CN102121679B - 一种光发射器及采用光发射器定位的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光发射器，包括光源和安装座，其特点是：所述光发射器还包括调整机构，包括调节架、调节螺钉和紧定螺钉；所述光源固定在所述调节架中心，并能发射激光；所述调节螺钉穿过调节架，并通过螺纹与安装座连接；所述紧定螺钉通过螺纹与调节架连接，并穿过调节架抵住安装座。本发明还提供了一种采用光发射器的定位方法。本发明具有精度高、调整方便、节省时间、光发射***调整幅度大等优点。

Description

一种光发射器及采用光发射器定位的方法

技术领域

本发明涉及一种能够发射准直光的光发射器及采用光发射器定位的方法，它主要用于对分析仪进行定位。

背景技术

请参阅图1和图2，半导体***体分析仪的发射单元1和接收单元2分别通过连接单元安装在工程管道4相对的两端，所述连接单元包括安装法兰盘31和仪器法兰盘32；所述安装法兰盘31直接安装在工程管道4上，所述仪器法兰盘32设置在安装法兰盘31上，发射单元1和接收单元2分别安装在仪器法兰盘32上；工程管道4的直径为几米到十几米不等，为了达到分析要求，理想状态下，发射单元1与接收单元2的轴线要重合。而在实际的安装过程中，发射单元1与接收单元2轴线偏离只要满足要求即可：

如，工程管道4的直径为L，发射单元1和接收单元2对应的轴心分别为O₁和O₂，发射单元1自O₁点发出激光照射在接收单元2的A点被反射回来，照射在发射单元1端的B点，若B点相对于O₁点的最大偏离位置仍在发射单元1接收面内，则对发射单元1与接收单元2的定位符合要求；若最大偏离位置已超出发射单元1接收面，则对发射单元1及接收单元2的定位不准确，需重新定位。一般采用偏离角来描述上述问题，即：

其中，θ为BO₂与O₁O₂之间的夹角，l为发射单元接收面最大直径。

采用光发射器对分析仪进行定位时，光发射器通过法兰盘安装在工程管道上，光发射器发出的光被设置在工程管道对面的反射镜反射回来，反射回来的光相对于光发射器发射点的最大偏离位置在发射单元接受面内就满足要求，即：光发射器发出光的偏离角也要满足上述要求，即：θ≤θ₀。则对光发射器发出的光相对于其安装法兰盘的中心轴线的角度θ₁有一定的要求，即：

这就要求对光发射器进行调节时，其角度调节范围要不小于θ₁要求的范围。

为了使光发射器的角度调节范围能够适用于对分析仪的定位，有如下解决方案：如图3、图4所示，一种用于分析仪定位的***，包括安装座5、激光二极管6、内壳7、电池8和外壳9，安装座5固定在工程管道的法兰盘上；激光二极管6、电池8设置在内壳7内并与内壳7一体；穿过外壳9设置有调节螺钉10，调节螺钉10底部抵住内壳7，当旋转调节螺钉10时，调节螺钉10顶住内壳7运动，以实现对激光二极管6角度的调整；

激光二极管6的外圆柱轴线与光线的夹角保持不变，只要激光二极管6的外圆柱轴线与法兰盘轴线的夹角不小于θ₁要求的范围即可。

上述解决方案能够实现对***一定角度的调整，但还存在以下问题：

1、光发射器调整幅度受限

通过调节螺钉调整内壳与外壳之间的距离，以实现对激光二极管角度的调整，所以激光二极管的调整角度

受到内壳与外壳之间距离d及内壳长度D的限制：内壳长度D的最短长度为激光二极管与电池长度之和；由于

要满足调节要求，要越大越好，所以D的长度最好就取其最短长度；则激光二极管调整角度就受到d的制约：通过调节螺钉的旋进与旋出，内壳能够调整的幅度最大为内壳与外壳之间的距离d；

1)若d偏小，

的调整范围可能会不符合要求；

2)若d偏大，

的调整范围增加，能够达到要求，但此时由于d偏大，使得***的外形太大；

2、调整麻烦、耗时长

由于是通过旋进或旋出调节螺钉，来实现光发射器内壳与外壳之间距离的调整，进而调节激光二极管的轴线与法兰盘轴线的夹角；调整时，多个调节螺钉需反复调节，才能达到要求，调整过程复杂，调整时间一般在10分钟以上，耗时较长；

利用调节螺钉将内壳端面抵住来固定调整好的内壳，也会出现由于其它位置的调节螺钉对内壳的定位较死，当再调整其中某个调节螺钉时，不论旋进还是旋出，内壳都不会运动；这样为了达到调整要求，将之前调整好的螺钉再松开，重新调过，反复操作，才有可能达到调节要求，费时费力；

3、精度不高

利用调节螺钉将内壳端面抵住来固定调整好的内壳，有时会出现内壳悬空、调节螺钉未抵住内壳的状态；这样会导致光发射器的位置不稳定，若受到外力冲击等情况，内壳的位置可能会发生变化，使调整的精度变差。

发明内容

为了解决现有技术中的上述不足，本发明提供了一种光发射器和利用光发射器对分析仪进行定位的方法。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种光发射器，包括光源和安装座，其特点是：所述光发射器还包括调节架、调节螺钉和紧定螺钉；

所述光源固定在所述调节架中心，并发射激光；

所述调节螺钉穿过调节架，并通过螺纹与安装座连接；

所述紧定螺钉通过螺纹与调节架连接，并穿过调节架抵住安装座。

作为优选，所述光发射器还包括弹性物质，设置在调节架与安装座之间。

作为优选，所述弹性物质设置在所述调节螺钉处于调节架与安装座之间部分的***。

作为优选，所述弹性物质为垫圈或弹簧。

进一步，所述调节螺钉至少为3颗。

进一步，所述光源为激光器或激光二极管或光纤头。

进一步，所述调节架包括圆盘和圆筒；所述圆筒设置在圆盘中心并穿过所述圆盘；所述光源设置在圆筒内。

本发明还提供了一种采用上述的光发射器定位的方法，包括以下步骤：

A、调试光发射器

将光发射器安装至标定法兰盘上，调节调节螺钉和紧定螺钉，使光发射器的调节符合要求，即：光源发出的光与标定法兰盘轴线平行或在允许误差范围内；

B、利用光发射器对仪器法兰盘定位

B1、将光发射器和光板分别安装至现场仪器法兰盘上，调节光板安装处仪器法兰盘的位置，使光打在光板的中心；

B2、将光发射器和光板的安装位置互换，调节此时光板安装处仪器法兰盘的位置，使光打在光板的中心；

B3、再互换光发射器和光板的安装位置，检验光是否打在光板的中心；若是，对仪器法兰盘的定位结束；若不是，返回至步骤B1。

进一步，在步骤B中，所述仪器法兰盘安装在现场的安装法兰盘上；所述仪器法兰盘和安装法兰盘之间通过调节结构连接，并调节两者之间的相对位置；

所述安装法兰盘的定位包括以下步骤：

C1、将光发射器和光板分别安装至现场安装法兰盘上，调节光板安装处安装法兰盘的位置，使光发射器发出的光打在光板的中心；

C2、将光发射器和光板的安装位置互换，调节此时光板安装处安装法兰盘的位置，使光打在光板的中心；

C3、再互换光发射器和光板的安装位置，检验光是否打在光板的中心；若是，对安装法兰盘的定位结束，进入下一步骤；若不是，返回至步骤C1。

进一步，所述调节结构为O型圈或弹簧或橡皮圈。

作为优选，在步骤A中，旋转光发射器，根据光源发出的光的光斑轨迹直径，判断光发射器调节是否符合要求。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、光发射器调整幅度大

调节架上的调节螺钉和紧定螺钉相互配合，对光源进行端面调节，通过螺钉的调节，使调节架与安装座之间的距离发生改变，使与调节架相对固定的光源的轴线方向发生改变，从而使光源发出的光线相对于安装座的轴线的夹角发生变化；多次连续调节设置在调节架与安装座之间的调节螺钉和紧定螺钉，使光源发出的光线基本能够与安装座的轴线相平行；

调节螺钉穿过调节架上的圆孔旋进或旋出安装座，调节架的调节角度受到圆孔内径的制约，若圆孔内径过小，调节螺钉可能会与圆孔卡牢而限制了调节架的调节幅度；因此，设置较大的圆孔内径，可以实现调节架大角度范围的调节；同时，可以在调节螺钉与调节架之间设置垫圈，以避免由于圆孔内径过大而导致调节螺钉头陷入圆孔的情形出现；这样通过设置圆孔内径，即可方便地实现调节要求，调节幅度大；

2、调整方便、节省时间

通过旋进或旋出调节螺钉和紧定螺钉，实现光源轴线方向的改变；多个调节螺钉和紧定螺钉的组合调节，能够实现光源的连续多维大角度调节；调节简便，一般调节时间在2～3分钟，节省了时间；同时对于调节螺钉和紧定螺钉以光源为圆心，呈同心圆状均匀排列的情况，调节更加方便快捷；

3、精度高

采用调节螺钉和紧定螺钉对光源轴线位置进行调节的同时，对调节架与安装座之间的相对位置进行固定，以满足在使用光发射器进行定位时，光发射器的状态是稳定的，精度较高。

附图说明

图1为背景技术的中半导体***体分析仪安装示意图；

图2为背景技术定位分析仪时光源发射光线示意图；

图3为背景技术中光发射器的立体结构示意图；

图4为背景技术中光发射器的结构剖面图；

图5背景技术中光发射器的结构示意图；

图6为实施例1中光发射器的立体结构示意图；

图7为实施例1中光发射器调整机构图；

图8为实施例1中光发射器调整机构剖面图；

图9为实施例1中光发射器结构剖面图；

图10为实施例1中光发射器的***图；

图11为实施例1中光发射器调整机构的***图；

图12为实施例1中未调整时光发射器内部件的位置关系；

图13为实施例1中调整过后光发射器内部件的位置关系；

图14为实施例1中调试光发射器的示意图；

图15为实施例2中光发射器调整机构图。

具体实施方式

实施例1

请参阅图6至图13，一种光发射器21，包括安装座11、光源12、调整机构、管盖14、电池和电池筒15；

光源12发出激光，用于定位，整个光发射器21就是为了使光源发出的激光能够与安装座11的轴线相平行，以方便定位；光源12能够发出激光即可，可以为激光二极管、激光器、光纤头等，本实施例为激光二极管；

所述调整机构包括调节架13、调节螺钉133和紧定螺钉134；

所述调节架13包括圆盘131和圆筒132，所述圆筒132设置在圆盘131中心并穿过所述圆盘131，所述圆盘131与圆筒132相对固定；

所述光源12设置在圆筒132内，所述圆筒132的长度与光源12的长度相对应；

激光二极管外圆柱的母线与激光光线的夹角是固定的，设为β₁；激光二极管设置在处于调节架13中心的圆筒132内，只要调整过程中，能够保证激光二极管的调节角度大于β₁，即能够满足激光光线与安装座11的轴线相平行，满足定位要求；

以圆筒132为中心，在所述圆盘131上，设置不带螺纹的圆孔1311和带螺纹的圆孔1312；在所述安装座11上与圆孔1311相对应的位置设置凹槽111，且凹槽111内侧设置螺纹，以方便调节螺钉133能够穿过圆孔1311旋进或旋出凹槽111，同时配合紧定螺钉134旋进或旋出圆孔1312并抵住安装座，从而调整调节架圆盘131与安装座11之间的距离，对调节好的调节架与安装座之间的相对位置进行固定；

通过设置圆孔内径，即可方便地实现调节要求，调节幅度大；

所述调节螺钉133至少为3颗，这样才能保证调节架相对于固定不动的安装座实现三维以上的调节；

调节螺钉133在圆盘131上的排列方式可以为随机排列，也可以为规律排列，如：以圆筒132为中心，呈同心圆状均匀排列，均可实现对调节架三维以上的调节；在本实施例中，调节螺钉133和紧定螺钉134各3颗；且调节螺钉133和紧定螺钉134以圆筒132为中心，呈同心圆状间隔排列；

通过调节螺钉133和紧定螺钉134的配合调节，使调节架圆盘131与安装座11之间的距离发生改变，使与圆盘131相对固定的激光二极管的轴线方向发生改变，从而使激光二极管发出的光线相对于安装座11的轴线的夹角发生变化；调节的同时，将调节架13固定，以保证光发射器发出的光线的状态不会改变；

多次连续调节设置在圆盘131与安装座11之间的调节螺钉133和紧定螺钉134，使激光二极管发出的光线尽量与安装座11的轴线相平行；

若要使用光发射器21对仪器进行定位，理想情况下，激光二极管发出的光线应该与安装座11的轴线相平行；但在实际工况中，达到真正的平行难度较大，只要激光二极管发出的光线与安装座11轴线的夹角满足一定的要求即可。

假定，激光二极管调节角度定义为：α＝d₀/L₀，其中，d₀为激光二极管旋转一周时，L₀处的光斑轨迹直径；在本实施例中，工况为：仪器的发射单元与接收单元之间的距离为6m；则在调试光发射器时，将光发射器旋转一周，在6m远处，光斑轨迹的直径小于5mm，即，此时，激光二极管角度调节为0.0477弧度；若激光二极管的调节角度不大于0.0477弧度，即认为该光发射器是调节好的。

激光二极管外圆柱的母线与激光光线的夹角是固定的，设为β₁；调节架的最大调节角度设为β₂，激光二极管设置在处于调节架中心的圆筒内，则激光二极管的最大调节角度也为β₂，只要能够保证β₂≥β₁，即能够满足激光光线与安装座11的轴线相平行或在允许误差范围内，满足定位要求。

在本实施例中，β₁为1.1弧度，β₂为5弧度，调节设置在调节架圆盘131与安装座11之间的调节螺钉133和紧定螺钉134，并在调节过程中，旋转安装座11，使激光二极管旋转，观察激光二极管发出的光线在6m处的光斑轨迹，根据光斑轨迹反调调节螺钉133和紧定螺钉134，再旋转安装座11，通过多次连续调节，使激光二极管发出的光线在6m处的轨迹的直径小于5mm的范围。

本实施例还提供了一种采用光发射器定位的方法，请参阅图1、图14，包括以下步骤：

A、提供本实施例所述的光发射器21并调试光发射器21：

将光发射器21安装至标定法兰盘33上，所述标定法兰盘33与现场仪器法兰盘32相同；调节设置在调节架圆盘131与安装座11之间的调节螺钉133和紧定螺钉134，并在调节过程中，旋转安装座11，使光源12旋转，观察光源12发出的光线在6m处的光斑轨迹，根据光斑轨迹反调调节螺钉133和紧定螺钉134，再旋转安装座11，通过多次连续调节，使光源12发出的光线在允许误差范围内，即在6m处的轨迹直径小于5mm的范围；

B、利用光发射器对仪器法兰盘定位，具体步骤如下：

B1、将光发射器21和光板22分别代替发射单元1和接收单元2安装至现场仪器法兰盘32上，调节光板22安装处仪器法兰盘32的位置，使光源12发出的激光打在光板的中心；

B2、将光发射器21和光板22的安装位置互换，调节此时光板22安装处仪器法兰盘32的位置，使激光打在光板22的中心；

B3、再互换光发射器21和光板22的安装位置，检验激光是否打在光板22的中心；若是，对仪器法兰盘的定位结束；若不是，返回步骤B1。

实施例2

请参阅图15，一种光发射器，与实施例1所述的光发射器不同的是：在安装座11与调节架13之间设置弹性物质135，以使在调节螺钉133和紧定螺钉134旋进或旋出相应圆孔时，能够实现对光源12角度的连续调节；所述弹性物质135为垫圈或弹簧；本实施例为垫圈；

所述弹性物质135可以仅设置在安装座11与调节架13之间，也可以套在调节螺钉133处于安装座11与调节架13之间部分的***，只要能实现对光源12的连续调节即可。

本实施例还提供了一种采用光发射器定位的方法，与实施例1所述采用***定位的方法不同的是：

在步骤A中，提供本实施例所述的光发射器并调试光发射器：

由于弹性物质始终顶在安装座11与调节架13之间，在调节调节螺钉133时，调节架13能够随调节螺钉133的旋进或旋出而发生偏转，实现连续调节；

实际工况中，发射单元与接收单元之间的距离为5m；

将光发射器安装至标定法兰盘上进行调试时，调节设置在调节架圆盘131与安装座11之间的调节螺钉133和紧定螺钉134，并在调节过程中，旋转安装座11，使光源12旋转，观察光源12发出的光线在8m处的光斑轨迹，根据光斑轨迹反调调节螺钉133和紧定螺钉134，再旋转安装座11，通过多次连续调节，使光源12发出的光线在8m处的轨迹的直径小于7mm的范围；即可认为光发射器的调节符合要求，即：光源发出的激光与标定法兰盘轴线平行或在允许误差范围内；

在步骤B中，请参阅图1，所述仪器法兰盘32设置在安装法兰盘31上，所述安装法兰盘31安装在现场工程管道4相对的两侧；

所述仪器法兰盘32和安装法兰盘31之间通过调节结构连接，并调节两者之间的相对位置；所述调节结构为O型圈或弹簧或橡皮圈，本实施为O型圈；

采用本实施例所述的光发射器对安装在现场工程管道4上的安装法兰盘31定位，包括以下步骤：

C1、将光发射器和光板分别安装至现场安装法兰盘31上，调节光板安装处安装法兰盘31的位置，使光发射器发射的激光打在光板的中心；

C2、将光发射器和光板的安装位置互换，调节光板安装处安装法兰盘31的位置，使激光打在光板的中心；

C3、再互换光发射器和光板的安装位置，检验激光是否打在光板的中心；

若是，对安装法兰盘的定位结束，将定位后的安装法兰盘焊接在现场工程管道上；然后再进行下一步骤，如将仪器法兰盘安装至安装法兰盘上，并采用本实施例的光发射器对安装法兰盘进行定位；

若不是，返回步骤C1。

上述实施方式不应理解为对本发明保护范围的限制。本发明的关键是：通过调节螺钉和紧定螺钉的配合，调节设置有光源的调节架与安装座之间的位置关系，使光源发出的光线与安装座轴线平行或在允许误差范围内。在不脱离本发明精神的情况下，对本发明做出的任何形式的改变均应落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光发射器，包括光源和安装座，其特征在于：所述光发射器还包括调整机构，所述调整机构包括调节架、调节螺钉和紧定螺钉；

所述光源固定在所述调节架中心，所述光源发射准直光；

所述调节螺钉穿过调节架，并通过螺纹与安装座连接；

所述紧定螺钉通过螺纹与调节架连接，并穿过调节架抵住安装座，对光源轴线位置进行调节。

2.根据权利要求1所述的光发射器，其特征在于：所述光发射器还包括弹性物质，设置在调节架与安装座之间。

3.根据权利要求2所述的光发射器，其特征在于：所述弹性物质为垫圈或弹簧。

4.根据权利要求1所述的光发射器，其特征在于：所述调节螺钉至少为3颗。

5.根据权利要求1所述的光发射器，其特征在于：所述光源为激光器或激光二极管或光纤头。

6.根据权利要求1所述的光发射器，其特征在于：所述调节架包括圆盘和圆筒；所述圆筒设置在圆盘中心并穿过所述圆盘；所述光源设置在圆筒内。

7.一种采用权利要求1～6任一权利要求所述的光发射器定位的方法，包括以下步骤：

A、调试光发射器

将光发射器安装至标定法兰盘上，调节调节螺钉和紧定螺钉，使光发射器的调节符合要求，即：光源发出的光与标定法兰盘轴线平行或在允许误差范围内；

B、利用光发射器对仪器法兰盘定位

B1、将光发射器和光板分别安装至现场相对的仪器法兰盘上，调节光板安装处仪器法兰盘的位置，使光发射器发出的光打在光板的中心；

B2、将光发射器和光板的安装位置互换，调节此时光板安装处仪器法兰盘的位置，使光发射器发出的光打在光板的中心；

B3、再互换光发射器和光板的安装位置，检验光是否打在光板的中心；若是，对仪器法兰盘的定位结束；若不是，返回至步骤B1。

8.根据权利要求7所述的定位的方法，其特征在于：

在步骤B中，所述仪器法兰盘安装在现场相对的安装法兰盘上；所述仪器法兰盘和安装法兰盘之间通过调节结构连接，并调节两者之间的相对位置；

所述安装法兰盘的定位包括以下步骤：

C1、将光发射器和光板分别安装至现场相对的安装法兰盘上，调节光板安装处安装法兰盘的位置，使光发射器发出的光打在光板的中心；

C2、将光发射器和光板的安装位置互换，调节此时光板安装处安装法兰盘的位置，使光打在光板的中心；

C3、再互换光发射器和光板的安装位置，检验光是否打在光板的中心；若是，对安装法兰盘的定位结束，进入下一步骤；若不是，返回至步骤C1。

9.根据权利要求8所述的定位的方法，其特征在于：所述调节结构为O型圈或弹簧或橡皮圈。

10.根据权利要求7所述的定位的方法，其特征在于：

在步骤A中，旋转光发射器，根据光源发出的光的光斑轨迹直径，判断光发射器调节是否符合要求。

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