一种激光测云仪光学系统的焦距自动调节装置及方法与流程

本发明涉及的是激光雷达技术领域，具体涉及一种激光测云仪光学系统的焦距自动调节装置及方法。

背景技术：

激光测云仪是一种利用激光的后向散射特性来测量云底高度和云层厚度的光电类设备，其中影响测量性能的主要因素为光学系统的相关参数调整是否到位，这主要是因为光学系统在整套设备里充当了眼睛的作用，能不能看清目标全套眼睛的调节，因此，在整套设备的安装与调试中光学系统的调试是重中之重。目前，国内外的激光测云仪中的光学系统的调节基本上是靠手工调节为主，至于调整结果的好坏全靠经验，还有就是光学系统里调节全靠眼睛看，这就造成了人为误差的递增，所以激光测云仪的测量一致性是很难保证的，特别是在批量生产中，由于光学系统调整一致性差会影响到整机的测量性能。基于此，设计一种激光测云仪光学系统的焦距自动调节装置及方法尤为必要。

技术实现要素：

针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种激光测云仪光学系统的焦距自动调节装置及方法，结构简单，设计合理，自动调节焦距，方便快捷，保证光学系统调整结果的一致性，易于推广使用。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种激光测云仪光学系统的焦距自动调节装置，包括发射透镜压环、发射透镜、激光发射器支架组件、步进电机、激光发射器组件、步进电机控制系统、激光接收器组件、激光接收器支架组件、透镜壳体、接收透镜、接收透镜压环、红外激光显示卡，透镜壳体的一端开设有透镜安装槽，发射透镜、接收透镜分别安装到透镜安装槽内，发射透镜、接收透镜分别用发射透镜压环、接收透镜压环固定，透镜壳体的另一端开设有用于安装激光发射器支架组件、激光接收器支架组件的螺钉孔，激光发射器支架组件上安装有步进电机，步进电机与步进电机控制系统相连，激光发射器组件安装在激光发射器支架组件上并通过发射器固定座固定，激光接收器组件安装在激光接收器支架组件上并通过接收器固定座固定，透镜壳体的前方放置有红外激光显示卡。

作为优选，所述的发射透镜为非球面平凸透镜，发射透镜安装在透镜壳体中的发射透镜安装槽内，发射透镜对发射激光束进行准直。所述的接收透镜为非球面平凸透镜，接收透镜安装在透镜壳体中的接收透镜安装槽内，接收透镜对后向散射的光进行汇聚。

作为优选，所述的激光发射器组件用于发射中心波长为905nm的红外脉冲激光；激光接收器组件主要用于接收后向散射光，并将光信号转化为电信号发送给单片机进行数据处理。

作为优选，所述的激光发射器支架组件包括发射器支架、调节螺母和发射器固定座；所述的发射器支架将调节螺母固定在透镜壳体上；所述的调节螺目内圈用于调节发射器固定座前后移动的螺纹，外侧是用于配合步进电机转动的涡轮；所述的发射器固定座一端通过螺纹与调节螺母相连，另一端用于安装激光发射器组件。

作为优选，所述的激光接收器支架组件包括接收器支架、调节螺母和接收器固定座；所述的接收器支架将调节螺母固定在透镜壳体上；所述的调节螺目内圈用于调节接收器固定座前后移动的螺纹，外侧是用于配合步进电机转动的涡轮；所述的接收器固定座一端通过螺纹与调节螺母相连，另一端用于安装激光接收器组件。

作为优选，所述的步进电机通过与调节螺母配合组成涡轮蜗杆进行传动，通过步进电机控制系统控制步进电机的精确转动。

作为优选，所述的红外激光显示卡放置在透镜壳体正前方100米远处，红外激光显示卡用于显示波长905nm激光光斑，可以通过人眼观察。

一种激光测云仪光学系统的焦距自动调节方法，其步骤为：通过步进电机控制系统驱动步进电机带动调节螺母进行正转和反转，由调节螺母内侧螺纹带动与其配合的发射器固定座进行前后移动，然后观察红外激光显示卡上光斑的大小，当光斑最小时即为激光发射器组件在发射透镜的焦点上，这时固定激光发射器支架组件上的调节螺母，将步进电机拆下并安装到激光接收器支架组件上，同时把激光发射器组件也拆下并安装到激光接收器支架组件上；然后通过通过步进电机控制系统驱动步进电机带动调节螺母进行正转和反转，由调节螺母内侧螺纹带动与其配合的接收器固定座进行前后移动进行正转和反转，然后观察红外激光显示卡上光斑的大小，当光斑最小时即为激光发射器组件在接收透镜的焦点上；拆下激光发射器组件并重新安装到激光发射器支架组件上，把激光接收器组件安装到激光接收器支架组件上并固定，将步进电机和步进电机控制系统拆除即可；这样就完成了激光发射器组件和激光接收器组件焦距的自动调节。

本发明的有益效果：可自动调节焦距，方便快捷，误差小，保证光学系统调整结果的一致性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；

图1为本发明的装置结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

参照图1，本具体实施方式采用以下技术方案：一种激光测云仪光学系统的焦距自动调节装置，包括发射透镜压环1、发射透镜2、激光发射器支架组件3、步进电机4、激光发射器组件6、步进电机控制系统8、激光接收器组件10、激光接收器支架组件11、透镜壳体12、接收透镜13、接收透镜压环14、红外激光显示卡15，透镜壳体12的一端开设有透镜安装槽，用于安装透镜、透镜压环，发射透镜2、接收透镜13分别安装到透镜安装槽内，发射透镜2、接收透镜13分别用发射透镜压环1、接收透镜压环14固定，透镜壳体12的另一端开设有螺钉孔，用于安装激光发射器支架组件3、激光接收器支架组件11，激光发射器支架组件3上安装有步进电机4，步进电机4与步进电机控制系统8相连，激光发射器组件6安装在激光发射器支架组件3上并通过发射器固定座5固定，激光接收器组件10安装在激光接收器支架组件11上并通过接收器固定座9固定，透镜壳体12的前方放置有红外激光显示卡15。

值得注意的是，所述的发射透镜2为非球面平凸透镜，发射透镜2安装在透镜壳体12中的发射透镜安装槽内，其作用是对发射激光束进行准直；所述的接收透镜13为非球面平凸透镜，接收透镜13安装在透镜壳体12中的接收透镜安装槽内，其作用是对后向散射的光进行汇聚。

所述的激光发射器组件6主要用于发射中心波长为905nm的红外脉冲激光；所述的激光接收器组件10主要用于接收后向散射光，并将光信号转化为电信号发送给单片机进行数据处理；所述的红外激光显示卡15放置在透镜壳体12正前方100米远处，红外激光显示卡15用于显示波长905nm激光光斑，可以通过人眼观察。

所述的激光发射器支架组件3包括发射器支架、调节螺母7和发射器固定座5；所述的发射器支架将调节螺母7固定在透镜壳体12上；所述的调节螺目7内圈用于调节发射器固定座5前后移动的螺纹，外侧是用于配合步进电机4转动的涡轮；所述的发射器固定座5一端通过螺纹与调节螺母7相连，另一端用于安装激光发射器组件6。

所述的激光接收器支架组件11包括接收器支架、调节螺母7和接收器固定座9；所述的接收器支架将调节螺母7固定在透镜壳体12上；所述的调节螺目7内圈用于调节接收器固定座9前后移动的螺纹，外侧是用于配合步进电机4转动的涡轮；所述的接收器固定座9一端通过螺纹与调节螺母7相连，另一端用于安装激光接收器组件10。

此外，所述的步进电机4通过与调节螺母7配合组成涡轮蜗杆进行传动，通过步进电机控制系统8控制步进电机4的精确转动。

本具体实施方式的具体结构为：将发射透镜2和接收透镜13分别安装到透镜壳体12中的透镜安装槽内，并用发射透镜压环1和接收透镜压环14固定；将激光发射器支架组件3和激光接收器支架组件11分别安装在透镜壳体12上相应的位置上并固定；将步进电机4安装到激光发射器支架组件3上相应的位置上，并连接上步进电机控制系统8；将激光发射器组件6安装到发射器固定座5上，并在透镜壳体12正前方100米远的地方放置外红外激光显示卡15。

本具体实施方式的具体调节步骤为：通过步进电机控制系统8驱动步进电机4带动调节螺母7进行正转和反转，由调节螺母7内侧螺纹带动与其配合的发射器固定座5进行前后移动，然后观察红外激光显示卡15上光斑的大小，当光斑最小时即为激光发射器组件6在发射透镜2的焦点上，这时固定激光发射器支架组件3上的调节螺母7，将步进电机4拆下并安装到激光接收器支架组件11上，同时把激光发射器组件6也拆下并安装到激光接收器支架组件11上；然后通过通过步进电机控制系统8驱动步进电机4带动调节螺母7进行正转和反转，由调节螺母7内侧螺纹带动与其配合的接收器固定座9进行前后移动进行正转和反转，然后观察红外激光显示卡15上光斑的大小，当光斑最小时即为激光发射器组件6在接收透镜13的焦点上；拆下激光发射器组件6并重新安装到激光发射器支架组件3上，把激光接收器组件10安装到激光接收器支架组件11上并固定，将步进电机4和步进电机控制系统8拆除即可；这样就完成了激光发射器组件6和激光接收器组件10焦距的自动调节。

本具体实施方式解决现有技术中光学系统的由于手工调节，一致性很难保证的缺点，可进行激光发射器组件和激光接收器组件焦距的自动调节，实现人为误差小、调整方便快捷、一致性好的众多优点，保证光学系统调整结果的一致性，具有广阔的市场应用前景。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。