一种基于激光成像技术的速度开关的制作方法

本实用新型地涉及一种基于激光成像技术的速度开关。

背景技术：

速度开关是一种基本的速度监测设备，现有的速度开关多采用电磁感应原理产生脉冲信号，传感器将此脉冲信号频率与预置频率进行比较，当被监测部件的脉冲频率小于速度开关设定频率时开关为打开状态；当被监测部件的脉冲频率大于速度开关设定频率时开关为闭合状态。

但是，采用电磁感应原理的速度开关主要缺陷有：一、无法监测线速度，只能监测旋转速度；二、被监测旋转轴必须有金属突出部，以便旋转时产生脉冲信号。

所以现有速度开关的典型应用场景见图1所示，从图中可以看出，此种速度开关仅仅适用于监测旋转速度，同时要求被监测部件必须为金属材质，对旋转轴的金属齿深和齿宽均有严格要求。在很多工程应用场合下，被监测物体的运动形式为直线运动，此种速度开关无法实现功能；旋转轴为非金属，或者物理尺寸不满足图一中要求时，此种速度开关也无法实现功能。正是由于电磁感应式速度开关的以上缺陷，限制了其在工业领域中的应用。

因此，有必要提供一种采用非接触式成像技术的基于激光成像技术的速度开关。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种采用非接触式成像技术的基于激光成像技术的速度开关。

本实用新型的技术方案如下：一种基于激光成像技术的速度开关，包括用于对待测部件进行成像的激光成像组件、用于获取所述待测部件运动数据的数字信号处理器、用于判断待测部件运动情况的微控制器和用于对外部输出电信号的输出电路，所述激光成像组件、所述数字信号处理器、所述微控制器和所述输出电路依次连接设置；所述激光成像组件包括用于提供激光的激光源、用于引导激光传输的透镜组件、用于摄取所述激光形成的图像的成像传感器和用于控制所述激光源工作功率的控制芯片，所述控制芯片与所述激光源电连接设置，所述成像传感器与所述数字信号处理器通信连接，所述激光源发出的激光通过所述透镜组件引导并照射在所述待测部件表面，所述成像传感器捕捉所述待测部件表面的图像，并将所述图像发送至所述数字信号处理器。

优选地，所述透镜组件包括相对平行间隔设置的第一平面镜和第二平面镜，以及与所述成像传感器相对间隔设置的凹透镜，所述第一平面镜与所述激光源发出的激光呈45°夹角设置，而且所述激光经所述第一平面镜反射至所述第二平面镜，所述第二平面镜将所述激光以30°角反射向所述待测部件的表面。

优选地，所述凹透镜接收垂直于所述待测部件表面的反射激光，并将所述反射激光汇聚至所述成像传感器。

优选地，所述数字信号处理器通过SPI通信接口与所述微控制器通信连接。

优选地，所述输出电路包括依次电连接设置的光电耦合器和驱动三极管，所述光电耦合器与所述微控制器电连接设置，所述驱动三极管与外界继电器电连接设置。

优选地，所述微控制器的外部还设置有用于实现调节预置速度的旋转电位器，所述旋转电位器通过AD转换器与所述微控制器电连接设置。

优选地，所述激光源是激光二极管。

本实用新型的有益效果在于：所述基于激光成像技术的速度开关采用非接触式激光成像技术，待测部件的直线运动或者旋转运动均可以被监测到，同时对待测部件的材质和表面结构没有特殊要求，因此极大的扩展了速度开关在工业领域中的用途。

附图说明

图1是现有技术的电磁感应式速度开关的结构示意图；

图2是本实用新型提供的基于激光成像技术的速度开关的系统结构示意图；

图3是图2所示基于激光成像技术的速度开关的结构框图；

图4是图2所示基于激光成像技术的速度开关中激光成像组件的结构示意图；

图5是图2所示基于激光成像技术的速度开关中微控制器的结构示意图；

图6是图2所示基于激光成像技术的速度开关中输出电路的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

除非上下文另有特定清楚的描述，本实用新型中的元件和组件，数量既可以单个的形式存在，也可以多个的形式存在，本实用新型并不对此进行限定。可以理解，本文中所使用的术语“和/或”涉及且涵盖相关联的所列项目中的一者或一者以上的任何和所有可能的组合。

请同时参阅图2和图3，图2是本实用新型提供的基于激光成像技术的速度开关的系统结构示意图；图3是图2所示基于激光成像技术的速度开关的结构框图。本实用新型实施例提供的基于激光成像技术的速度开关100包括用于对待测部件进行成像的激光成像组件10、用于获取所述待测部件运动数据的数字信号处理器20、用于判断待测部件运动情况的微控制器30和用于对外部输出电信号的输出电路40，所述激光成像组件10、所述数字信号处理器20、所述微控制器30和所述输出电路40依次连接设置。

请参阅图4，所述激光成像组件10包括用于提供激光的激光源11、用于引导激光传输的透镜组件12、用于摄取所述激光形成的图像的成像传感器13和用于控制所述激光源10工作功率的控制芯片14。其中，所述控制芯片14与所述激光源11电连接设置，所述成像传感器13与所述数字信号处理器20通信连接。优选地，所述激光源11是激光二极管，所述控制芯片14是单片机。

在所述激光成像组件10中，所述激光源11发出的激光通过所述透镜组件12引导并照射在所述待测部件表面，所述成像传感器13捕捉所述待测部件表面的图像，并将所述图像发送至所述数字信号处理器20。

在本实施例中，所述透镜组件12包括相对平行间隔设置的第一平面镜121和第二平面镜122，以及与所述成像传感器13相对平行间隔设置的凹透镜123。

其中，所述第一平面镜121与所述激光源发出的激光呈45°夹角设置，而且所述激光经所述第一平面镜121反射至所述第二平面镜122，所述第二平面镜122将所述激光以30°角反射向所述待测部件的表面。而且，所述凹透镜123接收垂直于所述待测部件表面的反射激光，并将所述反射激光引导至所述成像传感器13，从而使得所述成像传感器13基于激光成像技术获得所述待测部件表面的激光图像。

所述成像传感器13实时采集所述待测部件表面的激光图像的图像序列。所述图像序列按照时间顺序依次排列，从而反映所述待测部件的运动状况。可选择地，所述成像传感器13可以是CMOS图像传感器或CCD图像传感器。

所述数字信号处理器20接收所述成像传感器13发送的所述图像序列，并对所述激光图像的成像序列按照时间顺序进行对比分析处理，从而判断所述待测部件的运动情况，进而获取所述待测部件的速度信息。

在本实施例中，所述微控制器30通过SPI通信接口50与所述数字信号处理器20通信连接。所述数字信号处理器20将所述待测部件的速度信息通过所述SPI通信接口50发送至所述微控制器30。

而且，所述微控制器30将所述速度信息与所述速度开关100的预置速度进行对比，并调整所述速度开关100的工作状态：如果所述待测部件速度信息的小于所述速度开关100的预置速度，则所述速度开关100为打开状态；如果所述待测部件速度信息的大于所述速度开关100的预置速度，则所述速度开关100为关闭状态。请参阅图5，是图2所示基于激光成像技术的速度开关中微控制器的结构示意图。优选地，所述微控制器30是MCU单元。

进一步地，为了调整所述速度开关100的预置速度，所述微控制器30的外部还可以设置有用于实现调节预置速度的旋转电位器，所述旋转电位器通过AD转换器302与所述微控制器30电连接设置，从而实现所述预置速度的调节。

请参阅图6，所述输出电路40包括依次电连接设置的光电耦合器41和驱动三极管42。其中，所述光电耦合器41与所述微控制器30电连接设置，所述驱动三极管42与外界继电器电连接设置。在本实施例中，所述输出电路40可以在所述微控制器30的控制作用下而输出电信号从而通过所述外继电器而调节所述待测部件的运动速度。

相较于现有技术，本实用新型提供的基于激光成像技术的速度开关100采用非接触式激光成像技术，待测部件的直线运动或者旋转运动均可以被监测到，同时对待测部件的材质和表面结构没有特殊要求，因此极大的扩展了速度开关在工业领域中的用途。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。