[发明专利]一种小型化激光同步扫描三角测距系统

摘要

本发明涉及一种小型化激光同步扫描三角测距系统。它包括M1镜部件、M2镜部件、M3镜部件、M4镜部件、激光部件、透镜部件、PSD部件和底板。激光器发出的准直激光束经双面反射镜M3镜上反射面、反射镜M1镜、反射镜M4镜，到达被测曲面某一点并发生漫反射，部分漫反射光再经反射镜M4镜、双面反射镜M3镜下反射面反射，经透镜汇聚光斑于PSD表面，PSD采集光斑位置信息并输出电压值，多通道采集系统同时对角度传感器和PSD输出的电压值进行采集传输至上位机，上位机计算后可得空间点位置坐标。本发明测量距离范围为0.5m～10m，具有测量精度高，实时采集，系统结构体积较小等优点。

主权项

1.一种小型化激光同步扫描三角测距系统，包括M1镜部件(1)、M2镜部件(2)、M3镜部件(3)、M4镜部件(4)、激光部件(5)、透镜部件(6)、PSD部件(7)和底板(8),其特征在于所述M3镜部件(3)位于设定的空间坐标系原点，通过内六角螺栓垂直固定在底板(8)上；M1镜部件(1)和M2镜部件(2)分别位于M3镜部件(3)的左、右两侧，且到M3镜部件(3)距离相等，其中M1镜部件(1)与水平轴夹角为135°±2°，M2镜部件(2)与水平轴夹角为45°±1°，通过内六角螺栓垂直固定在底板(8)上；M4镜部件(4)垂直固定在底板(8)上，保证镜面圆锥孔位于坐标原点正上方；激光部件(5)、透镜部件(6)和M3镜部件(3)处于同一竖直方向，激光部件(5)通过内六角螺栓固定在底板(8)上的M3镜部件(3)正上方位置处，透镜部件(6)通过内六角螺栓固定在底板(8)上的M3镜部件(3)正下方位置处；PSD部件(7)通过内六角螺栓水平固定在底板(8)上的M3镜部件(3)正下方位置处；激光部件(5)发出激光后经M3镜部件(3)、M1镜部件(1)、M2镜部件(2)、M4镜部件(4)到达被测曲面某一点并发生漫反射，部分漫反射光再经M4镜部件(4)、M3镜部件(3)反射，经透镜部件(6)汇聚光斑于PSD部件(7)表面，再由工控机采集PSD部件(7)输出的电压信号，计算得到空间点坐标信息；即采用同步扫描三角测距法，对空间物体表面做光栅轨迹扫描获取光斑位置信息，继而获得空间位置坐标所述M1镜部件(1)包括M1镜支座(9)和M1镜(10)，其中M1镜(10)为单面反射镜，M1镜支座(9)开槽宽度略大于M1镜(10)宽度，确保M1镜(10)能水平放置在M1镜支座(9)上，通过一个盖片(10＇)固定M1镜(10)；所述M2镜部件(2)包括M2镜支座(11)和M2镜(12)，其中M2镜(12)为单面反射镜，M2镜支座(11)开槽宽度略大于M2镜(12)宽度，确保M2镜(12)能水平放置在M2镜支座(11)上，通过一个盖片(12＇)固定M2镜(12)；所述M3镜部件(3)包括M3镜(13)、M3镜振镜电机(14)、M3镜套筒(15)和M3镜支座(16)，其中M3镜(13)为双面反射镜，装夹在M3镜振镜电机(14)上，M3镜振镜电机(14)与M3镜支座(16)过盈配合，通过M3镜支座(16)上预留的螺纹孔锁紧，其中M3镜套筒(15)起轴向定位功能，确保M3镜(13)几何中心位置满足设计要求；所述M4镜部件(4)包括M4镜(17)、M4镜振镜电机(18)、M4镜套筒(19)和M4镜支座(20)，其中M4镜(17)为单面反射镜，装夹在M4镜振镜电机(18)上，M4镜振镜电机(18)与M4镜支座(20)过盈配合，通过M4镜支座(20)上预留的螺纹孔锁紧，其中M4镜套筒(19)起轴向定位功能，确保M4镜(17)上孔的位置满足设计要求；所述M3镜(13)起始摆角为45°±1°，当其绕轴往复摆动时，光点在被测物体表面上沿X轴方向进行行扫描；所述M4镜(17)起始摆角为45°±1°，当其绕轴往复摆动时，光点在被测物体表面上沿Y轴方向进行行扫描；当M3镜(13)和M4镜(17)同时绕轴往复摆动时，则光点在被测物体表面做光栅轨迹扫描；所述M1镜(10)的尺寸是由激光角度扫描范围所确定，激光扫描范围为30°±1°，扫描激光与M1镜(10)的极限交点构成M1镜(10)的长度范围；M1镜(10)在Z方向的尺寸在点激光模型下无需考虑，若激光存在一定宽度，M1镜(10)在Z方向应大于激光宽度。