CN215813324U - 一种基于cmos激光位移传感器的冷却及防护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于CMOS激光位移传感器的冷却及防护装置，属于增材制造技术领域，防护罩由保温材料制成，防护罩的内外两侧分别设有温度传感器，防护罩的内部设有对CMOS激光位移传感器进行降温的冷却机构，两个温度传感器均与冷却机构的电路连接，防护罩的底端开设有与CMOS激光位移传感器上镜头竖直对齐的检测窗口，防护罩内设有可对检测窗口自动进行关闭并对CMOS激光位移传感器上镜头进行防尘防护的防护机构。本实用新型当外部环境温度明显超过CMOS激光位移传感器耐受温度时通过冷却机构可使传感器周围始终维持在可接受温度范围，且在粉尘工况下，需要工作时防尘盖打开无需工作时防尘盖关闭，最大程度上防止粉尘污染激光器的镜头。

Description

一种基于CMOS激光位移传感器的冷却及防护装置

技术领域

本实用新型涉及增材制造技领域，具体的涉及一种基于CMOS激光位移传感器的冷却及防护装置。

背景技术

CMOS激光位移传感器是指采用CMOS传感器基于三角测量原理来测定目标物变位量的传感器；在激光增材制造过程中由于熔覆激光器存在加速、匀速、减速的不同运动工况；沉积层高度与理想高度存在偏差；边缘处较中心区域散热条件差热量累积、存在温度梯度的原因，导致零件表面形貌与理论数模存在偏差；如不及时测量并修正可能导致偏差逐步累积最终零件报废；为实现增材制造过程闭环控制，本专利引入CMOS激光位移传感器实现对零件的及时测量；而增材制造过程中沉积层周围环境相对恶劣存在高温、高粉尘工况，且由于常见的CMOS激光位移传感器工作温度上限通常为50℃左右，当工作环境温度超过上限时会对激光位移传感器测量精度及寿命产生影响甚至导致直接烧毁；且如果长时间暴露在高粉尘工况下激光器的镜头极易被污损，测量效果也会受到影响。

针对上述现有技术不足，本发明旨在提供一种能够同时在高温、粉尘工况下对CMOS激光位移传感器起到保护作用的装置，使得当外部环境温度明显超过CMOS激光位移传感器耐受温度时传感器周围始终维持在可接受温度范围；且在粉尘工况下，需要工作时防尘盖打开无需工作时防尘盖关闭，最大程度上防止粉尘污染激光器的镜头。

实用新型内容

1.要解决的技术问题

本实用新型的目的在于提供一种基于CMOS激光位移传感器的冷却及防护装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

2.技术方案

为解决上述问题，本实用新型采取如下技术方案：

一种基于CMOS激光位移传感器的冷却及防护装置，包括CMOS激光位移传感器和防护罩，所述防护罩的内部设有对零件及时测量的CMOS激光位移传感器，所述防护罩由保温材料制成，所述防护罩的内外两侧分别设有温度传感器，且防护罩的内部设有对CMOS激光位移传感器进行降温的冷却机构，并且两个温度传感器均与冷却机构的电路连接，所述防护罩的底端开设有与CMOS激光位移传感器上镜头竖直对齐的检测窗口，且防护罩内设有可对检测窗口自动进行关闭并对CMOS激光位移传感器上镜头进行防尘防护的防护机构。

进一步地，所述冷却机构包括呈螺纹状结构缠绕于CMOS激光位移传感器***轴承上的冷却管道，所述冷却管道的两端与水冷装置连接。

更进一步地，所述防护罩的内部设有位于冷却管道外侧且可对CMOS激光位移传感器进行散热的金属壳体。

进一步地，所述防护机构包括通过滑动机构设于防护罩内底部且可对检测窗口进行遮挡的滑板、开设于滑板上且通过驱动机构可与检测窗口竖直对齐并连通的穿孔。

更进一步地，所述驱动机构包括固定且竖直设于滑板左端上的永久磁板、安装于防护罩底端左侧且在通电时与永久磁板上磁性相反的通电磁块，所述防护罩底端的右侧设有对永久磁板进行复位的弹性机构。

更进一步地，所述弹性机构包括垂直且固定设于滑板顶端的纵板一、固定设于防护罩内底部且与纵板一平行的纵板二、等间距设于纵板二与纵板一之间的复位弹簧，所述通电磁块在磁性消失时，永久磁板在复位弹簧的作用下复位。

更进一步地，所述滑动机构包括滑动设于滑板底端且与防护罩内底部滑动连接的T型滑块、开设于防护罩内底部且供T型滑块水平滑动的T型滑槽。

进一步地，所述防护罩包括两个对接且通过螺栓可拆卸连接的上壳体、下壳体，所述上壳体与下壳体对接端面上设有密封垫圈，所述防护机构、检测窗口设于下壳体上，所述温度传感器、冷却机构设于下壳体上。

3.有益效果

1、本实用新型通过防护罩可将其工作环境中的热量与其内部的部件分隔开来，以此对防护罩内侧安装的部件进行防护，与此同时还可通过温度传感器与冷却机构之间的相互配合，可及时对处于高温度工作下的CMOS激光位移传感器进行散热，综上所述可得，本实用新型通过阻热与散热结合使用，大大提高了该防护装置对CMOS激光位移传感器的降温效果好。

2、本实用新型通过金属壳体不仅可对CMOS激光位移传感器周围的高热量进行导热传递，还能对冷却管道上的低温热量进行导线传递，以使冷却管道不仅可对CMOS激光位移传感器进行散热，还能对金属壳体外侧且安装在防护罩内侧的其他部件进行散热防护。

3、本实用新型中CMOS激光位移传感器需要工作时，通过驱动机构可将滑板上的穿孔调节至与检测窗口竖直对齐的位置，以使CMOS激光位移传感器上镜头能够顺利对加工的零件进行检测，当CMOS激光位移传感器闲置时，通过驱动机构使滑板能够对检测窗口进行遮挡，即通过以移动滑板与防护罩的相互配合，可对安装在防护罩内部的部件进行密封，以避免CMOS激光位移传感器在闲置时其所处工作环境中的灰尘进入防护罩的内部，综上所述可得，滑动式穿孔的设置，即保证了该防护装置的密封性能又不会影响CMOS激光位移传感器的工作。

4、本实用新型由于激光位移传感器冷却保护***中有温度传感器，可以通过此传感器实时监控激光位移传感器所处工作环境中的温度信息，当激光位移传感器所处工作环境中的温度较高时，可通过冷却机构的开启，对该防护装置的内侧进行预降温处理，使激光位移传感器能够始终处于其所承受的温度范围之内，以保证其能够正常的工作，且在工作初始阶段由于激光位移传感器所处工作环境中的温度较低，此时温度传感器可以控制与冷却机构连接的冷却液泵降低流量；且在工作一段时间之后随着激光位移传感器所处工作环境中的温度上升，可加大冷却液流量，使激光位移传感器的周围能够处于相对恒温的状态，以保证激光位移传感器能够正常的使用。

5、本实用新型通电磁块通电时，永久磁板会受到通电磁块的吸引，并使滑板能够在防护罩的内底部发生滑动，以此为滑板上穿孔是否与检测窗口对齐连通提供动力；另外滑板在通电磁块与永久磁板的磁性吸引下发生向左移动时，复位弹簧被拉伸，当通电磁块断电时，滑板会在复位弹簧的弹性作用下自动的复位。

附图说明

图1为本实用新型的正视内部结构示意图；

图2为本实用新型的俯视内部结构示意图；

图3为滑板与防护罩连接的结构示意图。

附图标记：1、上壳体；2、下壳体；3、CMOS激光位移传感器；4、镜头；5、温度传感器；6、缺口；7、保温罩；8、冷却管道；9、检测窗口；10、滑板；11、穿孔；12、纵板一；13、纵板二；14、T型滑块；15、复位弹簧；16、永久磁板；17、通电磁块；18、T型滑槽；19、防护罩。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的说明。

实施例

如图1所示的一种基于CMOS激光位移传感器的冷却及防护装置，包括CMOS激光位移传感器3和防护罩19，防护罩19的内部设有对零件及时测量的CMOS激光位移传感器3，防护罩19由保温材料制成，防护罩19的内外两侧分别设有温度传感器5，且防护罩19的内部设有对CMOS激光位移传感器3进行降温的冷却机构，并且两个温度传感器5均与冷却机构的电路连接，防护罩19的底端开设有与CMOS激光位移传感器3上镜头4竖直对齐的检测窗口9，且防护罩19内设有可对检测窗口9自动进行关闭并对CMOS激光位移传感器3上镜头4进行防尘防护的防护机构；

如图1所示，冷却机构包括呈螺纹状结构缠绕于CMOS激光位移传感器3***轴承上的冷却管道8，冷却管道8的两端与水冷装置连接，冷却管道8呈螺旋状结构位于CMOS激光位移传感器3外侧的设置，使其可多方位的对CMOS激光位移传感器3进行散热，以提高冷却管道8对CMOS激光位移传感器3的散热效果，防护罩19的内部设有位于冷却管道8外侧且可对CMOS激光位移传感器3进行散热的金属壳体7，通过金属壳体7不仅可对CMOS激光位移传感器3周围的高热量进行导热传递，还能对冷却管道8上的低温热量进行导线传递，以使冷却管道8不仅可对CMOS激光位移传感器3进行散热，还能对金属壳体7外侧且安装在防护罩19内侧的其他部件进行散热防护，另外可将与冷却管道8连接的水冷装置安装在防护罩19的内侧，以使装置本身能够对CMOS激光位移传感器3进行降温处理；

如图1、3所示，防护机构包括通过滑动机构设于防护罩19内底部且可对检测窗口9进行遮挡的滑板10、开设于滑板10上且通过驱动机构可与检测窗口9竖直对齐并连通的穿孔11，CMOS激光位移传感器3需要工作时，通过驱动机构可将滑板10上的穿孔11调节至与检测窗口9竖直对齐的位置，以使CMOS激光位移传感器3上镜头4能够顺利对加工的零件进行检测，当CMOS激光位移传感器3闲置时，通过驱动机构使滑板10能够对检测窗口9进行遮挡，即通过以移动滑板10与防护罩19的相互配合，可对安装在防护罩19内部的部件进行密封，以避免CMOS激光位移传感器3在闲置时其所处工作环境中的灰尘进入防护罩19的内部，综上可得，滑动式穿孔11的设置，即保证了该防护装置的密封性能又不会影响CMOS激光位移传感器3的工作；

如图2、3所示，驱动机构包括固定且竖直设于滑板10左端上的永久磁板16、安装于防护罩19底端左侧且在通电时与永久磁板16上磁性相反的通电磁块17，防护罩19底端的右侧设有对永久磁板16进行复位的弹性机构，通电磁块17通电时，永久磁板16会受到通电磁块17的吸引，并使滑板10能够在防护罩19的内底部发生滑动，以此为滑板10上穿孔11是否与检测窗口9对齐连通提供动力；

如图2、3所示，弹性机构包括垂直且固定设于滑板10顶端的纵板一12、固定设于防护罩19内底部且与纵板一12平行的纵板二13、等间距设于纵板二13与纵板一12之间的复位弹簧15，通电磁块17在磁性消失时，永久磁板16在复位弹簧15的作用下复位，滑板10在通电磁块17与永久磁板16的磁性吸引下发生向左移动时，复位弹簧15被拉伸，当通电磁块17断电时，滑板10会在复位弹簧15的弹性作用下自动的复位，滑动机构包括滑动设于滑板10底端且与防护罩19内底部滑动连接的T型滑块14、开设于防护罩19内底部且供T型滑块14水平滑动的T型滑槽18，通过T型滑块14与T型滑槽18的配合，使滑板10不仅能够在防护罩19的内底部水平滑动，还能对滑动时的滑板10进行限位；

如图1所示，防护罩19包括两个对接且通过螺栓可拆卸连接的上壳体1、下壳体2，上壳体1与下壳体2对接端面上设有密封垫圈，防护机构、检测窗口9设于下壳体2上，温度传感器5、冷却机构设于下壳体2上，上壳体1与下壳体2可拆卸式连接的设置，为其内部零件的检修与更换提供了有力的条件。

上述基于CMOS激光位移传感器的冷却及防护装置的具体应用过程为：使用时，通过安装在防护罩19内侧的温度传感器5，可对防护罩19内侧的温度进行实时检测，当其内部检测的温度高于CMOS激光位移传感器3所承受的温度时，可通过呈螺旋状结构位于CMOS激光位移传感器3外侧的冷却管道8进行冷却，以及时对处于高温环境下的CMOS激光位移传感器3进行降温防护，保证CMOS激光位移传感器3能够正常的使用，且通过金属壳体7不仅可对CMOS激光位移传感器3周围的高热量进行导热传递，还能对冷却管道8上的低温热量进行导线传递，以使冷却管道8不仅可对CMOS激光位移传感器3进行散热，还能对金属壳体7外侧且安装在防护罩19内侧的其他部件进行散热防护，与此同时还可通过防护罩19外侧的温度传感器5，来实时监控CMOS激光位移传感器3所处工作环境中的温度信息，当CMOS激光位移传感器3所处工作环境中的温度较高时，可通过冷却机构的开启，对该防护装置的内侧进行预降温处理，使激光位移传感器能够始终处于其所承受的温度范围之内，以保证其能够正常的工作；

当CMOS激光位移传感器3需要工作时，将通电磁块17通电，此时永久磁板16会受到通电磁块17的吸引，并使滑板10能够在防护罩19的内底部发生滑动，当永久磁板16抵触在通电磁块17的右端时，滑板10上的穿孔11刚好调节至与检测窗口9竖直对齐的位置，以使CMOS激光位移传感器3上镜头4能够顺利对加工的零件进行检测，当CMOS激光位移传感器3闲置时，将通电磁块17断电，使滑板10在复位弹簧15的弹性作用下能够复位并对检测窗口9进行遮挡，以此可将安装在防护罩19内部的部件进行密封，可避免CMOS激光位移传感器3在闲置时其所处工作环境中的灰尘进入防护罩19的内部并对CMOS激光位移传感器3上的镜头4造成污染，这样便完成了该基于CMOS激光位移传感器的冷却及防护装置的使用过程。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求范围内。

Claims (8)

1.一种基于CMOS激光位移传感器的冷却及防护装置，包括CMOS激光位移传感器(3)和防护罩(19)，所述防护罩(19)的内部设有对零件及时测量的CMOS激光位移传感器(3)，其特征在于，所述防护罩(19)由保温材料制成，所述防护罩(19)的内外两侧分别设有温度传感器(5)，且防护罩(19)的内部设有对CMOS激光位移传感器(3)进行降温的冷却机构，并且两个温度传感器(5)均与冷却机构的电路连接，所述防护罩(19)的底端开设有与CMOS激光位移传感器(3)上镜头(4)竖直对齐的检测窗口(9)，且防护罩(19)内设有可对检测窗口(9)自动进行关闭并对CMOS激光位移传感器(3)上镜头(4)进行防尘防护的防护机构。

2.根据权利要求1所述的一种基于CMOS激光位移传感器的冷却及防护装置，其特征在于，所述冷却机构包括呈螺纹状结构缠绕于CMOS激光位移传感器(3)***轴承上的冷却管道(8)，所述冷却管道(8)的两端与水冷装置连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于CMOS激光位移传感器的冷却及防护装置，其特征在于，所述防护罩(19)的内部设有位于冷却管道(8)外侧且可对CMOS激光位移传感器(3)进行散热的金属壳体(7)。

4.根据权利要求1所述的一种基于CMOS激光位移传感器的冷却及防护装置，其特征在于，所述防护机构包括通过滑动机构设于防护罩(19)内底部且可对检测窗口(9)进行遮挡的滑板(10)、开设于滑板(10)上且通过驱动机构可与检测窗口(9)竖直对齐并连通的穿孔(11)。

5.根据权利要求4所述的一种基于CMOS激光位移传感器的冷却及防护装置，其特征在于，所述驱动机构包括固定且竖直设于滑板(10)左端上的永久磁板(16)、安装于防护罩(19)底端左侧且在通电时与永久磁板(16)上磁性相反的通电磁块(17)，所述防护罩(19)底端的右侧设有对永久磁板(16)进行复位的弹性机构。

6.根据权利要求5所述的一种基于CMOS激光位移传感器的冷却及防护装置，其特征在于，所述弹性机构包括垂直且固定设于滑板(10)顶端的纵板一(12)、固定设于防护罩(19)内底部且与纵板一(12)平行的纵板二(13)、等间距设于纵板二(13)与纵板一(12)之间的复位弹簧(15)，所述通电磁块(17)在磁性消失时，永久磁板(16)在复位弹簧(15)的作用下复位。

7.根据权利要求4所述的一种基于CMOS激光位移传感器的冷却及防护装置，其特征在于，所述滑动机构包括滑动设于滑板(10)底端且与防护罩(19)内底部滑动连接的T型滑块(14)、开设于防护罩(19)内底部且供T型滑块(14)水平滑动的T型滑槽(18)。

8.根据权利要求1所述的一种基于CMOS激光位移传感器的冷却及防护装置，其特征在于，所述防护罩(19)包括两个对接且通过螺栓可拆卸连接的上壳体(1)、下壳体(2)，所述上壳体(1)与下壳体(2)对接端面上设有密封垫圈，所述防护机构、检测窗口(9)设于下壳体(2)上，所述温度传感器(5)、冷却机构设于下壳体(2)上。

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