一种一体式准直透镜以及激光扫描传感器的制作方法

本实用新型涉及激光扫描技术领域，具体而言，涉及一种一体式准直透镜以及激光扫描传感器。

背景技术：

随着智能制造的来临，工厂智能化已成为不可逆的发展趋势，任何自动化控制装置和系统都离不开传感器，高度自动化的工厂、设备、装置或系统都是传感器的集合地，而设备的各类传感器成为了该设备的“眼睛”和“触角”。应用在AGV避障上的激光扫描传感器就是其中一个重要的传感器。利用旋转的激光光束进行一个二维平面扫描，其有物体入侵设定的区域后，传感器输出信号告知AGV及时做出动作来终止即将到来的危险情况。

目前的激光扫描传感器的发射透镜采用两片透镜进行激光准直。发明人研究发现，两片透镜准直会使发射的激光多次折射造成衰减，从而影响测量距离和误差，并且两片透镜的中心需要严格对应在同一中心线上，在生产过程中增加装配难度，在调试过程中增加人力时间成本。

有鉴于此，设计制造出一种便于装配的一体式准直透镜以及激光扫描传感器特别是在传感器生产中显得尤为重要。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种一体式准直透镜，结构简单，能够减少激光折射次数，保证测量精度，并且零部件少，装配方便，降低物料成本和人力成本，实用性强。

本实用新型的另一目的在于提供一种激光扫描传感器，其内的一体式准直透镜结构简单，能够减少激光折射次数，保证测量精度，并且零部件少，装配方便，降低物料成本和人力成本，实用性强，性价比高。

本实用新型是采用以下的技术方案来实现的。

一种一体式准直透镜，应用于激光扫描传感器，激光扫描传感器包括激光发射器，一体式准直透镜包括相对设置的第一弧面和第二弧面，第一弧面用于靠近激光发射器设置，第一弧面的弧度小于第二弧面的弧度。

进一步地，第一弧面和第二弧面均为非球面的曲面。

进一步地，一体式准直透镜包括第一镜体、连接镜体和第二镜体，第一镜体通过连接镜体与第二镜体一体成型，第一镜体设置有第一弧面，第二镜体设置有第二弧面。

进一步地，连接镜体包括第一连接面、安装面和第二连接面，第一连接面通过安装面与第二连接面连接，第一连接面与第一镜体连接，第二连接面与第二镜体连接。

进一步地，连接镜体呈柱状，第一连接面的面积等于第二连接面的面积。

进一步地，一体式准直透镜还包括安装环，安装环套设于安装面外。

进一步地，安装环的长度大于第一弧面与第二弧面之间的最大距离。

一种激光扫描传感器，包括外壳、激光发射器、一体式准直透镜和旋转反射机构，激光发射器、一体式准直透镜和旋转反射机构均安装于外壳内，一体式准直透镜设置于激光发射器和旋转反射机构之间，一体式准直透镜包括相对设置的第一弧面和第二弧面，第一弧面靠近激光发射器设置，第一弧面的弧度小于第二弧面的弧度。

进一步地，旋转反射机构包括电机和反射镜，电机固定安装于外壳内，且与反射镜连接，反射镜与一体式准直透镜呈夹角设置。

进一步地，一体式准直透镜与激光发射器间隔设置，激光发射器设置于一体式准直透镜的中心位置。

本实用新型提供的一体式准直透镜以及激光扫描传感器具有以下有益效果：

本实用新型提供的一体式准直透镜，包括相对设置的第一弧面和第二弧面，第一弧面靠近激光发射器设置，第一弧面的弧度小于第二弧面的弧度，当激光发生器开启时，激光通过第一弧面进入一体式准直透镜，并从第二弧面穿出，在此过程中，一体式准直透镜对激光进行准直作业，使得激光平行穿出。与现有技术相比，本实用新型提供的一体式准直透镜由于采用了相对设置的第一弧面和第二弧面，所以能够减少激光折射次数，保证测量精度，并且零部件少，装配方便，降低物料成本和人力成本，实用性强。

本实用新型提供的激光扫描传感器，其内的一体式准直透镜结构简单，能够减少激光折射次数，保证测量精度，并且零部件少，装配方便，降低物料成本和人力成本，实用性强，性价比高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的激光扫描传感器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的激光扫描传感器中旋转发射机构的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的激光扫描传感器中一体式准直透镜与激光发射器间隔设置的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一体式准直透镜的结构示意图。

图标：10-激光扫描传感器；100-一体式准直透镜；110-第一弧面；120-第二弧面；130-第一镜体；140-连接镜体；141-第一连接面；142-安装面；143-第二连接面；150-第二镜体；160-安装环；200-外壳；300-激光发射器；400-旋转反射机构；410-电机；420-反射镜。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例中的特征可以相互组合。

实施例

请参照图1(图中箭头方向即为激光的发射方向)，本实用新型实施例提供了一种激光扫描传感器10，用于利用旋转的激光光束进行二维平面扫描，并判断是否有物体入侵。其内的一体式准直透镜100结构简单，能够减少激光折射次数，保证测量精度，并且零部件少，装配方便，降低物料成本和人力成本，实用性强，性价比高。

该激光扫描传感器10包括外壳200、激光发射器300、一体式准直透镜100和旋转反射机构400。激光发射器300、一体式准直透镜100和旋转反射机构400均安装于外壳200内，以固定激光发射器300、一体式准直透镜100和旋转反射机构400的相对位置，实现激光的发出、折射和反射。

需要说明的是，激光发射器300、一体式准直透镜100和旋转反射机构400间隔设置且位置相对应，一体式准直透镜100设置于激光发射器300和旋转反射机构400之间，激光发射器300用于向一体式准直透镜100发出激光，一体式准直透镜100对激光进行折射，使其平行地向旋转反射机构400发出，旋转反射机构400对激光进行反射，使其反射到外界，在此过程中，旋转反射机构400发生自转，使得激光以水平旋转方式向外发射，形成一个扫描平面。

本实施例中，激光扫描传感器10应用于AGV(无人搬运车)的避障功能上，当激光扫描传感器10感应到有物体入侵设定的区域后，激光扫描传感器10输出信号告知AGV，使AGV及时做出动作来预防即将到来的危险情况。

值得注意的是，一体式准直透镜100与激光发射器300间隔设置，激光发射器300设置于一体式准直透镜100的中心位置。本实施例中，激光发射器300为点光源，激光发射器300发出的激光为扩散激光，激光穿过一体式准直透镜100，并在一体式准直透镜100的折射作用下变为平行激光，再向旋转反射机构400射出。

请参照图2，需要说明的是，旋转反射机构400包括电机410和反射镜420。电机410固定安装于外壳200内，且与反射镜420连接，以带动反射镜420发生转动。反射镜420与一体式准直透镜100呈夹角设置，穿过一体式准直透镜100的激光照射在反射镜420上，并在反射镜420的作用下反射到外界，在此过程中，反射镜420发生转动，使得反射出的激光旋转，以对激光扫描传感器10周围的二维平面进行扫描。

请参照图3(图中箭头方向即为激光的发射方向)，一体式准直透镜100包括相对设置的第一弧面110和第二弧面120。第一弧面110靠近激光发射器300设置，第二弧面120靠近反射镜420设置，激光发射器300发出的激光依次穿过第一弧面110和第二弧面120，再射出到反射镜420上。第一弧面110的弧度小于第二弧面120的弧度，使扩散的激光能够折射变为平行的激光。

本实施例中，第一弧面110和第二弧面120均为非球面的曲面，相当于多片球面的组合，相对于多透镜来说，一体式准直透镜100的性能大幅提高，缩小体积，减小重量，减少光学零件的数量和工件装配的工作量，改善了光学的性能，提高光路质量，并且利用单个非球面透镜实现所需功能，无需采用多透镜的装配系统，设计更加紧凑和牢固。

请参照图4，值得注意的是，一体式准直透镜100包括第一镜体130、连接镜体140、第二镜体150和安装环160。第一镜体130通过连接镜体140与第二镜体150一体成型，第一镜体130设置有第一弧面110，第二镜体150设置有第二弧面120，连接镜体140用于连接第一镜体130和第二镜体150。安装环160套设于连接镜体140外，且与连接镜体140固定连接，安装环160可拆卸地安装与外壳200内，且与激光发射器300间隔设置。

连接镜体140包括第一连接面141、安装面142和第二连接面143。第一连接面141通过安装面142与第二连接面143连接，第一连接面141与第一镜体130连接，第二连接面143与第二镜体150连接。本实施例中，连接镜体140呈柱状，第一连接面141的面积等于第二连接面143的面积，安装环160套设于安装面142外。

需要说明的是，安装环160的长度大于第一弧面110与第二弧面120之间的最大距离，安装环160的一端能够对第一弧面110进行遮蔽保护，另一端能够对第二弧面120进行遮蔽保护。当一体式准直透镜100竖直放置时，安装环160能够防止第一弧面110或者第二弧面120被刮花。

本实施例中，激光通过激光发射器300发射出来，一体式准直透镜100的焦距为5.3毫米，因为采用非球面自由曲面设计的准直透镜，无论是激光的慢轴还是快轴都能很好的准直，使得准直过后的激光光斑更小，激光准直后的发散角小于10毫弧度，在50米处的光斑直径小于100毫米，激光能量更集中，从而较优的控制激光发散角，在远距离测量时误差更小。

本实用新型实施例提供的一体式准直透镜100，包括相对设置的第一弧面110和第二弧面120，第一弧面110靠近激光发射器300设置，第一弧面110的弧度小于第二弧面120的弧度，当激光发生器开启时，激光通过第一弧面110进入一体式准直透镜100，并从第二弧面120穿出，在此过程中，一体式准直透镜100对激光进行准直作业，使得激光平行穿出。与现有技术相比，本实用新型提供的一体式准直透镜100由于采用了相对设置的第一弧面110和第二弧面120，所以能够减少激光折射次数，保证测量精度，并且零部件少，装配方便，降低物料成本和人力成本，实用性强，使得激光扫描传感器10稳定耐用，测量效果好。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。