CN109814254A - 一种激光扫描振镜装置及扫描镜的摆动方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种激光扫描振镜装置及扫描镜的摆动方法，所述激光扫描振镜装置包括振镜、安装板和设置在安装板上的振镜架、磁场产生装置、传感器、用于限制振镜的摆动幅度的弹性件、电控模块，振镜架包括支撑架、摆动件和第一永磁体，支撑架设置在安装板的一端，摆动件可转动地设置在支撑架上，第一永磁体设置在摆动件的另一端，磁场产生装置和传感器分别与第一永磁体相邻设置，磁场产生装置的磁性和第一永磁体的磁性相斥并驱动摆动件摆动，传感器感应第一永磁体的摆动并形成电信号传输给电控模块，弹性件和摆动件连接并在摆动件的外力作用下产生形变并生成相应力，实现了对摆动的惯性力的限制，从而实现了平稳运行。
Description
技术领域
本发明实施例涉及激光技术领域，具体涉及一种激光扫描振镜装置及扫描镜的摆动方法。
背景技术
激光扫描振镜装置是用在激光行业的一种扫描振镜，主要用于激光雷达、激光打标、激光内雕、舞台灯光控制、激光打孔等，目前激光扫描技术大多采用往复摆动的振镜和旋转运动的多面棱镜，其中，检流计式振镜***是应用最广泛的高速扫描振镜，检流计式振镜***的设计思路完全沿袭电流表的设计方法，平面反射镜取代了表针，而探头的信号由计算机控制的-5V—5V或-10V－+10V的直流信号取代，由往复运动的伺服电机驱动平面反射镜以完成预定的动作，并通过传感器电路实时反馈平面镜的运动位置。
现有的激光振镜***的伺服电机由于体积重量大，导致存在驱动平面反射镜摆动过程中，惯性力大，从而导致运行不平稳的问题。
发明内容
为此，本发明实施例提供一种激光扫描振镜装置及扫描镜的摆动方法，以解决现有激光振镜装置的伺服电机由于体积重量大、发热量高、易受干扰和对温度敏感等缺点而导致的惯性力大、运行不平稳的问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
根据本发明实施例的第一方面提供一种激光扫描振镜装置，所述激光扫描振镜装置包括振镜、安装板和设置在安装板上的振镜架、磁场产生装置、传感器、用于限制振镜的摆动幅度的弹性件、电控模块，振镜架包括支撑架、摆动件和第一永磁体，支撑架设置在安装板的一端，摆动件可转动地设置在支撑架上，振镜设置在摆动件的一端上，第一永磁体设置在摆动件的另一端，磁场产生装置和传感器分别与第一永磁体相邻设置，磁场产生装置和传感器分别与电控模块连接，磁场产生装置的磁性和第一永磁体的磁性相斥并驱动摆动件摆动，传感器感应第一永磁体的摆动并形成电信号传输给电控模块，弹性件和摆动件连接并在摆动件的外力作用下产生形变并生成相应力。
进一步地，所述支撑架包括两个上下排列的板件和设置在两个板件之间的两个支撑杆，两个支撑杆分别设置在两个板件的两端，所述摆动件可转动设置在两个板件上。
进一步地，所述板件的两端至中部宽度逐渐增大形成一个凸起部，凸起部上设有轴承座，所述摆动件的端部伸入轴承座内并和轴承座内的轴承过盈配合。
进一步地，所述摆动件包括第一安装部、第二安装部和第三安装部，第一安装部与振镜连接，第二安装部可转动地设置在振镜架上，第三安装部和第一永磁体连接。
进一步地，所述传感器设置在第一永磁体的下部，所述传感器为磁阻传感器。
进一步地，所述弹性件为两个弹簧，两个弹簧分别设置在摆动件的两侧，两个弹簧的一端分别和摆动件连接，两个弹簧的另一端分别固定在安装板上。
进一步地，所述弹性件为两个PET聚酯薄膜或两个弹性金属片，所述支撑架还包括两个连接臂和两个连接部，两个连接臂的一端分别设置在两个支撑杆上，两个连接部分别设置在两个连接臂的另一端上，两个PET聚酯薄膜或两个弹性金属片的一端分别和摆动件连接，两个PET聚酯薄膜的另一端分别固定在两个连接部上。
进一步地，所述磁场产生装置为电磁线圈装置。
进一步地，所述磁场产生装置为旋转式磁场产生器，所述磁场产生装置包括电机和设置在电机的旋转轴上的第二永磁体，电机和电控模块连接，第二永磁体的磁性与第一永磁体的磁性相斥，第二永磁体通过电机的旋转轴产生旋转并驱动第一永磁体和摆动件摆动。
根据本发明实施例的第二方面提供一种扫描镜的摆动方法，所述扫描镜的摆动方法采用上述所述的激光扫描振镜装置，包括：
磁场产生装置根据电控模块预设的周期性电信号产生周期变化的磁场；
磁场的磁性和第一永磁体的磁性相斥的配合带动振镜在周期变化的电磁场中运动；
同时，弹性件限制了振镜的最大位移也提供了与运动方向相反的复位力，在电磁场与复位力的联合驱动下，振镜往复摆动；
同时，第一永磁体在传感器上方来回摆动，传感器输出电信号周期与磁场产生装置预设的电信号周期相同。
本发明实施例具有如下优点：
本发明实施例提供的一种激光扫描振镜装置及扫描镜的摆动方法，由于磁场产生装置采用非接触的方式驱动摆动件往复运动，从而带动振镜往复运动，传感器采用非接触的方式测量第一永磁体的实时位置，从而获取振镜的实时扫描角度，同时由于弹性件和摆动件连接并在摆动件的外力作用下产生形变并生成相应力，实现了对摆动的惯性力的限制，从而实现了运行稳定的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
图1为本发明实施例1提供的一种激光扫描振镜装置的俯视结构示意图；
图2为本发明实施例1提供的一种激光扫描振镜装置的剖视结构示意图；
图3为本发明实施例2提供的一种激光扫描振镜装置的侧剖视结构示意图；
图4为本发明实施例3提供的一种激光扫描振镜装置的俯视结构示意图。
图中：1-振镜；2-安装板；3-振镜架；31-支撑架；311-板件；3111-凸起部；312-支撑杆；32-摆动件；321-第一安装部；322-第二安装部；323-第三安装部；33-第一永磁体；4-磁场产生装置；41-电机；42-第二永磁体；5-传感器；51-码盘；52-读数头；6-弹性件；7-电控模块。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
实施例1
如图1和图2所示，为本实施例提供的一种激光扫描振镜装置，所述激光扫描振镜装置包括振镜1、安装板2和设置在安装板2上的振镜架3、磁场产生装置4、传感器5、用于限制振镜1的摆动幅度的弹性件6、电控模块7，振镜架3包括支撑架31、摆动件32和第一永磁体33，支撑架31设置在安装板2的一端，摆动件32可转动地设置在支撑架31上，振镜1设置在摆动件32的一端上，第一永磁体33设置在摆动件32的另一端，第一永磁体33可以是永磁体、金属或其他可在周期磁场中运动的部件。在本实施例中，磁场产生装置4为电磁线圈，当然也可以为磁场发生电路、互感线圈电路、电感电路或其任意组合。磁场产生装置4和传感器5分别与第一永磁体33相邻设置，磁场产生装置4和传感器5分别与电控模块7连接，电控模块7设置在安装板2的下部，在本实施例中，安装板2为电路板。磁场产生装置4的磁性和第一永磁体33的磁性相斥并驱动摆动件32摆动，传感器5感应第一永磁体33的摆动并形成电信号传输给电控模块7，弹性件6和摆动件32连接并在摆动件32的外力作用下产生形变并生成相应力，弹性件6为两个弹簧，两个弹簧分别设置在摆动件32的两侧，两个弹簧的一端分别和摆动件32连接，两个弹簧的另一端分别固定在安装板2上，安装板2设有固定两个弹簧的固定座。工作原理为：磁场产生装置4根据电控模块7预设的周期性电信号产生周期变化的磁场；磁场的磁性和第一永磁体33的磁性相斥的配合带动振镜1在周期变化的电磁场中运动；同时，弹性件6限制了振镜1的最大位移也提供了与运动方向相反的复位力，在电磁场与复位力的联合驱动下，振镜1往复摆动；同时，第一永磁体33在传感器5上方来回摆动，传感器5输出电信号周期与磁场产生装置4预设的电信号周期相同。
优选的，支撑架31包括两个上下排列的板件311和设置在两个板件311之间的两个支撑杆312，两个支撑杆312分别设置在两个板件311的两端，所述摆动件32可转动设置在两个板件311上。当然，板件311也可以为一个，两个支撑杆312的下端设置在安装板2上。
优选的，板件311的两端至中部宽度逐渐增大形成一个凸起部3111，凸起部3111上设有轴承座，所述摆动件32的端部伸入轴承座内并和轴承座内的轴承过盈配合。
优选的，摆动件32包括第一安装部321、第二安装部322和第三安装部323，第一安装部321与振镜1连接，第二安装部322可转动地设置在振镜架3上，第三安装部323和第一永磁体33连接。
优选的，传感器5设置在第一永磁体33的下部，传感器5为磁阻传感器。当然，传感器5也可以为光电传感器、电容传感器、位移传感器或其任意组合。
实施例2
本实施例2与实施例1基本相同，不同之处在于，磁场产生装置4为旋转式磁场产生器，如图3所示，本实施例2提供的磁场产生装置4包括电机41和设置在电机41的旋转轴上的第二永磁体42，电机41和电控模块7连接，第二永磁体42的磁性与第一永磁体33的磁性相斥，第二永磁体通过电机的旋转轴产生旋转并驱动第一永磁体和摆动件32摆动。传感器5为编码器，传感器5包括码盘51和读数头52，码盘51安装于摆动件32的转轴上并同体旋转，读数头52设置在安装板2的一端上，读数头52和电控模块7连接并读取码盘51的转动数据。
实施例3
本实施例3与实施例1基本相同，不同之处在于，如图4所示，弹性件6为两个PET聚酯薄膜或两个弹性金属片，所述支撑架31还包括两个连接臂313和两个连接部314，两个连接臂313的一端分别设置在两个支撑杆312上，两个连接部314分别设置在两个连接臂313的另一端上，两个PET聚酯薄膜或两个弹性金属片的一端分别和摆动件32连接，两个PET聚酯薄膜的另一端分别固定在两个连接部314上。PET聚酯薄膜是一种无色透明、有光泽的薄膜，弹性金属片机械性能优良，PET聚酯薄膜和弹性金属片刚性、硬度及韧性高。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种激光扫描振镜装置，其特征在于，所述激光扫描振镜装置包括振镜(1)、安装板(2)和设置在安装板(2)上的振镜架(3)、磁场产生装置(4)、传感器(5)、用于限制振镜(1)的摆动幅度的弹性件(6)、电控模块(7)，振镜架(3)包括支撑架(31)、摆动件(32)和第一永磁体(33)，支撑架(31)设置在安装板(2)的一端，摆动件(32)可转动地设置在支撑架(31)上，振镜(1)设置在摆动件(32)的一端上，第一永磁体(33)设置在摆动件(32)的另一端，磁场产生装置(4)和传感器(5)分别与第一永磁体(33)相邻设置，磁场产生装置(4)和传感器(5)分别与电控模块(7)连接，磁场产生装置(4)的磁性和第一永磁体(33)的磁性相斥并驱动摆动件(32)摆动，传感器(5)感应第一永磁体(33)的摆动并形成电信号传输给电控模块(7)，弹性件(6)和摆动件(32)连接并在摆动件(32)的外力作用下产生形变并生成相应力。
2.根据权利要求1所述的一种激光扫描振镜装置，其特征在于，所述支撑架(31)包括两个上下排列的板件(311)和设置在两个板件(311)之间的两个支撑杆(312)，两个支撑杆(312)分别设置在两个板件(311)的两端，所述摆动件(32)可转动设置在两个板件(311)上。
3.根据权利要求2所述的一种激光扫描振镜装置，其特征在于，所述板件(311)的两端至中部宽度逐渐增大形成一个凸起部(3111)，凸起部(3111)上设有轴承座，所述摆动件(32)的端部伸入轴承座内并和轴承座内的轴承过盈配合。
4.根据权利要求1所述的一种激光扫描振镜装置，其特征在于，所述摆动件(32)包括第一安装部(321)、第二安装部(322)和第三安装部(323)，第一安装部(321)与振镜(1)连接，第二安装部(322)可转动地设置在振镜架(3)上，第三安装部(323)和第一永磁体(33)连接。
5.根据权利要求1所述的一种激光扫描振镜装置，其特征在于，所述传感器(5)设置在第一永磁体(33)的下部，所述传感器(5)为磁阻传感器。
6.根据权利要求1所述的一种激光扫描振镜装置，其特征在于，所述弹性件(6)为两个弹簧，两个弹簧分别设置在摆动件(32)的两侧，两个弹簧的一端分别和摆动件(32)连接，两个弹簧的另一端分别固定在安装板(2)上。
7.根据权利要求2所述的一种激光扫描振镜装置，其特征在于，所述弹性件(6)为两个PET聚酯薄膜或两个弹性金属片，所述支撑架(31)还包括两个连接臂(313)和两个连接部(314)，两个连接臂(313)的一端分别设置在两个支撑杆(312)上，两个连接部(314)分别设置在两个连接臂(313)的另一端上，两个PET聚酯薄膜或两个弹性金属片的一端分别和摆动件(32)连接，两个PET聚酯薄膜的另一端分别固定在两个连接部(314)上。
8.根据权利要求1所述的一种激光扫描振镜装置，其特征在于，所述磁场产生装置(4)为电磁线圈装置。
9.根据权利要求1所述的一种激光扫描振镜装置，其特征在于，所述磁场产生装置(4)为旋转式磁场产生器，所述磁场产生装置(4)包括电机(41)和设置在电机(41)的旋转轴上的第二永磁体(42)，电机(41)和电控模块(7)连接，第二永磁体(42)的磁性与第一永磁体(33)的磁性相斥，第二永磁体通过电机的旋转轴产生旋转并驱动第一永磁体和摆动件(32)摆动。
10.一种扫描镜的摆动方法，其特征在于，所述扫描镜的摆动方法采用权利要求1-9任一项中所述的激光扫描振镜装置，包括：
磁场产生装置(4)根据电控模块(7)预设的周期性电信号产生周期变化的磁场；
磁场的磁性和第一永磁体(33)的磁性相斥的配合带动振镜(1)在周期变化的电磁场中运动；
同时，弹性件(6)限制了振镜(1)的最大位移也提供了与运动方向相反的复位力，在电磁场与复位力的联合驱动下，振镜(1)往复摆动；
同时，第一永磁体(33)在传感器(5)上方来回摆动，传感器(5)输出电信号周期与磁场产生装置(4)预设的电信号周期相同。
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