輪9和驅動輪8壓緊線激光器I;手動控制步進電機11旋轉，調整線激光的角度到接近指定角度M的位置；啟動外置計算機23首先通過兩個攝像頭27、30檢測當前線激光26與Y軸正方向的夾角α，如果α與αχ的偏差不在允許范圍內，則外置計算機23通過步機電機接口 32控制步進電機11旋轉，調整線激光26的角度，并檢測線激光26與Y軸正方向的夾角α，直到α與αχ的偏差在允許范圍內為止;最后，通過底座2上的兩個注膠孔6向膠槽4中注入粘結劑固定線激光器I。
[0026]以上所述僅為本發明較佳的實施例，并不用于限制本發明的保護范圍，凡在本發明的精神和構思內所做的任何修改或等同替換等均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種線激光高精度角度自動調整裝置，其特征在于包括底座(2)，夾具(7)，驅動輪(8)，支承輪(9)，支承輪安裝支架(10)，步進電機(11)，減速器(12)，角形支承板(13)、(14)，滑臺底座(15)，光杠(16)，雙螺旋絲杠(17)，滑臺(18)、(20)、(21)、(22)，彈簧(19)，外置計算機(23)，安裝底板(24)，攝像頭(27)、(30)，支架(28)、(29)，攝像頭接口(31)，步進電機接口(32)，步進電機驅動器(33);其中，底座(2)上制有安裝孔(3)，膠槽(4)，固定孔(5)，注膠孔(6); 垂直于長方體底座(2)的側面中間制有圓柱形安裝孔(3)，安裝孔(3)截面半徑與線激光器(I)的圓柱形截面半徑相同或略大，安裝孔(3)內壁制有膠槽(4)，膠槽(4)為截面與安裝孔(3)截面同軸的環形凹槽，底座(2)的頂面開有垂直連通膠槽(4)的注膠孔(6)，底座(2)的頂面四角分別制有一個不穿過安裝孔(3)和膠槽(4)并貫通底座(2)的固定孔(5); 夾具(7)頂面制有與底座(2)和線激光器(I)相互契合的凹槽，所述凹槽底面制有與固定孔(5)相互配合的螺孔； 夾具(7)、滑臺底座(15)依次順序固定于安裝底板(24)的后側，靠近線激光器(I)的尾部兩側分別設置驅動輪(8)和支承輪(9)，夾具(7)與滑臺底座(15)的相對安裝位置應使固定于所述夾具(7)上的線激光器(I)的圓柱形尾部外殼處在驅動輪(8)與支承輪(9)的接觸范圍內； 驅動輪(8)安裝于減速器(12)的輸出軸上，減速器(12)連接步進電機(11)，減速器(12)的前端面安裝在角形支承板(13)的垂直面上，角形支承板(13)固定于滑臺(21)上;支承輪(9)安裝于支承輪安裝支架(10)上，支承輪安裝支架(10)固定在角形支承板(14)上，角形支承板(14)固定在滑臺(20)上;滑臺底座(15)上面安裝有光杠(16)和雙螺旋絲杠(17)，雙螺旋絲杠(17)左側為右旋螺紋，右側為左旋螺紋;滑臺(18)、(20)、(21)、(22)安裝在光杠(16)上并能夠沿光杠(16)左右方向直線滑動;雙螺旋絲杠(17)穿過滑臺(18)、( 20)、( 21)、( 22)，滑臺(20)、( 21)內部中空不與雙螺旋絲杠(17)耦合，滑臺(18)、( 22)分別連結一個絲杠螺母，滑臺(18)的絲杠螺母與雙螺旋絲杠(17)的左側螺紋耦合，滑臺(22)的絲杠螺母與雙螺旋絲杠(17)的右側螺紋耦合;滑臺(18)與(20)之間以及滑臺(21)與(22)之間分別安裝有一對穿過光杠(16)的彈簧(19); 攝像頭(27)、(30)分別固定于支架(28)、(29)，支架(28)、(29)固定于靠近滑臺底座(15)—側的安裝底板(24)左右兩側； 外置計算機(23 )分別連接攝像頭接口( 31)、步進電機接口( 32 )，攝像頭接口( 31)連接攝像頭(27)、(30)，步進電機接口(32)連接步進電機驅動器(33)，步進電機驅動器(33)連接步進電機(11)。2.根據權利要求1所述的一種線激光高精度角度自動調整裝置，其特征在于，夾具(7)上制有凹槽，其中，(7-A)為凹槽底面，(7-Β1)、(7-Β2)為凹槽左右平面，(7-C)、(7-D)為凹槽后平面;夾具(7)的凹槽底面(7-A)定位底座(2)的底面(2-E)，其左右平面7-B1和7-B2定位底座2的左右側面(2-F1)和(2-F2)，其平面(7-C)定位底座(2)的后表面(2-G)，其平面(7-D)定位線激光器(I)的后平面(1-H)。3.根據權利要求1或2所述的一種線激光高精度角度自動調整裝置，其特征在于，夾具(7 )與滑臺底座(15 )的相對位置，應使所述夾具(7 )的位置與安裝在其上的線激光器(I)的軸線與驅動輪(8)和支承輪(9)的軸線平行并且在同一個水平面上，使線激光器(I)的圓柱形外殼處在離驅動輪(8)和支承輪(9)相同距離的位置上;在沿線激光器(I)的軸線方向上，所述夾具(7)的安裝位置應保證驅動輪(8)的前端面與底座(2)之間留有Imm以上的間距，還應使支承輪安裝支架(10)的前端面與底座(2)之間留有Imm以上的間距。4.根據權利要求3所述的一種線激光高精度角度自動調整裝置，其特征在于，安裝孔(3)內壁制有兩個相互間隔的膠槽(4)，底座(2)的頂面開有兩個分別垂直連通兩個膠槽(4)的注膠孔(6)。5.根據權利要求4所述的一種線激光高精度角度自動調整裝置，其特征在于，注膠孔(6)頂端為圓臺形。6.根據權利要求4所述的一種線激光高精度角度自動調整裝置，其特征在于，所述驅動輪(8)和所述支承輪(9)的表面涂覆一層橡膠材料。7.根據權利要求4所述的一種線激光高精度角度自動調整裝置，其特征在于，所述夾具(7)采用焊接或螺栓方式固定于底板(24)。
【文檔編號】H01S3/10GK105958306SQ201610508805
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年7月2日
【發明人】冷惠文, 王東興
【申請人】煙臺大學