[发明专利]一种新型二轴激光扫描方法与装置

摘要

一种新型二轴激光扫描装置，利用压电晶体的逆压电效应产生变形，驱动安装在机械放大机构上的大面积扫描镜产生x轴和y轴转动，实现对激光脉冲的反射和扫描。扫描镜的二轴转角运动规律由单片机系统设定，由光纤位移传感器和光电轴角编码器分别测量扫描镜绕x轴和y轴的实际转角，经A/D芯片反馈回单片机系统。在单片机系统中，设定的扫描镜x轴和y轴理想输出转角与反馈的x轴和y轴实际转角分别相比较，获得两轴转角的控制误差，通过PID控制运算，产生对扫描镜x轴和y轴的转角控制信号。通过D/A芯片输出控制电压，经直流电压放大电路进行电压放大，施加在压电晶体组上，使压电晶片组产生要求的变形量，从而使扫描镜根据控制需要而转动相应的角度。

主权项

一种新型二轴激光扫描装置，其特征在于包括压电晶体（11）、机械放大机构（12）、扫描镜（13）、激光测距仪（14）、非接触测量转角传感器（15）、A/D芯片（16）、单片机系统（17）、D/A芯片（18）、直流电压放大电路（19）、直流稳压电源（20）；所述压电晶体（11），其特征在于包括x轴左压电晶片组（111）、 x轴右压电晶片组（112）、y轴左压电晶片组（113）、y轴右压电晶片组（114）；所述压电晶体（11）根据逆压电效应工作，在其上下表面施加电压产生电场时，所述压电晶体（11）产生机械变形；所述机械放大机构（12）采用杠杆放大原理，将所述压电晶体（11）的机械变形转化为所述扫描镜（13）端部的较大位移；所述机械放大机构（12），其特征在于包括支撑外壳（121）、内支撑框架（122）、扫描镜 x轴转轴（123）、扫描镜x轴驱动右支杆（124）、连接铰链（125）、扫描镜 x轴驱动左支杆（126）、扫描镜y轴驱动右支杆（127）、扫描镜y轴驱动左支杆（128）；所述扫描镜（13）反射由所述激光测距仪（14）发出的激光脉冲，射向被扫描目标；所述非接触测量转角传感器（15），其特征在于包括y轴转角测量传感器（151）和x轴转角测量传感器（152）；所述直流电压放大电路（19），其特征在于包括x轴直流电压放大电路（191）和y轴直流电压放大电路（192）；所述直流稳压电源（20）给所述直流电压放大电路（19）提供高精度的稳压电源；所述非接触测量转角传感器（15）用于测量所述扫描镜（13）的x轴和y轴的实际转角大小，经所述A/D芯片（16）反馈回所述单片机系统（17）中；所述扫描镜（13）的x轴和y轴设定的的理想输出转角与由所述非接触测量转角传感器（15）反馈回来的x轴和y轴的实际转角分别相比较，获得两轴的转角控制误差值，在所述单片机系统（17）中通过软件编程进行PID控制运算，产生x轴和y轴两路控制信号，经所述D/A芯片（18）输出两路控制电压，提供给所述x轴直流电压放大电路（191）和所述y轴直流电压放大电路（192）进行电压放大，分别施加在所述x轴左压电晶片组（111）和 x轴右压电晶片组（112）、y轴左压电晶片组（113）和y轴右压电晶片组（114）上，使压电晶片的变形量根据控制需要而精确变化，从而使所述扫描镜（13）分别绕x轴和y轴转动设定的角度。