一种基于CO2激光管光源的扩束与实时调焦装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于CO2激光管光源的扩束与实时调焦装置，利用两个45度平面反射镜将CO2激光光束的光轴方向转折180°，缩短了激光发射筒的长度，实现了激光发射筒的小型化和便携化，利于野外运输和工作；并且可以根据目标的距离实时调焦，实现了对不同距离目标，激光管功率一定的条件下，CO2激光的光斑最小，激光功率密度最高，对异物的清除能力最强。

A beam expansion and real-time focusing device based on CO2 laser tube light source

The invention discloses a light source CO2 laser beam expanding and focusing device based on real time, using two 45 planar mirrors of CO2 laser beam axis direction turning 180 degrees, shorten the length of the laser tube, the laser emission tube of miniaturization and portability, and transportation to field work; and according to the distance real-time focus target, achieve the target of different distance, conditions of certain power laser tube, the laser spot CO2 minimum, the laser power density is the highest, the strongest scavenging ability of foreign bodies.

【技术实现步骤摘要】
一种基于CO2激光管光源的扩束与实时调焦装置
本专利技术涉及激光
，具体涉及一种基于CO2激光管光源的扩束与实时调焦装置。
技术介绍
输电网的电力线通常裸露、无绝缘层，上面悬挂缠绕的风筝、布条、塑料布等异物应及时处理。否则若沾染雨雪露水或受其他条件影响，易引起相间短路，存在火灾等安全隐患，此外还有可能导致跳闸，危及大面积城区供电造成极大的经济损失。清理电力线上异物的一般方法有：人工爬上杆塔进行清理、绝缘斗臂车升空摘取、无人机喷火清除等。人工爬上杆塔进行清理与绝缘斗臂车升空摘取，由于电力线一般较高，且进行清理时作业人员距线路过近，存在安全风险；无人机喷火清除，由于无人对风向十分敏感，对操作人员要求高。采用CO2激光电网异物清除仪，清除电线上的风筝、塑料、布片等异物，具有远距离、非接触、高效率等优点。现有的CO2激光电网异物清除装置或采用准直式的光束发射方式，或采用固定焦距的聚焦发射方式。准直光束发射方式，CO2激光管输出的CO2激光发散角大，到达目标上的光斑大、激光功率密度低，难以直接实现对远距离电线上异物的清除，激光功率的利用率低。而固定焦距的聚焦发射方式，扩束光学系统采用同一个焦距，不能实现CO2激光对不同距离的目标聚焦，难以实现对不同距离异物的清除。
技术实现思路
为解决上述至少之一的技术问题，本专利技术提供一种基于CO2激光管光源的扩束与实时调焦装置。本专利技术的CO2激光扩束单元对CO2激光进行扩束，以压缩CO2激光的发散角，同时根据异物的距离实时调焦，使在异物处CO2激光的光斑最小，激光功率密度最高，对异物的清除能力最强。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种基于CO2激光管光源的扩束与实时调焦装置，包括：CO2激光管、CO2激光扩束单元和CO2激光调焦单元；所述CO2激光管用于产生CO2激光光束；所述CO2激光扩束单元包括扩束次镜和扩束主镜；所述扩束次镜和扩束主镜安装于所述CO2激光光束的光路上，对其进行扩束；所述CO2激光调焦单元包括激光测距仪、信号处理与控制系统和电动平移台；所述扩束次镜安装固定在所述电动平移台上；所述激光测距仪对目标进行测距并将所测距离反馈给所述信号处理与控制系统；所述信号处理与控制系统根据所述激光测距仪反馈的距离计算出所述电动平移台的移动量；所述电动平移台带动所述扩束次镜在所述信号处理与控制系统的控制下沿着所述CO2激光光束的光轴方向移动，进行实时调焦。优选地，所述基于CO2激光管光源的扩束与实时调焦装置还包括CO2激光光轴转折单元；所述CO2激光光轴转折单元包括第一转折镜和第二转折镜，用于将所述CO2激光管输出的CO2激光光束的方向转折180°；所述扩束次镜和扩束主镜安装于所述CO2激光光束转折180°后的光路上。本专利技术的有益效果本专利技术提供的基于CO2激光管光源的扩束与实时调焦装置，利用两个45度平面反射镜将CO2激光光束的光轴方向转折180°，缩短了激光发射筒的长度，实现了激光发射筒的小型化和便携化，适合野外运输和工作；并且可以根据目标的距离实时调焦，实现了对不同距离目标，一定功率激光管的条件下，CO2激光的光斑最小，激光功率密度最高，对异物的清除能力最强。附图说明图1为本专利技术基于CO2激光管光源的扩束与实时调焦装置的光路示意图；附图标记说明：1-CO2激光管、21-第一转折镜、22-第二转折镜、31-扩束次镜、32-扩束主镜、41-激光测距仪、42-信号处理与控制系统、43-电动平移台。具体实施方式下面通过实施例对本专利技术进行具体描述，有必要在此指出的是本实施例只用于对本专利技术进行进一步说明，不能理解为对本专利技术保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据以上专利技术的内容做出一些非本质的改进和调整。在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。如图1所示，本专利技术提供一种优选实施例，一种基于CO2激光管光源的扩束与实时调焦装置，包括：CO2激光管1、CO2激光扩束单元和CO2激光调焦单元；所述CO2激光管1用于产生CO2激光光束；经过调焦和扩束后清除电线上的异物；所述CO2激光扩束单元包括扩束次镜31和扩束主镜32；所述扩束次镜31和扩束主镜32安装于所述CO2激光光束的光路上，对其进行扩束，从而压缩CO2激光管1输出CO2激光光束的发散角；所述CO2激光调焦单元包括激光测距仪41、信号处理与控制系统42和电动平移台43；所述扩束次镜31安装固定在所述电动平移台43上；所述激光测距仪41对目标进行测距并将所测距离反馈给所述信号处理与控制系统42；所述信号处理与控制系统42根据所述激光测距仪41反馈的距离计算出所述电动平移台43的移动量；所述电动平移台43带动所述扩束次镜31在所述信号处理与控制系统42的控制下沿着所述CO2激光光束的光轴方向移动，进行实时调焦。从而实现CO2激光扩束单元对不同距离异物目标的聚焦。在本优选实施例中，所述基于CO2激光管光源的扩束与实时调焦装置还包括CO2激光光轴转折单元；所述CO2激光光轴转折单元包括第一转折镜21和第二转折镜22，用于将所述CO2激光管1输出的CO2激光光束的方向转折180°；所述扩束次镜31和扩束主镜32安装于所述CO2激光光束转折180°后的光路上。所述CO2激光光轴转折单元由两个45度平面反射镜组成，即第一转折镜21和第二转折镜22，用于将CO2激光管1输出的CO2激光光束的方向转折180°，从而减小光学系统的长度，为CO2激光清除仪的便携设计奠定基础。CO2激光管1出的CO2激光光束，经过第一转折镜21，光束方向转折90°与原来的方向垂直；CO2激光光束再经过第二转折镜22，光束方向再转折90°，使CO2激光光束的光轴与CO2激光管1输出的原始CO2激光光束的光轴平行，但方向相反。CO2激光扩束单元的扩束次镜31和扩束主镜32置在第二转折镜22后CO2激光光束的光轴上。采用上述光路结构，可以有效减小CO2激光光学系统的长度，从而为便携式CO2激光电电网异物清除仪的设计奠定基础。采用大倍率、透射式CO2激光扩束单元，由一片扩束次镜31和一片扩束主镜32构成透射式CO2激光扩束光学系统，实现最简结构条件下对CO2激光管1输出CO2激光光束的扩束，从而压缩CO2激光管1输出CO2激光光束的发散角，提高到达异物处的CO2激光光斑的功率密度，提高CO2激光电网异物清除仪对远距离异物的清除能力。采用CO2激光实时调焦单元的激光测距仪41可对异物目标进行实时测距，然后信号处理与控制系统42根据距离信息和调焦算法，产生CO2激光扩束单元次镜的移动量，控制电动平移台6.3运动，从而带动CO2激光扩束单元的扩束次镜31沿着CO2激光光束的光轴做平移运动，实现CO2激光扩束单元对不同距离异物目标的实时调焦，从而使CO2激光扩束单元输出的CO2激光精确聚焦到异物目标处，提高到达异物处的CO2激光光斑的功率密度，提高CO2激光电网异物清除仪对远距离异物目标的清除能力。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于CO2激光管光源的扩束与实时调焦装置，其特征在于，包括：CO2激光管、CO2激光扩束单元和CO2激光调焦单元；所述CO2激光管用于产生CO2激光光束；所述CO2激光扩束单元包括扩束次镜和扩束主镜；所述扩束次镜和扩束主镜安装于所述CO2激光光束的光路上，对其进行扩束；所述CO2激光调焦单元包括激光测距仪、信号处理与控制系统和电动平移台；所述扩束次镜安装固定在所述电动平移台上；所述激光测距仪对目标进行测距并将所测距离反馈给所述信号处理与控制系统；所述信号处理与控制系统根据所述激光测距仪反馈的距离计算出所述电动平移台的移动量；所述电动平移台带动所述扩束次镜在所述信号处理与控制系统的控制下沿着所述CO2激光光束的光轴方向移动，进行实时调焦。

【技术特征摘要】
1.一种基于CO2激光管光源的扩束与实时调焦装置，其特征在于，包括：CO2激光管、CO2激光扩束单元和CO2激光调焦单元；所述CO2激光管用于产生CO2激光光束；所述CO2激光扩束单元包括扩束次镜和扩束主镜；所述扩束次镜和扩束主镜安装于所述CO2激光光束的光路上，对其进行扩束；所述CO2激光调焦单元包括激光测距仪、信号处理与控制系统和电动平移台；所述扩束次镜安装固定在所述电动平移台上；所述激光测距仪对目标进行测距并将所测距离反馈给所述信号处理与控制系统；所述信号处理与控制系统根据所述激光测距...

【专利技术属性】
技术研发人员：周洁，于道林，李岩，杨静琦，马喆，姜来，周恒妍，
申请(专利权)人：北京电子工程总体研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11