一种基于激光光幕的平面定位装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于激光光幕的平面定位装置，由两组相互独立的光路系统组成，光路系统包括平行激光发射端、光幕定位区和平行激光接收端，光幕定位区位于平行激光发射端和平行激光接收端之间，所述平行激光发射端包括可调焦激光发射器、菲涅尔透镜和若干用于改变光路方向的反射镜，所述菲涅尔透镜设置在可调焦激光发射器的光路上；所述平行激光接收端包括光线分割反射镜组件、菲涅尔透镜组件和CCD感光器组件，光线分割反射镜组件将平行激光分为至少两束激光，菲涅尔透镜组件设置在被光线分割反射镜组件分割后的光路上，经过菲涅尔透镜组件后的光路上设置有CCD感光器组件。本实用新型专利技术可在特定平面区域探测到低至0.15mm直径的物体。

A device for plane positioning based on laser screen

The utility model discloses a device for plane positioning based on laser screen, optical system consists of two independent sets of the optical system includes a parallel laser transmitter, screen positioning area and parallel laser receiver, is located in the screen positioning area parallel laser transmitter and the laser receiver parallel between the parallel laser the transmitter includes a laser transmitter, Finel lens and the focusing mirror for some changes in the optical path direction, the Finel lens set light path in focusing laser transmitter; the parallel laser receiver including divided light reflector assembly, Finel lens assembly and CCD sensor module, light reflector component segmentation the parallel laser is divided into at least two laser beams, Finel lens assembly is arranged in the optical path of light split mirror component after segmentation, by Faye Nel To A CCD photosensitive component is arranged on the optical path after the mirror assembly. The utility model can detect objects with a diameter of less than 0.15mm in a specific plane area.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及测量定位领域，采用相互垂直的平行光激光光幕，定位一个特定平面内微小物体的位置。
技术介绍
目前，激光光幕技术在多个
都得到应用，对每个具体的应用领域，由于其技术要求的不同，使得激光光幕的具体实现方法也不同。在安全防护或者生产线自动控制领域，通常是采用多个激光发射器排成一列，设置于探测区域的一边；在探测区域相对的另一边，设置排成一列的多个光电感应器，使激光发射器和光电感应器一一对应，组成一个光栅式激光光幕，当有物体进入探测区域时，物体遮挡光线，光电感应器将探测到光线变化，然后转换成电信号，再送至信号处理部分作后续处理。这种光栅式激光光幕，抗干扰能力强，稳定，可靠，适用于工业现场等环境复杂的场合，但由于物理结构的原因，只能探测一维参数（或长度或宽度或高度），不能定位物体在一个平面内的具体坐标位置，且其最小光轴间距大于10mm，不适宜探测微小物体。激光光幕另外一个应用领域是在实弹射击时非接触探测子弹击中靶面时的位置和速度，这方面应用中一个典型方案是申请号为201220007776的”一种结构简单的激光精度靶的制作方法”，其技术特点在于将一个一字线形激光器布置于靶框一角，一个“L”形光敏器件阵列设置在靶框相对该角的两条边上，当子弹穿过靶面时，将会在光敏器件阵列的相应位置形成阴影段，对光敏器件阵列输出信号进行运算处理，即可得到子弹穿过靶面时的相应着靶坐标，该方案结构简单，测试灵敏度较光栅式激光光幕高，可探测最小几个毫米的物体，但结构原理决定了其在探测区域内不同位置处的灵敏度相差很大，最高灵敏度只存在于一字线形激光器附近区域，离得越远，灵敏度越低。还有一个典型方案是申请号200420007418的“组合平行激光光幕靶的制作方法”，其技术特点为沿靶面的X,Y两个方向分别设置激光发生器及光敏接收器组，组成组合平行激光光幕靶，激光发生器包括一个光源管，光源管前端设有一透镜组，后端设有一半导体激光器，光敏器件组件由设有光道的光敏器件固定条和光敏器件构成，一个激光发生器可对应一个或多个光敏器件，测量精度由光敏器件的安装间隔大小确定，在其给出的实施实例中，可测量的物体最小直径为5.45mm。该方案测量精度较高，在整个测量区域具有相同的灵敏度。在生物学实验或者理化实验中，常用到4孔，12孔，24孔，96孔，384孔等培养板，每次进行实验时，通常都要用加样针或移液枪往每个样品孔中分次（多次）顺序加入样品，各种试剂或反应物，由于试剂或反应物价值昂贵，如不慎把加入物的加入次数或顺序搞错，不但不能得到正确的实验结果，而且由于加入的试剂或反应物不可能重复使用，只能丢弃，从而导致较大的经济损失。因此在进行实验时，对每次加样时探入加样孔的加样针针尖或移液枪枪尖部分在培养板上的具体位置进行精确探测，以定位加样针或移液枪正位于培养板上的哪一个样品孔处，通过后续的处理电路及相应运算程序将定位结果显示出来并作进一步的计数，存储，实验步骤提示等相关处理，对提高实验效率，降低实验费用，有极大现实意义。实际实验中使用的加样针或移液枪，其探入培养板样品孔的针尖（或枪尖）部分直径通常在1mm以下，随着微量检测和超微量检测技术水平的发展，实验需要的样品量和试剂量越来越少，为满足此要求，针尖（或枪尖）部分直径在0.5mm左右的加样针或移液枪的使用频率也越来越高，为了在培养板样品孔处准确可靠地探测加样针针尖或移液枪枪尖部分，从而定位加样针或移液枪在培养板上的具体位置，其探测灵敏度至少应该在0.25mm以下。而且，在整个培养板的样品孔区域，要求探测灵敏度分布均匀。综上所述，不论是应用于安全控制和生产线检测领域的光栅式激光光幕方案，还是应用于实弹射击领域的激光光幕靶方案，其探测灵敏度，结构形式都不适用于探测加样针针尖或移液枪枪尖部分这样的微小物体，从而定位加样针或移液枪在培养板样品孔平面的具体位置。
技术实现思路
鉴于此，本技术的目的是提供一种灵敏度高的基于激光光幕的平面定位装置。为了实现上述目的本技术采用如下技术方案：一种基于激光光幕的平面定位装置，由两组相互独立的光路系统组成，所述光路系统包括平行激光发射端、光幕定位区和平行激光接收端，光幕定位区位于平行激光发射端和平行激光接收端之间，所述平行激光发射端包括可调焦激光发射器、菲涅尔透镜和若干用于改变光路方向的反射镜，所述菲涅尔透镜设置在可调焦激光发射器的光路上，将一字线激光转换为平行线激光；所述平行激光接收端包括光线分割反射镜组件、菲涅尔透镜组件和CCD感光器组件，经过光幕定位区的平行激光由光线分割反射镜组件分为至少两束激光，菲涅尔透镜组件设置在被光线分割反射镜组件分割后的光路上，经过菲涅尔透镜组件后的光路上设置有CCD感光器组件。本技术的两组光路系统探测时相互独立，可同时得到物体的X,Y坐标数据，实时性好，测量精度高，在特定平面区域内具有相同的灵敏度。由于光线分割反射镜组件将平行激光分为了若干束平行激光，再由菲涅尔透镜组件中对应的菲涅尔透镜分别对分割后的平行激光进行光束收缩，相较直接用菲涅尔透镜对整束平行激光进行光束收缩的方式，降低了平行激光经过菲涅尔透镜进行光束收缩时的畸变程度，从而可以大大提高测量精度。本技术用于生物学实验或者理化实验中时，不仅可探测定位单通道加样针或移液枪的位置，也可同时定位8通道，12通道，96通道移液枪中每枝枪的位置。经计算机模拟和实际测量，采用本技术提供的方法，可在特定平面区域探测到低至0.15mm直径的物体。附图说明本技术的装置可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明。图1为本技术的原理示意图；图2为本技术的立体结构示意图；图3为本技术的正视结构示意图；图4为本技术的左视结构示意图；图5为本技术的右视结构示意图；图6为本技术的垂直轴向分解示意图；图中：1-横向可调焦激光发射器、2-底反射镜座、3-横向菲涅尔透镜、4-顶光线分割反射镜盖、5-横向菲涅尔透镜组件、6-菲涅尔透镜安装支架、7-横向CCD感光器组件、8-纵向可调焦激光发射器、9-纵向菲涅尔透镜组件、10-纵向菲涅尔透镜、11-纵向CCD感光器组件、12-激光发射器安装支架、13-支柱、14-培养板、15-培养板支架、16-CCD感光器组件安装支架、17-反射镜、18-光线分割反射镜组件、19-加样针针尖或移液枪枪尖。具体实施方式下面结合附图对本技术做进一步说明。本技术由两组结构相同的相互独立的光路系统以及信号处理电路和运算显示部件组成。下面仅以一组光路系统为例进行原理说明。一组完整的光路系统包括一个可调焦激光发射器（由一个半导体激光器，光阑板，一个鲍威尔透镜或柱形透镜或波纹型镜组成，一个菲涅尔透镜，一个菲涅尔透镜组件，复数个反射镜及一个CCD感光器组件，如图1所示。可调焦激光发射器发出一束一字线型激光束，经调焦构件调整适当距离，经反射镜17投射到菲涅尔透镜上，一字线型激光束通过菲涅尔透镜变换为平行线激光，经反射镜17反射掠过特定平面区域（即光幕定位区），被一个光线分割反射镜组件18分割为复数束平行光，投射到对应的菲涅尔透镜组件中，由菲涅尔透镜组件将平行光光束收缩到对应CCD感光器组件的感光窗有效宽度，经CCD感光器组件对激光束进行检测。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于激光光幕的平面定位装置，由两组相互独立的光路系统组成，所述光路系统包括平行激光发射端、光幕定位区和平行激光接收端，光幕定位区位于平行激光发射端和平行激光接收端之间，其特征在于：所述平行激光发射端包括可调焦激光发射器、菲涅尔透镜和若干用于改变光路方向的反射镜，所述菲涅尔透镜设置在可调焦激光发射器的光路上；所述平行激光接收端包括光线分割反射镜组件、菲涅尔透镜组件和CCD感光器组件，经过光幕定位区的平行激光由光线分割反射镜组件分为至少两束激光，菲涅尔透镜组件设置在被光线分割反射镜组件分割后的光路上，经过菲涅尔透镜组件后的光路上设置有CCD感光器组件。

【技术特征摘要】
1.一种基于激光光幕的平面定位装置，由两组相互独立的光路系统组成，所述光路系统包括平行激光发射端、光幕定位区和平行激光接收端，光幕定位区位于平行激光发射端和平行激光接收端之间，其特征在于：所述平行激光发射端包括可调焦激光发射器、菲涅尔透镜和若干用于改变光路方向的反射镜，所述菲涅尔透镜设置在可调焦激光发射器的光路上；所述平行激光接收端包括光线分割反射镜组件、菲涅尔透镜组件和CCD感光器组件，经过光幕定位区的平行激光由光线分割反射镜组件分为至少两束激光，菲涅尔透镜组件设置在被光线分割反射镜组件分割后的光路上，经过菲涅尔透镜组件后的光路上设置有CCD感光器组件。2.根据权利要求1所述一种基于激光光幕的平面定位装置，其特征在于：所述可调焦激光发射器包括：激光器发射激光经光阑板后，再经过鲍威尔透镜或柱形透镜或波纹型镜，将点光源转变为线光源。3.根据权利要求1或2所述一种基于激光光幕的平面定位装置，其特征在于：所述光路系统具体结构如下：包括横向可调焦激光发射器（1）、底反射镜座（2）、横向菲涅尔透镜（3）、顶光线分割反射镜盖（4）、横向菲涅尔透镜组件（5）、菲涅尔透镜安装支架（6）、横向CCD感光器组件（7）、纵向可调焦激光发射器（8）、纵向菲涅尔透镜组件（9）、纵向菲涅尔透镜（10）、纵向CCD感光器组件（11）、激光发射器安装支架（12）、支柱（13）、CCD感光器组件安装支架（16），其中，所述底反射镜座（2）上固定设置有支柱（13），底反射镜座（2）内...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗晓祥，
申请(专利权)人：罗晓祥，
类型：新型
国别省市：重庆;50