CN211979199U

CN211979199U - 一种激光尺

Info

Publication number: CN211979199U
Application number: CN202020150318.9U
Authority: CN
Inventors: 刘立新; 尹书强; 郝天阳; 薛洪新
Original assignee: Dalian Kede Numerical Control Co Ltd
Current assignee: Dalian Kede Numerical Control Co Ltd
Priority date: 2020-01-23
Filing date: 2020-01-23
Publication date: 2020-11-20
Anticipated expiration: 2030-01-23

Abstract

本实用新型公开了一种激光尺，包括激光头、反射镜组件以及用于保护激光头和反射镜组件之间光路的光路保护罩，还包括：设置于光路保护罩上的至少一个原点检测组件、触发原点检测组件的触发结构；原点检测组件包括：发射原点信号的发射端和用于接收原点信号的接收端，触发结构固定于反射镜组件上，触发结构随反射镜组件移动，当触发结构通过原点信号的发射端和原点信号的接收端之间时，触发零点检测信号。本实用新型采用原点信号的发射端和原点信号的接收端配合触发结构，触发过程无机械碰撞，原点检测组件可以设置于靠近激光头的位置，与激光头在同一温度场内，误差小，精准度高，可以使用两个原点检测组件配合使用，进行精度补偿。

Description

一种激光尺

技术领域

本实用新型涉及一种激光尺。

背景技术

激光尺利用激光对目标的距离进行测定，在机床领域有很好的应用，激光尺作为一种增量测量装置，不能直接测量对象的绝对位置，测量过程中不能自行确定初始位置，需要设置原点开关对位置进行确定。现有技术中存在设置机械触发开关作为原点开关的方式，而机械触发开关的触发需要机械结构的触碰过程，触碰过程产生的震动会对设备带来不良影响，需要将机械触发开关设置于距离激光尺一定距离的位置，这种方式受温度等环境因素影响较大，定位精度较差，影响机床加工精度。

实用新型内容

本实用新型针对以上问题的提出，而研究设计一种激光尺。本实用新型采用的技术手段如下：

一种激光尺，包括激光头、反射镜组件以及用于保护激光头和反射镜组件之间光路的光路保护罩，还包括：

设置于所述光路保护罩上的至少一个原点检测组件、触发所述原点检测组件的触发结构；

所述原点检测组件包括：发射原点信号的发射端和用于接收原点信号的接收端，所述触发结构固定于所述反射镜组件上，所述触发结构随所述反射镜组件移动，当所述触发结构通过所述原点信号的发射端和原点信号的接收端之间时，触发零点检测信号。

优选地，所述原点检测组件的数量为两个，第一个原点检测组件设于所述光路保护罩与所述激光头连接的一端，第二个原点检测组件与第一个原点检测组件之间的距离为基准长度。

优选地，所述光路保护罩包括外壳和激光通道，所述外壳为半包围结构，所述激光通道设于所述外壳内，所述反射镜组件在所述激光通道内移动，所述外壳的开口处设有毛刷，所述外壳和毛刷形成密封结构。

优选地，所述外壳包括导气通道，所述导气通道沿所述激光通道布置，所述导气通道上设有至少一个进气孔，所述进气孔连通所述导气通道和所述激光通道，所述导气通道的一端密封，另一端与正压风源相连。

与现有技术比较，本实用新型所述的激光尺具有以下优点：

1、采用原点信号的发射端和原点信号的接收端配合触发结构，本身精度高，定位准确；

2、原点检测组件触发过程无机械碰撞，可以设置于靠近激光头的位置，与激光头在同一温度场内，误差小，精准度高；

3、可以使用两个原点检测组件配合使用，进行精度补偿。

附图说明

图1是本实用新型的整体安装示意图；

图2是本实用新型中原点检测组件的整体结构示意图；

图3是图2中原点检测组件的后视结构示意图；

图4是图2中原点检测组件的侧视结构示意图；

图5是图4中A-A面的剖视结构示意图；

图中，1、激光头；2、反射镜组件；3、光路保护罩；4、原点检测组件；5、毛刷；6、机床滑板架；7、龙门横梁；8、龙门侧墙；9、触发结构；21、反射镜；22、反射镜座；41、原点信号的发射端；42、原点信号的接收端；43、第一原点检测组件；44、第二原点检测组件；31外壳；32、激光通道；33、导气通道；34、进气孔。

具体实施方式

如图1-5所示，一种应用于龙门机床的激光尺，其中激光尺相对于龙门机床中龙门横梁7和龙门侧墙8的安装关系如图1。激光尺包括激光头1、反射镜组件2以及用于保护激光头1和反射镜组件2之间的激光光路的光路保护罩3，还包括设置于光路保护罩3上的至少一个原点检测组件4、触发原点检测组件4的触发结构9，光路保护罩3沿机床导轨上龙门横梁7的移动方向安装。

激光头1采用的是双频激光干涉原理，通常是将单频氮氖激光器置于轴向磁场中，成为双频氦氖激光器。由于塞曼效应(外磁场使粒子获得附加能量而引起能级***和谱线***)使激光的谱线在磁场中***成两个旋转方向相反的圆偏振光，从而得到两种频率的双频激光。对于双频激光干涉来说，可用放大倍数较大的交流放大器对干涉信号进行放大，这样，即使光强衰减90％，依然可以得到合适的电信号。双频激光干涉可用来测量长度，还能直接测量小角度。

原点检测组件4包括发射原点信号的发射端41和接收信号的原点信号的接收端42。激光头1和反射镜组件2之间的光路沿机床导轨上龙门横梁7的移动方向，原点信号的发射端41和原点信号的接收端42之间的光路垂直于机床导轨上龙门横梁7的移动方向。原点信号的接收端42持续接收原点信号的发射端41发射的激光信号。触发结构9与反射镜组件2固定连接，并且随着反射镜组件2在光路保护罩3内进行移动。当触发结构9穿过原点信号的发射端41和原点信号的接收端42之间的激光传输通道时，触发结构9阻隔了激光信号的传输，原点信号的接收端42处的光强减弱，并向控制器发出一个零点检测信号，记录当前位置即为原点位置。

传统的机械触发开关在使用时，会对开关产生一个冲击力，此时开关本身可能已经发生形变，原点定位相对于实际值会发生偏差。本激光尺采用激光原点信号的发射端41与原点信号的接收端42配合触发结构9，触发结构9可采用棒状等结构形式，触发过程无机械碰撞，原点检测组件4可以设置于靠近激光尺的位置，与激光尺在同一温度场内，误差小，精准度高。而且安装原点检测组件不占用额外的位置，可使机床布局更简洁。

进一步地，原点检测组件4的数量为两个，分别为第一原点检测组件43和第二原点检测组件44，且第一原点检测组件43和第二原点检测组件44的组成结构相同。第一原点检测组件43安装在光路保护罩3的与激光头1连接的一端，第二原点检测组件44安装在光路保护罩3上距离第一原点检测组件43的基准长度处。“基准长度”指的是第一原点检测组件43和第二原点检测组件44之间的距离相对于机床导轨总长度的占比，可根据实际工况选择。本实施例中，第二原点检测组件44设于机床导轨的正中间位置，基准长度即为机床导轨总长度的一半。

由于激光头1或者激光头1和第一原点检测组件43之间的连接结构在受热或受冷时会产生形变，会给位置检测带来误差。因此第一原点检测组件43应与激光头1配套使用，其距离激光头1无限接近，尽量保证第一原点检测组件43的温度场与激光头1温度场一致，以此提高检测精准度。

反射镜组件2包括反射镜21和反射镜座22，反射镜座22与机床滑板架6相连，机床滑板架6带动反射镜组件2在光路保护罩3内移动，反射镜组件2的位置即对应机床滑板架6的位置。

当反射镜组件2从激光头1处开始移动时，反射镜组件2与激光头1的距离逐渐变远，反射镜组件2依次经过第一原点检测组件43和第二原点检测组件44。当反射镜组件2经过第一原点检测组件43时，触发结构9从第一原点检测组件43的原点信号的发射端41和原点信号的接收端42之间通过，触发零点检测信号，此时以第一原点检测组件43的位置作为反射镜组件2运动的原点位置。反射镜组件2从第一原点检测组件43向第二原点检测组件44运动的过程中，反射镜组件2的位置可通过反射镜组件2与第一原点检测组件43的相对位置来确定。反射镜组件2到达第二原点检测组件44时，触发结构9从第二原点检测组件44的原点信号的发射端41和原点信号的接收端42之间通过，再次触发零点检测信号，此时以第二原点检测组件44的位置作为反射镜组件2运动的原点位置。反射镜组件2经过第二原点检测组件44后，反射镜组件2的位置可通过反射镜组件2与第二原点检测组件44的相对位置来确定。

当反射镜组件2从远离激光头1的一端开始移动时，反射镜组件2与激光头1的距离逐渐变近，反射镜组件2依次经过第二原点检测组件44和第一原点检测组件43。当反射镜组件2经过第二原点检测组件44时，触发零点检测信号，此时以第二原点检测组件44的位置作为反射镜组件2运动的原点位置。反射镜组件2从第二原点检测组件44向第一原点检测组件43运动的过程中，反射镜组件2的位置可通过反射镜组件2与第二原点检测组件44的相对位置来确定。反射镜组件2到达第一原点检测组件43时，反射镜组件2开始折回，其位置由上述提及的方式确定。

不同环境温度下第一原点检测组件43和第二原点检测组件44之间的测量距离变化可为机床参数提供补偿数据。例如以环境温度20℃下两原点检测组件之间的安装距离(即基准长度)为标准值，当环境温度变化时，由于装置的形变导致两原点检测组件之间的距离发生变化，距离的变化值和标准值的差值即为两原点检测组件之间的机床导轨的形变量。并且由于第二原点检测组件44和第一原点检测组件43之间相距基准长度，当基准长度内的机床形变量已知时，机床整体的形变量可通过简单计算得到，此形变量可为机床提供不同温度下距离变化的补偿参数。

进一步地，光路保护罩3包括外壳31和激光通道32，外壳31为半包围的“C”形结构，激光通道32设于外壳31内，外壳31的开口两侧均设有毛刷5，外壳31和两层毛刷5共同形成密封结构。反射镜组件2运动时，反射镜21在激光通道32内移动，反射镜座22在两层毛刷5间移动。毛刷5会对杂质起隔离作用，同时也可以清理反射镜座22上粘连的杂质，防止杂质进入激光通道32内，影响激光信号的传输。

进一步地，外壳31还包括导气通道33，导气通道33沿激光通道32布置，导气通道33上设有多个进气孔34，进气孔34连通导气通道33和激光通道32，导气通道33的一端密封，另一端与正压风机相连。由于导气通道33的一端封闭，风机鼓入导气通道33内的正压风会通过进气孔34进入激光通道32内，使得激光通道32内部维持正压环境。此时激光通道32外部压强较低，灰尘等杂质不易进入激光通道32内，避免了杂质对激光信号传输的干扰。同时正压环境还起到了均衡温度场的作用，减少机床形变带来的影响。

以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims

1.一种激光尺，包括激光头、反射镜组件以及用于保护激光头和反射镜组件之间光路的光路保护罩，其特征在于：还包括：

2.根据权利要求1所述的一种激光尺，其特征在于：所述原点检测组件的数量为两个，第一个原点检测组件设于所述光路保护罩与所述激光头连接的一端，第二个原点检测组件与第一个原点检测组件之间的距离为基准长度。

3.根据权利要求2所述的一种激光尺，其特征在于：所述光路保护罩包括外壳和激光通道，所述外壳为半包围结构，所述激光通道设于所述外壳内，所述反射镜组件在所述激光通道内移动，所述外壳的开口处设有毛刷，所述外壳和毛刷形成密封结构。

4.根据权利要求3所述的一种激光尺，其特征在于：所述外壳包括导气通道，所述导气通道沿所述激光通道布置，所述导气通道上设有至少一个进气孔，所述进气孔连通所述导气通道和所述激光通道，所述导气通道的一端密封，另一端与正压风源相连。