一种激光表演系统的双向输出旋转装置的制作方法

本实用新型涉及激光应用技术领域，尤其涉及一种激光表演系统的双向输出旋转装置。

背景技术：

激光具有单色性、方向性好、亮度高等特性，自问世以来，就被广泛地应用于科研、国防、工业、民用等领域。激光表演是近几年激光发展较快的新领域。随着激光技术、数字多媒体技术以及光学信息处理技术等方面的飞速发展，激光显示技术在商业娱乐、文化艺术、景区亮化等领域获得日益广泛的应用。激光表演系统相对户外大型投影仪动画表演系统，具有安装简单、画面亮度高、显示效果灵活多变、使用成本低等特点。

目前，随着激光表演的应用越来越多，激光表演系统也朝着多功能，低功耗的方向发展。激光表演系统既可以输出纯的光束，如地标光束，又可以输出动画图形进行表演。激光表演系统的应用范围主要包括：作为展示手段应用于盛大集会及大型体育赛事的开闭幕式，作为新型的信息传播媒体应用于商业广告的发布，作为娱乐设施应用于市政广场、主题公园，作为对气氛的衬托应用于舞台艺术表演，作为点睛之笔应用于景点的照明亮化，以及作为一种高科技的灯光效果应用于高档娱乐城、科技馆、太空城等。随着国家提出大力发展旅游和文化产业，全国各地都非常重视，利用自己的优势，纷纷开发各自的文化品牌，在这个过程中，利用新兴的激光表演展示文化特色，吸引游客。比如西安大唐芙蓉园激光水幕表演、武夷山水秀、韩城司马迁公园激光水秀等。使得激光的发展大放异彩。

然而，现有技术中的激光设备在输出时，如果是进行激光表演的系统，通常不能打出一束远距离的光束；如果要输出光束，就必须采用专门输出光束的激光设备。这样，如果既要进行表演，又要有输出纯的光束的要求，一般需要两套系统才能满足要求。而对于输出激光表演的设备，由于扫描振镜转动角度的限制，光束表演的空间范围限制在一个锥形角度内，无法在全空间投射；而对于输出纯的光束的设备来讲，由于光束的发散角随着距离的增加而增大，光束强度减弱，传输距离变短。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供了一种激光表演系统的双向输出旋转装置，解决了现有技术中激光表演系统功能单一的问题。

本实用新型提供的激光表演系统的双向输出旋转装置，包括：机箱及U型支架，所述U型支架安装在所述机箱顶部，所述机箱内安装有激光发生装置，所述机箱顶部设有激光输出孔，所述激光输出孔内设有导电滑环及水平旋转轮，所述机箱内设有用于控制水平旋转轮的电机；所述U型支架安装在所述机箱上，且通过其底部的圆孔与所述水平旋转轮连接；所述U型支架的底部设有L型的安装架，所述安装架的水平部固定在所述U型支架的底部，竖直部顶部固定有伺服电机，所述反射镜固定在所述伺服电机的转轴上；所述U型支架的第一侧板及第二侧板上设有安装孔，所述第一侧板的安装孔内安装第一转轴，所述第二侧板的安装孔内安装有第二转轴，所述第一转轴两端分别固定有第一转轮及第一安装板，所述第二转轴两端分别固定有第二转轮及第二安装板，且所述第一转轮及所述第二转轮位于所述U型支架的两侧板内；所述第一安装板上安装有安装有扫描振镜及位于所述扫描振镜两侧的扫描振镜驱动板，所述第二安装板安装有扩束镜；所述第一侧板或所述第二侧板内安装有电机支架，所述电机支架上安装有双轴步进电机，所述双轴步进电机的转轴两端分别安装有第三转轮及第四转轮，所述第一转轮与所述第三转轮位于同侧且通过皮带连接，所述第二转轮与所述第四转轮位于同侧且通过皮带连接；所述反射镜的中心与所述激光输出孔的中心位于同一直线，两个所述安装孔、所述第一转轮的中心、所述第二转轮的中心、所述反射镜的中心、所述扫描振镜的中心及所述扩束镜中心位于同一条直线；所述导电滑环分别与所述双轴步进电机、所述伺服电机及所述扫描振镜驱动板电连接。

优选的，本实用新型实施例提供激光表演系统的双向输出旋转装置，所述 U型支架底部设有出线孔，其中，所述双轴步进电机的电源线一、所述伺服电机的电源线二、所述扫描振镜驱动板的数据线及电源线三通过圆孔与所述导电滑环的接线口电连接。

优选的，本实用新型实施例提供激光表演系统的双向输出旋转装置，所述第二安装板外安装有两个梯形板，所述扩束镜位于两个所述梯形板的之间。

优选的，本实用新型实施例提供激光表演系统的双向输出旋转装置，所述第一安装板及所述第二安装板为铝合金板。

综上，本实用新型实施例提供的激光表演系统的双向输出旋转装置，通过设置U型支架，在U型支架内设置控制反射镜角度的伺服电机，并在U型支架两侧板上设置扫描振镜、扩束镜及控制其在竖直方向上转动的转轮及双轴步进电机，从而可以利用伺服电机控制反射镜向左右旋转，将机箱中输出的激光分成左右两束光并分别输出至扫描振镜及扩束镜，进一步可以利用转轮及双轴步进电机控制扫描振镜及扩束镜在竖直方向上转动，利用底部的电机控制水平旋转轮旋转，带动U型支架在水平方向上转动，从而实现了激光激光表演或光束的全空间投射。该装置可以实现在一套激光表演系统中既能进行激光表演，又能进行激光光束输出；并且使得激光表演或是光束实现全空间投射。不仅增强了设备的功能，提高了效率，降低了成本与功耗，而且极大地增强了观众的视觉效果。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的激光表演系统的双向输出旋转装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的激光表演系统的双向输出旋转装置的安装架的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的激光表演系统的双向输出旋转装置的机箱结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的激光表演系统的双向输出旋转装置的U型支架结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的激光表演系统的双向输出旋转装置的左视结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的激光表演系统的双向输出旋转装置的右视结构示意图。

图7为本实用新型实施例提供的激光表演系统的双向输出旋转装置的电路连接结构示意图。

附图标记说明：

1-机箱，2-激光输出孔，3-导电滑环，4-水平旋转轮，5-U型支架，5a-第一侧板，5b-第二侧板，6-反射镜，7-安装架，8-伺服电机，9-双轴步进电机，10- 电机支架，11a-第三转轮，11b-第四转轮，12a-第一转轮，12b-第二转轮，13a- 第一安装板，13b-第二安装板，14-扫描振镜，15-扫描振镜驱动板，16-扩束镜， 17-梯形板，18-电源线一，20-数据线，21-电源线三，22-圆孔，23-接线口，a- 安装孔。

具体实施方式

下面结合本实用新型中的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本实用新型保护的范围。

下面通过图1至图5详细说明本实用新型实施例提供的一种激光表演系统的双向输出旋转装置。如图所示，该装置可以包括：

机箱1及U型支架5，U型支架5安装在机箱1顶部，机箱1内安装有激光发生装置，机箱1顶部设有激光输出孔2，激光输出孔2内设有导电滑环3 及水平旋转轮4，机箱1内设有用于控制水平旋转轮4的电机；U型支架5安装在机箱1上，且通过其底部的圆孔与水平旋转轮4连接；U型支架5的底部设有L型的安装架7，安装架7的水平部固定在所述U型支架5的底部，竖直部顶部固定有伺服电机8，反射镜6固定在伺服电机8的转轴上。U型支架5 的第一侧板5a及第二侧板5b上设有安装孔，第一侧板5a的安装孔内安装第一转轴，第二侧板5b的安装孔内安装有第二转轴，第一转轴两端分别固定有第一转轮12a及第一安装板13a，第二转轴两端分别固定有第二转轮12b及第二安装板13b，且第一转轮12a及第二转轮12b位于U型支架5的两侧板内；第一安装板13a上安装有安装有扫描振镜14及位于扫描振镜14两侧的扫描振镜驱动板15，第二安装板13b安装有扩束镜16；第一侧板5a或第二侧板5b内安装有电机支架10，电机支架10上安装有双轴步进电机9，双轴步进电机9的转轴两端分别安装有第三转轮11a及第四转轮11b，第一转轮12a与第三转轮11a 位于同侧且通过皮带连接，第二转轮12b与第四转轮11b位于同侧且通过皮带连接；反射镜6的中心与激光输出孔2的中心位于同一直线，两个安装孔、第一转轮12a的中心、第二转轮12b的中心、反射镜6的中心、扫描振镜14的中心及扩束镜16中心位于同一条直线；导电滑环3分别与电机、双轴步进电机9、伺服电机8及扫描振镜驱动板15电连接。

具体的，本实用新型实施例提供的激光表演系统的双向输出旋转装，在表演激光系统机箱1的顶部，设一个激光输出孔2，通过激光输出孔2将水平旋转轮和导电滑环固定于机箱上。水平旋转轮通过一个伺服电机控制(位于机箱内部，本图未画出)。U型支架5可以通过底面板圆孔a与水平旋转轮连接，使 U型支架能够进行360度循环转动。

U型支架5可以由底面板、底面板两侧的第一侧板和第二侧板构成。底面板前半部可以开设一个圆孔，用于输出激光，且与机箱内的水平旋转轮连接。后半部可以安装一个L型的安装架7。例如，该安装架的底部的水平部分可以固定于U型支架5底部，安装架竖直部分顶部开有一个圆孔，圆孔四周采用螺丝将控制反射镜6旋转的伺服电机8固定其上。伺服电机8的转动轴穿过圆孔与反射镜6相连，控制反射镜6的转动。因此，反射镜6通过伺服电机8控制，可向左或向右转动45度。当向左旋转45度时，来自于机箱内竖直向上的光线入射至反射镜6，反射光线变为水平向左；当向右旋转45度时，反射光线变为水平向右。通过伺服电机8的控制，反射光线可实现向左或向右的双向输出。即通过反射镜，将光束的传播方向分为两种，向左用于进行激光表演，向右用于进行光束表演，即所谓的双输出装置，且光束与激光表演可任意切换。

第一侧板和第二侧板中间均开有安装孔，两个安装孔同轴，且尺寸相同，分别用于固定两个大皮带轮12，并使光线从大皮带轮中心通过。既可以在每个安装孔内安装一个转轴，即第一转轴及第二转轴。然后在两个转轴的外端分别固定一个安装板，即第一安装板13a及第二安装板13b。在两个转轴的内端分别固定两个转轮，即第一转轮12a及第二转轮12b。另外，可以第一安装板13a 上固定扫描振镜14以及扫描振镜驱动板15，对其进行编程，即可实现激光表演，此端为激光表演输出端。在另一侧的第二安装板13b中间固定一个扩束镜 16。当反射镜6的反射光线入射到该侧时，通过扩束镜16可以实现远距离光束的发射，此端为光束输出端。从而实现双向输出。

第一侧板和第二侧板相对面的上方可以安装双出轴步进电机支架10。双轴步进电机9可以固定在双轴步进电机支架10上。步进电机的两个出轴可以分别与两个小皮带轮相连。即第三转轮11a及第四转轮11b，且分别通过皮带与转轴内端的两个转轮通过皮带连接。从而可以当双出轴步进电机9运行时，转轴与小皮带轮连接，带动大皮带轮，大皮带轮带动两个安装板转动，从而带动扫描振镜和扩束镜在竖直平面内转动，转动角度为360度。对于扫描振镜或扩束镜，既可以随着U型支架进行水平360循环旋转，又可以跟着皮带轮进行360 度竖直转动。这样激光表演或是激光光束就可以投射到空间任意方向上。

应理解，如图7所示，上述装置中，导电滑环3的接线口23可以分别与机箱内的电机电源线、伺服电机8的电源线二、双轴步进电机的电源线一及扫描振镜驱动板15的数据线电连接后，与设置在机箱内的控制器及电源电连接。

优选的，本实用新型实施例提供的激光表演系统的双向输出旋转装置，为了使得整个装置在水平或竖直旋转过程中可以避免绕线，可以在U型支架5底部设有出线孔22。从而可以使得双轴步进电机9的电源线一18、伺服电机8 的电源线二、扫描振镜驱动板15的数据线20及电源线三21通过圆孔22与导电滑环3的接线口23电连接。

优选的，本实用新型实施例提供的激光表演系统的双向输出旋转装置，为了能够将反射镜6反射来的光束进行扩束，即增加光束半径，减小光束发散角，使光束更加准直，投射距离增加，视觉特性增强，可以在第二安装板13b外安装有两个梯形板17，扩束镜16位于两个梯形板17的之间。

可选的，本实用新型实施例提供的激光表演系统的双向输出旋转装置，第一安装板13a及第二安装板13b为可以为方形的铝合金板。

实际应用中，当对该装置加电时，水平旋转轮开始转动，U型支架也随着做水平转动。

由机箱中激光器发出的激光光束通过整形、准直后，经由机箱内反射镜将光束通过机箱顶面圆孔垂直输出，然后入射到U型支架中固定的反射镜上。反射镜通过伺服电机控制编程，可以转动到向左45度和向右45度位置。当需要进行激光表演时，反射镜向左转动45度，此时光束变为水平向左传播。在左侧， U型支架外侧装有一个扫描振镜，扫描振镜通过驱动板编程，控制x和y扫描电机转动，进而控制x和y反射镜片转动，将入射的光束投射到x和y方向一定角度范围空间。因为反射镜片的转动速度高，因此可以实现连续的图像或画面，也就是进行激光表演。当需要输出纯的激光光束时，反射镜向右转动45 度，此时光束变为水平向右传播。在右侧，通过U型支架侧面板圆孔、方形铝合金板圆孔，装有一个扩束镜。扩束镜可以将一束光的直径变大，而将发散角减小，使得光束的投射距离增加，并且能够增加视觉冲击力。当向右传播的光束入射到扩束镜上时，经过扩束镜，就可以输出一束激光光束。在U型支架的带动下，无论是由扫描振镜输出的激光表演，还是扩束镜输出的纯的激光光束，都可以在水平方向上360度循环投射。在U型支架中，双出轴步进电机带动两侧的两组皮带轮在竖直方向上转动，通过大皮带轮轴，竖直方向上的转动传递给固定扫描振镜和扩束镜的方形铝合金板，使得扫描振镜和扩束镜还可以在竖直方向上实现360度投射。

在激光表演系统的双输出装置中，光束行进的光路为由激光表演系统的机箱内输出一束垂直的光束，光束经由反射镜或者向左传播，或者向右传播，分别通过扫描振镜或扩束镜输出。在这个过程中要注意的是，在水平方向上，反射镜中心、两个大皮带轮轴心、扫描振镜镜片中心，扩束镜中心必须位于同一条直线上，实现水平准直。在垂直方向上，机箱内输出的激光光束和反射镜中心位于同一直线上，实现竖直准直，这样以保证激光图像或光束的分辨率。

使用该双输出旋转系统，利用一定的控制器编程，不仅可以实现激光表演输出，还可以实现激光光束的输出，二者可以任意切换。另外，通过U型支架，将水平旋转和竖直转动结合在一起，将激光表演或者光束可以投射到空间的任意方向。增强了激光的表演能力。

综上，本实用新型实施例提供的激光表演系统的双向输出旋转装置，通过设置U型支架，在U型支架内设置控制反射镜角度的伺服电机，并在U型支架两侧板上设置扫描振镜、扩束镜及控制其在竖直方向上转动的转轮及双轴步进电机，从而可以利用伺服电机控制反射镜向左右旋转，将机箱中输出的激光分成左右两束光并分别输出至扫描振镜及扩束镜，进一步可以利用转轮及双轴步进电机控制扫描振镜及扩束镜在竖直方向上转动，利用底部的电机控制水平旋转轮旋转，带动U型支架在水平方向上转动，从而实现了激光激光表演或光束的全空间投射。该装置可以实现在一套激光表演系统中既能进行激光表演，又能进行激光光束输出；并且使得激光表演或是光束实现全空间投射。不仅增强了设备的功能，提高了效率，降低了成本与功耗，而且极大地增强了观众的视觉效果。

以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施例，但是，本实用新型实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。