一种高精度激光定位系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及定位系统领域，具体涉及一种高精度激光定位系统。
【背景技术】
[0002] 定位系统在机器人、机械加工等领域非常常用。定位系统的优劣在于定位精度的 尚低。
[0003] 现有技术中存在各式各样的定位系统，其中较为常用的是光学的定位系统，通过 光源发出光线，在特定位置的接收器接收到光线后即可产生电信号，从而进行定位。然而这 种定位系统的接收器设置位置对定位精度存在较大影响，而且在极短的位移内进行定位识 别需要在狭小的位移间隔设置多个接收器，这显然是不可能的，因此这种定位装置在定位 精度上会遇到难以突破的技术瓶颈。
[0004] 不难看出，现有技术还存在一定的缺陷。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型所要解决的技术问题是提供一种高精度激光定位系统，实现高精度定 位。
[0006] 为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
[0007] 一种高精度激光定位系统，包括光敏电阻、激光扫描器、充电元件、电荷检测元件 和处理器；激光扫描器位于光敏电阻的侧方，且激光投射方向朝向光敏电阻设置；电荷检 测元件平行设于光敏电阻的背面；充电元件与光敏电阻及电荷检测元件电连接；处理器与 电荷检测元件连接。
[0008] 进一步的，所述光敏电阻包括硒填充层、绝缘层和导电玻璃；导电玻璃覆于硒填充 层的表面；绝缘层设于硒填充层的背面。
[0009] 进一步的，所述电荷检测元件包括基材导体和连接电极；基材导体平行于光敏电 阻设置，设于绝缘层的背面；基材导体与充电元件电连接；连接电极分别与基材导体及导 电玻璃电连接，同时，连接电极与处理器连接。
[0010] 进一步的，所述激光扫描器包括激光发射器、旋转装置和光学棱镜；激光发射器固 定设于光敏电阻的侧方；激光发射器的发射口设有光学棱镜；光学棱镜与旋转装置驱动连 接。
[0011] 进一步的，所述激光扫描器包括激光发射器，激光发射器活动设置于光敏电阻的 侧方。
[0012] 本实用新型所提供的一种高精度激光定位系统，具有以下优点：
[0013] 通过光学和电学的方式实现高精度定位；
[0014] 结构简单，能应用在各个领域；
[0015] 定位的分辨率理论上可达到电荷粒子的级别，灵敏度高。
【附图说明】
[0016] 为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例 或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅 是本实用新型的一些实施例，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的附图。
[0017] 图1为本实用新型高精度激光定位系统的整体结构示意图。
[0018] 图2为电荷检测元件与光敏电阻的作用原理示意图。
[0019] 附图标记说明：
[0020] 1、激光扫描器 2、光敏电阻
[0021] 3、电荷检测元件 4、导电玻璃
[0022] 5、硒填充层 6、绝缘层
[0023] 7、基材导体
【具体实施方式】
[0024] 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 型实施例和附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的 是，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
[0025] 实施例
[0026] 请参阅图1，本实用新型公开了一种高精度激光定位系统，包括光敏电阻2、激光 扫描器1、充电元件、电荷检测元件3和处理器；激光扫描器1位于光敏电阻2的侧方，且激 光投射方向朝向光敏电阻2设置；电荷检测元件3平行设于光敏电阻2的背面；充电元件与 光敏电阻2及电荷检测元件3电连接；处理器与电荷检测元件3连接。
[0027] 本实用新型最大的特点是利用光敏电阻2和电荷检测元件3进行定位的检测，不 仅结构简单，而且光敏电阻2能对极小的位移作出反应，具有极高的灵敏度。光敏电阻2是 能够平滑过渡并作出定位检测的元件，相当于无数个定位检测装置。光敏电阻2和点歌检 测元件共同组成一个电容，通过检测这个电容的放电情况即可进行精准的定位。详细的工 作原理将在下文中详述。
[0028] 请参阅图2,作为优选，所述光敏电阻2包括硒填充层5、绝缘层6和导电玻璃4 ;充 电元件与硒填充层5电连接；导电玻璃4覆于硒填充层5的表面；绝缘层6设于硒填充层5 的背面。
[0029] 作为优选，所述电荷检测元件3包括基材导体7和连接电极；基材导体7平行于光 敏电阻2设置，设于绝缘层6的背面；基材导体7与充电元件电连接；连接电极分别与基材 导体7及导电玻璃4电连接，同时，连接电极与处理器连接。
[0030] 使用时，将外部的活动部件与激光扫描器1驱动连接在一起，使激光扫描器1能够 随着活动部件的活动作出相应的激光扫描动作。首先，充电元件分别对硒填充层5及基材 导体7充电，使其表面预先带有电荷。激光在光敏电阻2的表面进行扫描，其中导电玻璃4 是透光的，因此激光会直接对硒填充层5造成反应，硒填充层5被激光照射后电阻率降低而 导通，电荷被导往导电玻璃4,并在连接电极的导通作用下对连接电极进行放电。处理器会 检测并计算放电量，从而得出被激光扫描过的硒填充层5的长度，由此便可得知活动部件 的位移量。因应不同的定位需要，光敏电阻2和电荷检测元件3可以设计成不同的形状，针 对性地进行定位。
[0031] 具体的计算符合数学关系： Q
[0032] C=Jj
[0033] C--- Ankd
[0034] 式中，C为电容的数值，Q为电荷量，U为电容两端的电压，ε为电容中介质的介电 常数，S为极板的正对面积，k为静电力常量，d为电容极板的间距。
[0035] 其中，电压值U、介电常数ε、静电力常量k、导电玻璃4与基材导体7之间的间距 d均可以在设计时进行确定，只要测定电荷量Q即可计算出电容值C，并进而计算出电容的 正对面积S，此面积即为被激光扫描过的硒填充层5的面积，由此便可进行高精度的定位。
[0036] 激光扫描器1具有两种设计方案：
[0037] 作为优选，所述激光扫描器1包括激光发射器、旋转装置和光学棱镜；激光发射器 固定设于光敏电阻2的侧方；激光发射器的发射口设有光学棱镜；光学棱镜与旋转装置驱 动连接。
[0038] 这种设计尤其适用于活动部件位移量小、较为精密的场合。活动部件与旋转装置 驱动连接，当活动部件进行活动时，会带动光学棱镜进行相应的活动，因而激光会在光学棱 镜的折射及反射作用下对光敏电阻2进行扫描。
[0039] 作为优选，所述激光扫描器1包括激光发射器，激光发射器活动设置于光敏电阻2 的侧方。
[0040] 这一方案较适用于活动部件位移动作较大的场合。由活动部件直接驱动激光发射 器对光敏电阻2进行扫描。
[0041] 本实用新型所提供的一种高精度激光定位系统，通过光学和电学的方式实现高精 度定位。而且结构简单，能应用在各个领域，前景广阔。定位的分辨率理论上可达到电荷粒 子的级别，灵敏度高。
[0042] 以上所述实施例仅表达了本实用新型的一种实施方式，其描述较为具体和详细， 但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通 技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属 于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1. 一种高精度激光定位系统，其特征在于：包括光敏电阻、激光扫描器、充电元件、电 荷检测元件和处理器；激光扫描器位于光敏电阻的侧方，且激光投射方向朝向光敏电阻设 置；电荷检测元件平行设于光敏电阻的背面；充电元件与光敏电阻及电荷检测元件电连 接；处理器与电荷检测元件连接。
2. 根据权利要求1所述的高精度激光定位系统，其特征在于：所述光敏电阻包括硒填 充层、绝缘层和导电玻璃；导电玻璃覆于硒填充层的表面；绝缘层设于硒填充层的背面。
3. 根据权利要求2所述的高精度激光定位系统，其特征在于：所述电荷检测元件包括 基材导体和连接电极；基材导体平行于光敏电阻设置，设于绝缘层的背面；基材导体与充 电元件电连接；连接电极分别与基材导体及导电玻璃电连接，同时，连接电极与处理器连 接。
4. 根据权利要求1所述的高精度激光定位系统，其特征在于：所述激光扫描器包括激 光发射器、旋转装置和光学棱镜；激光发射器固定设于光敏电阻的侧方；激光发射器的发 射口设有光学棱镜；光学棱镜与旋转装置驱动连接。
5. 根据权利要求1所述的高精度激光定位系统，其特征在于：所述激光扫描器包括激 光发射器，激光发射器活动设置于光敏电阻的侧方。
【专利摘要】本实用新型提供了一种高精度激光定位系统，包括光敏电阻、激光扫描器、充电元件、电荷检测元件和处理器；激光扫描器位于光敏电阻的侧方，且激光投射方向朝向光敏电阻设置；电荷检测元件平行设于光敏电阻的背面；充电元件与光敏电阻及电荷检测元件电连接；处理器与电荷检测元件连接。本实用新型可实现高精度定位。
【IPC分类】G01B11-00
【公开号】CN204575031
【申请号】CN201520281258
【发明人】陈超
【申请人】陈超
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年5月4日