光学扫描仪和分拣装置的制作方法

文档序号:15436008发布日期:2018-09-14 22:12阅读:479来源:国知局

本实用新型涉及用于分拣的扫描仪。特别地,本实用新型针对用于在分拣装置中使用的光学扫描仪。



背景技术:

目前用于分拣的激光扫描仪使用多边形扫描仪。多边形扫描仪采用具有偏转激光束以扫描产品的多个面的高速旋转多棱镜。每个面都是反光的。目前的多边形扫描仪存在许多可能影响扫描仪性能的缺点。例如,由于涂层的变化,面的反射率对于不同面上的某些波长可能显著不同多达10%至15%。

另一个问题是,对于宽波长范围,镜子的涂层通常是受保护的铝。虽然诸如受保护的金或银涂层的其它涂层也可用,但是对于关于涂层的粘合的多边形速度(speed)它们可能有限制。

由于多棱镜以高速旋转进行扫描,因此多边形扫描仪消耗高功率,并且因此需要由大电流驱动的高功率电机。多棱镜也是高成本部件,随时间的推移,由于高速旋转运动,多棱镜可能会破碎。这增加了成本并且缩短了扫描仪的使用寿命。

多边形扫描仪的另一个问题是可用的扫描角度通常明显小于实际的扫描角度。例如,10面的多边形扫描72度,其中只使用了大约40度。因此,多边形扫描仪在扫描之间具有死区时间。

因此,希望提供一种至少部分地克服上述缺点的光学扫描仪。



技术实现要素:

本实用新型的一个方面的目的是提供一种光学扫描仪。

根据本实用新型,提供了用于在分拣装置中使用的光学扫描仪,包括至少一个光源、至少一个检测器、被布置为将来自至少一个光源的光引导到待扫描对象并且将来自待扫描对象的光引导到至少一个检测器的镜子、以及用于使镜子共振的单元。

镜子优选地是平面的。用于使镜子共振的单元可以包括镜子安装到的扭转杆。

用于使镜子共振的单元还可以包括用于使扭转杆共振的单元。

至少一个光源可以是激光器。至少一个光源可以是发光二极管LED。至少一个光源可以是超连续谱光源。

光学扫描仪还可以包括至少一个分束器,以使发射的和检测到的光分离。

还提供了包括至少一个如本文所述的光学扫描仪的分拣装置。

本实用新型提供了一种共振扫描仪,共振扫描仪利用共振镜子将发射的源光传输到待检测对象以及将反射的及散射的光传输到检测器,由此可以在两个方向上采样数据以便组合为两个交织平行的扫描。

本实用新型的一个方面的技术效果在于根据本实用新型的光学扫描仪具有诸如紧凑的尺寸、低成本、由于没有死区时间而具有更多信息、以及由于没有移动部件而具有高可靠性的优点。扫描仪只有单个面,从而有效地消除了面到面之间的反射率变化。该扫描仪还允许使用宽带介电涂层来将光损失减少到仅1%,其中取决于波长,受保护的铝涂层损失高达15%的反射率。该扫描仪是低功耗的。例如,多边形扫描仪需要192W的启动功率和操作状态下48W的功率。相比之下,本实用新型的扫描仪需要非常小的功率来操作,例如,小于5W的功率。

附图说明

图1是根据本实用新型的一个实施例的扫描仪的示意表示。

图2是扫描仪镜子及其安装设备的一个实施例的表示。

图3a示出了根据本实用新型的扫描仪的正弦运动;图3b根据本实用新型的扫描仪的角速度;图3c根据本实用新型的扫描仪的角加速度。

图4示出了以给定扫描频率对产品的扫描模式。

图5示出了来自检测器的通过示波器数字化的原始信号的可视化。

图6示出了对目标产品的扫描模式。

图7a示出了作为图6的扫描模式的第一子集的平行扫描模式。

图7b示出了作为图6的扫描模式的第二子集的平行扫描模式。

具体实施方式

现在将参考附图描述本实用新型。图1是本实用新型的一个实施例的示意表示。扫描仪1包括光源2和3、分束器4、5和9、扫描镜6、透镜8以及检测器10和11。

光源2和3具有不同的波长,从其发射的光被组合成单个光束以被引导到扫描镜6上。光源2、3中的每一个可以是激光器或发光二极管(LED)。激光器可以是连续的输出激光器。光源2和3中的至少一个可以是超连续谱光源。分束器5是通过偏振状态而不是通过波长或强度来分离光的偏振分束器。因此,只有处于特定偏振状态的光才被透射到扫描镜6。扫描镜6振荡以使对象7能够被入射光束扫描。对象7可以是要分拣的一个或多个产品。对象7也可以是包括模拟或数字图案的图像或对象。入射光被对象7反射或散射,并且反射/散射的光随后经由扫描镜6被引导以由检测器10检测。

如图2所示,扫描镜6可以安装在扭转杆的端部上。与具有多个面的多棱镜相比,扫描镜6是仅具有一个面的平面镜,这减少了制造复杂性和成本以及确保具有单一反射率的均匀涂层。根据本实用新型的一个实施例的图2的扫描镜6安装在扭转杆的端部处,扭转杆被设计为以固定频率振荡。扫描仪没有移动部件,从这个意义上来说,避免了组件之间的摩擦。由于摩擦往往是导致破损的原因,因此扫描仪的稳定性和可靠性得到提高。

根据本实用新型的一个实施例,扫描仪仅扫描正确角度,正确角度可以通过用于检查的设定振幅加上小的额外角度来预先确定,以使得对于扫描起始有光学检测器。由于扫描镜的运动,当扫描仪移动回到扫描起始时,数据也可以被记录,从而消除了死区时间。

根据本实用新型的一个实施例并且参考图3a,共振扫描仪在围绕中心位置(0°)开始的一个振荡周期的时间范围内的角位置的变化(以度为单位)是以正弦的方式。共振扫描仪在同一振荡周期内的角速度的对应变化如图3b所示。共振扫描仪在同一振荡周期内的角加速度的对应变化如图3c所示。

根据本实用新型的一个实施例,图4示出了对对象的扫描模式,该对象可以是用于以给定扫描频率进行检查的移动产品。该产品在垂直于扫描方向的方向上以2m/s的速度移动。记录在两个振荡周期内对移动产品的扫描位置并且在图4中示出。

假定共振扫描仪的扫描镜的正弦运动如图3b所示,在产品处的激光光斑的速度也在扫描的中心和边缘之间显著变化。如果数据以固定频率进行采样,则每次采样所覆盖的距离或范围将取决于相对于扫描中心的位置而不同。

因此,来自检测器的采样数据也随着激光从中心移动到边缘、通过中心返回到另一个边缘并返回到中心而变化。图5提供了测试结果的示例,示出了检测器的采样信号随着扫描方向改变其强度。上侧的峰指示检测器信号的强度。下侧的块波指示扫描的方向。

根据本实用新型的另一个实施例,可以在镜子的振荡的两个方向上对数据进行采样,这可以被组合为两个交织平行的扫描,如图6所示。重要的是,扫描是平行的,以具有相等的矩形或者正方形像素的效果。流过扫描区域的产品提供垂直运动,并且镜子提供水平运动。分拣器可以捕获图示中的A扫描(A1,A2,A3,A4),并且构建如图7a所示一个图像,同时B扫描(B1,B2,B3,B4)形成如图7b所示的第二图像。合并图像具有双重采样图像的效果。图像之间存在轻微的角度差异,但是差异小于像素高度或像素的大小,因此相对不明显。这种由共振扫描仪启用的成像采样技术对于多边形扫描仪是不可能的,并且利用了更多的扫描时间。

当词语“包括”和词语“具有/包含”在本文中参考本实用新型使用时,用于指定所陈述的特征、整数、步骤或组件的存在,但是不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、组件或其组合的存在或添加。

应该认识到的是,为了清楚起见,在单独实施例的上下文中描述的本实用新型的某些特征也可以在单个实施例中组合提供。对照地,为了简洁起见,在单个实施例的上下文中描述的本实用新型的各种特征也可以单独提供或以任何合适的子组合提供。

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