專利名稱：光敏線陣旋轉(zhuǎn)掃描激光探測(cè)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及激光探測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種光敏線陣旋轉(zhuǎn)掃描激光探測(cè)器。
背景技術(shù)：
目前，激光探測(cè)器的檢測(cè)范圍完全取決于激光探測(cè)器上光敏器件的數(shù)量和光敏器件的排布形式。光敏器件需要均勻且按一定規(guī)律地固定在激光探測(cè)器的檢測(cè)范圍，即光敏器件形成激光探測(cè)器的檢測(cè)范圍上的檢測(cè)像素點(diǎn)。如需要檢測(cè)出大小為mXn的矩形范圍時(shí)，需要選用mXη個(gè)光敏器件，并讓這mXη個(gè)光敏器件呈矩陣分布。這種靜態(tài)激光探測(cè)器結(jié)構(gòu)雖然能夠確保激光探測(cè)器檢測(cè)的可靠性，但耗費(fèi)較多的光敏元件，從而造成激光探測(cè)器的成本增加；另外，數(shù)量過多的光敏器件部件使得激光探測(cè)器的電路變得復(fù)雜、也使得激光探測(cè)器的檢修變得異常困難。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種光敏線陣旋轉(zhuǎn)掃描激光探測(cè)器，其能夠用少量的光敏器件便能在較大范圍內(nèi)檢測(cè)激光照射光斑。為解決上述問題，本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的一種光敏線陣旋轉(zhuǎn)掃描激光探測(cè)器，主要由支承框架、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、法蘭盤、至少一個(gè)光敏線陣單元、主控制單元和供電單元組成。其中，供電單元與旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、光敏線陣單元和主控制單元電連接。旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)安裝在支承框架上；法蘭盤則固定在旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸的前端，且法蘭盤的中心線與旋轉(zhuǎn)軸的軸心線重合，法蘭盤隨著旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。主控制單元包括主控電路板、微處理器、霍爾開關(guān)和永久磁鋼；主控電路板固定在旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上，并跟隨旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)一并旋轉(zhuǎn)；微處理器和霍爾開關(guān)焊接在主控電路板上；永久磁鋼則懸置固定在主控電路板后方的支承框架上；永久磁鋼固定在霍爾開關(guān)隨主控電路板旋轉(zhuǎn)時(shí)的圓周運(yùn)動(dòng)軌跡的任意一點(diǎn)的相對(duì)位置上，當(dāng)霍爾開關(guān)隨著主控電路板旋轉(zhuǎn)而接近永久磁鋼時(shí)，霍爾開關(guān)打開；當(dāng)霍爾開關(guān)隨著主控電路板旋轉(zhuǎn)而遠(yuǎn)離永久磁鋼時(shí)，霍爾開關(guān)關(guān)閉；霍爾開關(guān)的輸出端與微處理器的信號(hào)輸入端相連。每個(gè)光敏線陣單元包括長(zhǎng)條狀的采集電路板和焊接在采集電路板上的η個(gè)光敏管，其中η> I ;上述η個(gè)光敏管沿采集電路板的長(zhǎng)度方向呈直線排列；上述采集電路板安裝在法蘭盤前端并通過排線與主控電路板相連接；每個(gè)光敏線陣單元的延伸方向與法蘭盤的徑向一致；光敏線陣單元的受光面即所有光敏管均朝向法蘭盤的軸向前方；焊接在采集電路板首端的第一個(gè)光敏管的中心點(diǎn)與法蘭盤的中心重合；當(dāng)法蘭盤隨著旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，光敏線陣單元亦隨之旋轉(zhuǎn)，光敏線陣單元的運(yùn)動(dòng)軌跡在其安裝平面上形成一個(gè)與旋轉(zhuǎn)軸線垂直的圓盤狀探測(cè)平面，其有效探測(cè)范圍是以光敏線陣單元的長(zhǎng)度為半徑的圓形面積。上述方案中，設(shè)置在同一個(gè)光敏線陣單元上的光敏管的個(gè)數(shù)最好介于16 256之間，BP 16 ^ n ^ 256。上述方案中，安裝在法蘭盤前端的光敏線陣單元的個(gè)數(shù)最好為2 18個(gè)，且這些光敏線陣單元在圓周上呈均勻分布，即每2個(gè)光敏線陣單元之間的夾角相同。[0007]上述方案中，所述主控制單元還包括一線陣選擇器；每個(gè)光敏線陣單元采集電路板上的串行輸出端口均與線陣選擇器的輸入端口相連，線陣選擇器的輸出端口與微處理器的串行輸入端口相連。上述方案中，每個(gè)光敏線陣單元上設(shè)有的光敏管的個(gè)數(shù)均相同。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下特點(diǎn)I、有效探測(cè)面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過靜態(tài)探測(cè)，可以節(jié)省大量的光敏器件和控制電路，成本低廉；2、受光方向與LED發(fā)光方向相反，不會(huì)受到LED光照干擾，無須區(qū)分屏幕圖象和激光照射光斑。3、直接取得圓心角和圓心距等定位參數(shù)，無須進(jìn)行復(fù)雜的圖象處理。

圖I為一種光敏線陣旋轉(zhuǎn)掃描激光探測(cè)器的側(cè)視圖。圖2為一種光敏線陣旋轉(zhuǎn)掃描激光探測(cè)器的正視圖。圖3為另一種光敏線陣旋轉(zhuǎn)掃描激光探測(cè)器的正視圖。圖中標(biāo)號(hào)1、支承框架；2、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；3、法蘭盤；4、光敏線陣單元；4_1、采集電路板；4-2、光敏管；5、主控制單兀；5-1、主控電路板；5-2、霍爾開關(guān)；5-3、永久磁鋼；6、供電單元。
具體實(shí)施方式
一種光敏線陣旋轉(zhuǎn)掃描激光探測(cè)器，主要由支承框架I、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2、法蘭盤3、至少一個(gè)光敏線陣單元4、主控制單元5和供電單元6組成。供電單元6與旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2、光敏線陣單元4和主控制單元5電連接。旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2安裝在支承框架I上；法蘭盤3則固定在旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2的旋轉(zhuǎn)軸的前端，且法蘭盤3的中心線與旋轉(zhuǎn)軸的軸心線重合，法蘭盤3隨著旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。主控制單兀5包括主控電路板5-1、微處理器、霍爾開關(guān)5-2和永久磁鋼5-3 ;主控電路板5-1固定在旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2上,并跟隨旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2 —并旋轉(zhuǎn)；微處理器和霍爾開關(guān)5-2焊接在主控電路板5-1上；永久磁鋼5-3則懸置固定在主控電路板5-1后方的支承框架I上；永久磁鋼5-3可以固定在霍爾開關(guān)5-2隨主控電路板5-1旋轉(zhuǎn)時(shí)的圓周運(yùn)動(dòng)軌跡的任意一點(diǎn)的相對(duì)位置上，然后在軟件初始化校準(zhǔn)定位時(shí)會(huì)自動(dòng)記下永久磁鋼5-3的位置或者角度，霍爾開關(guān)5-2的作用是提供一個(gè)周期信號(hào)。當(dāng)霍爾開關(guān)5-2隨著主控電路板5-1旋轉(zhuǎn)而接近永久磁鋼5-3時(shí)，霍爾開關(guān)5-2打開；當(dāng)霍爾開關(guān)5-2隨著主控電路板5-1旋轉(zhuǎn)而遠(yuǎn)離永久磁鋼5-3時(shí),霍爾開關(guān)5-2關(guān)閉；霍爾開關(guān)5-2的輸出端與微處理器的信號(hào)輸入端相連。每個(gè)光敏線陣單元4包括長(zhǎng)條狀的采集電路板4-1和焊接在采集電路板4-1上的η個(gè)光敏管4-2，其中η > I ;上述η個(gè)光敏管4_2沿采集電路板4_1的長(zhǎng)度方向呈直線排列；上述光敏線陣單元4安裝在法蘭盤3前端并通過排線與主控電路板5-1相連接；每個(gè)光敏線陣單元4的延伸方向與法蘭盤3的徑向一致；光敏線陣單元4的受光面即所有光敏管4-2均朝向法蘭盤3的軸向前方；焊接在采集電路板4-1首端的第一個(gè)光敏管4-2的中心點(diǎn)與法蘭盤3的中心重合；當(dāng)法蘭盤3隨著旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，光敏線陣單元4亦隨之旋轉(zhuǎn)，光敏線陣單元4的運(yùn)動(dòng)軌跡在其安裝平面上形成一個(gè)與旋轉(zhuǎn)軸線垂直的圓盤狀探測(cè)平面，其有效探測(cè)范圍是以光敏線陣單元4的長(zhǎng)度為半徑的圓形面積。光敏管4-2的數(shù)量與探測(cè)范圍的半徑相關(guān)，范圍越大，分辨率越高，需要的光敏管4-2越多，在本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例中，設(shè)置在同一個(gè)光敏線陣單元4上的光敏管4-2的個(gè)數(shù)介于16 256之間，即16 < η < 256。如當(dāng)光敏線陣單元4的光敏管4_2數(shù)量定為128個(gè)，光敏管4-2規(guī)格為寬度2mm貼片封裝，并采用密集排列安裝時(shí)，此激光探測(cè)器的探測(cè)圓面積直徑為128X2X2=512mm，可分辨的激光照射光斑的直徑不大于2mm。而當(dāng)采用128個(gè)寬度為3_的光敏管4-2并密集排列安裝時(shí)，探測(cè)的圓面積直徑可達(dá)128X2X3=768mm，但是可分辨的激光束直徑也變?yōu)椴恍∮?mm。本實(shí)用新型所采用的光敏線陣單元4的數(shù)量與掃描間隔時(shí)間相關(guān)。其中掃描間隔、轉(zhuǎn)速、光敏線陣單元4數(shù)量這三者之間的關(guān)系如下①光敏線陣數(shù)量=1/轉(zhuǎn)速+掃描間 隔；②掃描間隔=1/(轉(zhuǎn)速X光敏線陣數(shù)量)。在轉(zhuǎn)速不變的情況下，線陣越多，掃描間隔越短，對(duì)激光束持續(xù)時(shí)間的要求也相應(yīng)降低。因此，在本實(shí)用新型中，法蘭盤3前端安裝的光敏線陣單元4的個(gè)數(shù)可以為I個(gè)，參見圖I和圖2。但為了讓光敏線陣單元4在探測(cè)范圍內(nèi)覆蓋得更為全面，以提高激光的探測(cè)可靠性，在本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例中，法蘭盤3前端安裝的光敏線陣單元4的個(gè)數(shù)應(yīng)為2 18個(gè)，且這些光敏線陣單元4在圓周上呈均勻分布，即每2個(gè)光敏線陣單元4之間的夾角相同。當(dāng)法蘭盤3上安裝的光敏線陣單元4的個(gè)數(shù)超過I個(gè)即為2個(gè)或2個(gè)以上時(shí)，所述主控制單元5還包括一線陣選擇器；每個(gè)光敏線陣單元4采集電路板4-1上的串行輸出端口均與線陣選擇器的輸入端口相連，線陣選擇器的輸出端口與微處理器的串行輸入端口相連。當(dāng)法蘭盤3上安裝的光敏線陣單元4的個(gè)數(shù)超過I個(gè)時(shí)，每個(gè)光敏線陣單元4上焊接的光敏管4-2的個(gè)數(shù)可以相同也可以不相同?？拷鼒A心的內(nèi)圈由于線陣排列趨于密集，因此一定間隔的光敏線陣單元4的內(nèi)圈光敏管4-2可以不焊接，由于各個(gè)光敏線陣單元4的輸出信號(hào)之間是或的關(guān)系，因此光敏線陣單元4上少焊一些光敏管4-2的結(jié)果和少安裝一整條光敏線陣單元4的結(jié)果是一樣的，不會(huì)影響到微處理器的算法結(jié)構(gòu)；在本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例中，每個(gè)光敏線陣單元4上設(shè)有的光敏管4-2的個(gè)數(shù)均相同。本實(shí)用新型的工作原理是激光探測(cè)器的探測(cè)平面由光敏線陣單元4旋轉(zhuǎn)時(shí)在與軸線垂直的平面上的圓周運(yùn)動(dòng)軌跡構(gòu)成，有效探測(cè)范圍是以光敏線陣單元4的長(zhǎng)度為半徑的圓形面積。它們的工作過程簡(jiǎn)述如下探測(cè)器啟動(dòng)后，法蘭盤3隨著旋轉(zhuǎn)軸在外力帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，光敏線陣單元4和主控制單元5亦隨著法蘭盤3旋轉(zhuǎn)?；魻栭_關(guān)5-2在光敏線陣單元4轉(zhuǎn)到與永久磁鋼5-3相對(duì)時(shí)送出周同步信號(hào)，主控制單元5根據(jù)周同步信號(hào)和安裝初始化時(shí)設(shè)定的初始圓心角計(jì)算出每個(gè)采集點(diǎn)的定時(shí)和圓心角，并在每個(gè)采集點(diǎn)準(zhǔn)時(shí)送出角同步信號(hào)。角同步信號(hào)的下降沿將所有光敏管4-2的光照狀態(tài)鎖入采集電路板4-1的采集電路。然后微處理器啟動(dòng)光敏線陣單元4的讀進(jìn)程，高速讀回采集電路上鎖存的光照狀態(tài)數(shù)據(jù)。如果沒有發(fā)現(xiàn)激光照射的信號(hào)，微處理器對(duì)于讀回的數(shù)據(jù)不作任何處理；如果發(fā)現(xiàn)有激光照射的信號(hào)，微處理器則根據(jù)當(dāng)前的圓心角，以及被激光照射的光敏管4-2的圓心距計(jì)算其直角坐標(biāo)，或者用查表方式取回事先計(jì)算好的對(duì)應(yīng)直角坐標(biāo)。
權(quán)利要求1.光敏線陣旋轉(zhuǎn)掃描激光探測(cè)器，其特征在于主要由支承框架(I)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(2)、法蘭盤(3)、至少ー個(gè)光敏線陣單元(4)、主控制單元(5)和供電單元(6)組成；其中， 供電單元(6)與旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(2)、光敏線陣單元(4)和主控制單元(5)電連接； 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(2 )安裝在支承框架(I)上；法蘭盤(3 )則固定在旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(2 )的旋轉(zhuǎn)軸的前端，且法蘭盤(3)的中心線與旋轉(zhuǎn)軸的軸心線重合，法蘭盤(3)隨著旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)； 主控制單元(5)包括主控電路板(5-1)、微處理器、霍爾開關(guān)(5-2)和永久磁鋼(5-3)；主控電路板(5-1)固定在旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(2)上,并跟隨旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(2) —并旋轉(zhuǎn)；微處理器和霍爾開關(guān)(5-2 )焊接在主控電路板(5-1)上；永久磁鋼(5-3 )則懸置固定在主控電路板(5-1)后方的支承框架(I)上；永久磁鋼(5-3)固定在霍爾開關(guān)(5-2)隨主控電路板(5-1)旋轉(zhuǎn)時(shí)的圓周運(yùn)動(dòng)軌跡的任意一點(diǎn)的相對(duì)位置上，當(dāng)霍爾開關(guān)(5-2)隨著主控電路板(5-1)旋轉(zhuǎn)而接近永久磁鋼(5-3)時(shí)，霍爾開關(guān)(5-2)打開；當(dāng)霍爾開關(guān)(5-2)隨著主控電路板(5-1)旋轉(zhuǎn)而遠(yuǎn)離永久磁鋼(5-3)時(shí),霍爾開關(guān)(5-2)關(guān)閉；霍爾開關(guān)(5-2)的輸出端與微處理器的信號(hào)輸入端相連； 每個(gè)光敏線陣單元(4)包括長(zhǎng)條狀的采集電路板(4-1)和焊接在采集電路板(4-1)上的η個(gè)光敏管(4-2)，其中η > I ;上述η個(gè)光敏管(4_2)沿采集電路板(4_1)的長(zhǎng)度方向呈直線排列；采集電路板(4-1)安裝在法蘭盤(3)前端并通過排線與主控電路板(5-1)相連接；每個(gè)光敏線陣單元(4)的延伸方向與法蘭盤(3)的徑向一致；光敏線陣單元(4)的受光面即所有光敏管(4-2)均朝向法蘭盤(3)的軸向前方；焊接在采集電路板(4-1)首端的第一個(gè)光敏管(4-2)的中心點(diǎn)與法蘭盤(3)的中心重合；當(dāng)法蘭盤(3)隨著旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，光敏線陣單元(4)亦隨之旋轉(zhuǎn)，光敏線陣單元(4)的運(yùn)動(dòng)軌跡在其安裝平面上形成ー個(gè)與旋轉(zhuǎn)軸線垂直的圓盤狀探測(cè)平面。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光敏線陣旋轉(zhuǎn)掃描激光探測(cè)器，其特征在于設(shè)置在同一個(gè)光敏線陣單元(4)上的光敏管(4-2)的個(gè)數(shù)介于16 256之間，即16 < η < 256。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的光敏線陣旋轉(zhuǎn)掃描激光探測(cè)器，其特征在于上述方案中，安裝在法蘭盤(3)前端的光敏線陣單元(4)的個(gè)數(shù)最好為2 18個(gè)，且這些光敏線陣單元(4)在圓周上呈均勻分布，即每2個(gè)光敏線陣單元(4)之間的夾角相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光敏線陣旋轉(zhuǎn)掃描激光探測(cè)器，其特征在于所述主控制單元(5)還包括一線陣選擇器；每個(gè)光敏線陣單元(4)采集電路板(4-1)上的串行輸出端ロ均與線陣選擇器的輸入端ロ相連，線陣選擇器的輸出端ロ與微處理器的串行輸入端ロ相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光敏線陣旋轉(zhuǎn)掃描激光探測(cè)器，其特征在于每個(gè)光敏線陣単元(4)上設(shè)有的光敏管(4-2)的個(gè)數(shù)均相同。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種光敏線陣旋轉(zhuǎn)掃描激光探測(cè)器，其主要由支承框架、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、法蘭盤、至少一個(gè)光敏線陣單元、主控制單元和供電單元組成。由于激光探測(cè)器的探測(cè)平面由光敏線陣單元旋轉(zhuǎn)時(shí)在與軸線垂直的平面上的圓周運(yùn)動(dòng)軌跡構(gòu)成，有效探測(cè)范圍是以光敏線陣單元的長(zhǎng)度為半徑的圓形面積。因此本實(shí)用新型能夠用少量的光敏器件便能在較大范圍內(nèi)檢測(cè)激光照射光斑。
文檔編號(hào)G01B11/00GK202630909SQ20122024661
公開日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月29日
發(fā)明者梁友明 申請(qǐng)人:梁友明