专利名称：对射式激光检测器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及激光发射及接收装置，尤其涉及对射式激光检测器。
背景技术：
国内应用光电技术检测物体位置的产品较多，但大多为红外、CCD等方式， 检测距离近，抗干扰能力较差，可靠性不是很高，尤其在高温环境下应用受到很大 限制。本产品采用了调制式脉冲激光器，峰值功率大，平均功率�。嚷愠ぞ嗬� 测试要求(500m)，又能保证激光安全等级(1级)，选用的904nm激光波长能 有效防止工业现场各种光谱干扰。水冷式结构可应用于较高温度场合，尤其适用于 冶金行业等领域。
发明内容
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种结构紧 凑，简洁实用的对射式激光检测器。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现对射式激光检测器，其特征 在于，该检测器包括激光发射器、激光接收器，所述的激光发射器、激光接收器光 轴相对设置，所述的激光发射器包括双层不锈钢管I、前盖I、后盖I、发射器镜 头模组、发射器插座模组，所述的双层不锈钢管I包括外层不锈钢管I、内层不锈 钢管I ，所述的前盖I、后盖I分别将发射器镜头模组、发射器插座模组压紧在内 层不锈钢管I两端面上后，与外层不锈钢管I通过螺纹连接，所述的发射器镜头模 组与发射器插座模组连接；所述的激光接收器包括双层不锈钢管II、前盖II、后盖 II、接收器镜头模组、接收器插座模组，所述的双层不锈钢管II包括外层不锈钢管
n、内层不锈钢管n，所述的前盖n、后盖n分别将发射器镜头模组、发射器插座 模组压紧在内层不锈钢管n两端面上后，与外层不锈钢管n通过螺纹连接，所述的 接收器镜头模组与接收器插座模组连接。所述的外层不锈钢管I 、外层不锈钢管II上下分别设有两接口，以向双层不锈 钢管I、双层不锈钢管II的夹层导入冷却水或汽。
所述的发射器镜头模组端面、发射器插座模组端面与内层不锈钢管I两端面之
间，接收器镜头模组端面、接收器插座模组端面与内层不锈钢管n两端面之间均设 有密封平垫圈。
所述的激光发射器还包括底座I、撑柱I、撑杆I，所述的底座I、撑柱I焊 接固定，所述的撑杆I与撑柱I通过螺栓固定，所述的撑杆I与双层不锈钢管I底 部通过螺栓固定；所述的激光接收器还包括底座n、撑柱n、撑杆n，所述的底座 n、撑柱ii焊接固定，所述的撑杆ii与撑柱n通过螺栓固定，所述的撑杆n与双层 不锈钢管n底部通过螺栓固定。
所述的激光发射器发射的激光波长为905nm。所述的发射器镜头模组包括电源及保护�？镮 、频率调制�？�、激光驱动发射
�？椋龅牡缭醇氨；つ？镮、频率调制�？�、激光驱动发射�？橐来未凰� 述的接收器镜头模组包括电源及保护�？镮I、频率解调锁频�？椤⒓す饨邮漳？椋� 所述的电源及保护�？镮I、频率解调锁频�？�、激光接收�？橐来未�。
所述的电源及保护�？镮 、电源及保护�？镮I均包括防反及高压过流保护模 块、转压�？�、转高压�？椋龅姆婪醇案哐构鞅；つ？�、转压�？�、转高压 �？橐来未�。
所述的频率调制�？榘ǚ讲ǚ⑸缏�、信号驱动电路，所述的方波发生电路 与信号驱动电路连接;所述的频率解调锁频�？榘ㄆ德式獾鞯缏�、信号调整电路， 该信号调整电路与频率解调电路连接。
所述的激光驱动发射�？榘す馇缏�、激光管保护电路、激光管，所述 的激光驱动电路、激光管保护电路、激光管依次串联；所述的激光接收�？榘ㄐ� 号整形电路、信号放大电路、光敏管，所述的光敏管、信号放大电路、信号整形电 路依次串联；所述的激光管与光敏管光轴相对设置。
与现有技术相比，本实用新型利用激光发射和接收，实现物体位置检测和控制， 采用905nm激光，检测距离可达500米，能穿透水雾和火焰，同时发射功率符合 安全标准，为AEL l类激光产品，抗震性好；产品用途广泛，可应用于冶金行业 的冷热金属检测和炉内料位控制、地铁和列车车门安全控制、车辆超高检测、防盗 安全检测等领域，市场大，应用前景非常广泛。
图1是本实用新型的激光发射器的整机爆炸图2是本实用新型的激光发射器的发射器镜头模组的爆炸图3是本实用新型的激光发射器的发射器插座模组的爆炸图4是本实用新型的激光接收器的整机爆炸图5是本实用新型的激光接收器的接收器镜头模组的爆炸图6是本实用新型的激光接收器的接收器插座模组的爆炸图7是本实用新型的焊接底座及撑柱示意图8是本实用新型的双层不锈钢管的中轴面剖面图9是图8的A部分的局部放大图10是本实用新型的激光发射器的发射器镜头模组的电路原理示意图;
图11是本实用新型的激光接收器的接收器镜头模组的电路原理示意图;
图12是图10及图11中电源及保护�？榈牡缏吩硎疽馔�13是图10中频率调制�？榈牡缏吩硎疽馔�14是图10中激光驱动发射�？榈牡缏吩硎疽馔�15是图11中频率解调锁制模块的电路原理示意图16是图11中激光接收模块的电路原理示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本实用新型做进一步说明。
如图1 图9所示，对射式激光检测器，该检测器包括激光发射器、激光接收 器，所述的激光发射器、激光接收器光轴相对设置，所述的激光发射器包括双层不 锈钢管I 40、前盖I 10、后盖I 10、发射器镜头模组110、发射器插座模组120， 所述的双层不锈钢管I包括外层不锈钢管I 41、内层不锈钢管I 42，所述的前盖I 10、后盖I 10分别将发射器镜头模组110、发射器插座模组120压紧在内层不锈钢 管I 42两端面上后，与外层不锈钢管I 41通过螺纹连接，所述的发射器镜头模组 110与发射器插座模组120连接；所述的激光接收器包括双层不锈钢管I140、前盖 II10、后盖IIIO、接收器镜头模组20、接收器插座模组40，所述的双层不锈钢管 1140包括外层不锈钢管1141、内层不锈钢管I142，所述的前盖IIIO、后盖II10分别将发射器镜头模组20、发射器插座模组50压紧在内层不锈钢管II42两端面上后， 与外层不锈钢管I141通过螺纹连接，所述的接收器镜头模组20与接收器插座模组 50连接。
所述的外层不锈钢管I 41、外层不锈钢管I141上下分别设有两接口 44，以向 双层不锈钢管I 40、双层不锈钢管I140的夹层导入冷却水或汽。
所述的发射器镜头模组110端面、发射器插座模组120端面与内层不锈钢管I 42两端面之间，接收器镜头模组20端面、接收器插座模组30端面与内层不锈钢 管1142两端面之间均设有密封平垫圈30。
所述的激光发射器还包括底座I61、撑柱162、撑杆190，所述的底座I61、 撑柱I 62悍接固定为固定底座60，所述的撑杆I 90与撑柱I 62通过螺栓80、螺 母70固定，所述的撑杆I与双层不锈钢管I底部通过螺栓100、螺母70固定；所 述的激光接收器还包括底座I161、撑柱1162、撑杆1190，所述的底座I161、撑柱II 62焊接固定为固定底座60，所述的撑杆II90与撑柱II62通过螺栓80、螺母70固 定，所述的撑杆II与双层不锈钢管II底部通过螺栓IOO、螺母70固定。
所述的激光发射器发射的激光波长为905nm。
本检测器通过一对激光发射及接收装置(本说明中称之为激光发射器及激光接 收器)实现相关功能，具体实施方式
如下-
通过焊接构成一种双层不锈钢管的冷却式装置，参照图8,外层不锈钢管的上下 两管接头可分导入/导出冷却水或汽，对夹层部位实施冷却。外层不锈钢管两端有 螺纹与后盖10配合，参照图1及图4，通过螺纹锁紧，两端的后盖分别将接收器 镜头模组(或发射器镜头模组)与接受器插座模组(或发射器插座模组)压紧在内 层不锈钢管端面上，模组端面与内层不锈钢管端面间配有密封平垫圈，通过压力实 现密封。
整机安装步骤首先分别将接收器及发射器之镜头和插座模组装配好，然后沿 不锈钢管两端分别套入，并旋紧后盖锁固，最后装入焊接底座中。
参照图2，将发射器镜头单元113旋入发射器座112中，利用螺纹配合进行固 定，再用两个螺钉115将发射器电路板l(编号为114)固定在发射器镜头单元113 上，最后用密封粘胶将发射器防护玻璃111固定到发射器座112预设的槽中。
参照图3，首先将两个发光二极管505插入发射器电路板2 (编号为1201)对 应的孔中并焊好，然后将两个铜隔离柱503通过螺纹锁紧在发射器插座盖1202对应的螺孔中，再用两个螺钉501将发射器电路板2 (编号为1201)固定在对应的铜 隔离柱503上，最后将插座510旋入发射器插座盖1202对应的螺孔中并与发射器 电路板2 (编号为1201)连接好。[附注模组装配前准备工作发射器插座盖1202 表面两个通孔中灌入适量透明硅胶形成两盲孔，以便两个发光二极管505的光可以 导通，即利用透明硅胶同时兼备导光与密封作用]
参照图5，将接收器镜头单元23旋入接收器座22中，利用螺纹配合进行固定， 再将3个铜隔离柱24锁紧在接收器镜头单元对应的螺孔中，然后用螺钉26将接收 器电路板25固定，最后用密封胶将接收器防护玻璃21固定到接收器座22预设的 槽中。
参照图6，首先将三个发光二极管505插入接收器电路板1 (编号为504)对 应的孔中并焊好，并将两个电位器507插入接收器电路板1 (编号为504)对应的 槽中且焊好，将两个密封垫508套入到电位器507的轴颈，然后将两个铜隔离柱 506通过螺纹锁紧在接收器插座盖509对应的螺孔中，铜隔离柱503兼做螺钉使用， 其与铜隔离柱506配合而将接收器电路板1 (编号为504)锁紧，再用两个螺钉501 将接收器电路板3 (编号为502)锁紧在铜隔离柱503上；将两个电位器平垫511 放入接收器插座盖509对应的圆槽中，再用两个螺母512通过螺纹锁紧平垫511， 并将电位器507固定，最后将插座510旋入接收器插座盖509对应的孔中并与接收 器电路板1 (编号为504)连接好。[附注模组装配前准备工作接收器插座盖 509表面的三个通孔中灌入适量透明硅胶形成三个盲孔，以便三个发光二极管505 的光可以导通，即利用透明硅胶同时兼备导光与密封作用〗
参照图7，底座61和撑柱62通过焊接连成一体，如图1及图4所示，撑杆90 下端装入撑柱62中，利用螺栓80及螺母70锁固，撑杆上部平面与双层不锈钢管 的支撑板45通过螺栓100及六角螺母70锁固，由于撑杆可上下移动并旋转，从而 保证接收器及发射器进行方位的调整。外层不锈钢管与内层不锈钢管焊接焊接密封 43。
本实用新型装置结构紧凑，简洁实用。
整套产品包括发射器和接收器两部分，结构上相互分离，安装时光轴相对。发 射器发出的光线直接进入接收器，当被检测物体经过发射器和接收器之间且阻断光 线时，接收器发出报警信号，继电器动作。
本产品所使用的激光波长为905nm，属于近红外激光。与其他波长的激光相比，卯5nm的红外线对人体皮肤细胞膜损害较�。踩越细�。
本产品所发射的激光为重复的脉冲光，频率为1K，每个光脉冲的宽度严格控 制，脉宽在10ns (纳秒)级，占空比为十万分之一。所以虽然使用了较大功率的 激光管，但平均激光功率很低，低于国家标准(GB7247)及国际电工委员会标准 (正C 60825)所制定的MPE标准(最大允许照射量(MPE):正常情况下人体受到激 光照射不会产生不良后果的激光辐射水平。MPE水平指眼或皮肤受到照射后即刻 或长时间后无损伤发生的最大照射水平，它与辐射波长、脉宽或照射时间、处于危 险状态的生物组织以及暴露在400nm-1400nm的可见和近红外辐射中的视网膜成 像的大小等有关)。而使用大功率(5W)的激光管保证了较远的探测距离(可达 500m)。
发射器部分包括电源及保护�？�、频率调制�？椤⒓す馇⑸淠？�。如图 IO所示。
接收器部分包括电源及保护�？�、激光接收�？�、频率解调模块。如图ll所示。
发射器与接收器部分的电源及保护�？橄嗤ǖ缭词淙敕婪醇案哐构鞅� 护�？�、转压�？�(24V转5V系统，因内部芯片多使用5V供电)、转高压�？� (5V转高压�？椋す夥⑸浼敖邮詹糠质褂酶哐�)，如图12所示。
发射器部分的频率调制�？橛糜诓潭ㄆ德实恼竦捶讲ㄐ藕牛静肥褂� lKHz，包括方波发生电路及信号驱动电路，如图13所示。
发射器部分的激光驱动发射�？橛糜谠谑淙敕讲ㄐ藕诺拇シ⑾虑す夤芊� 射激光脉冲信号。包括激光驱动电路、激光管及激光管保护电路。如图14所示。 驱动管在输入方波信号的触发下产生高压脉冲信号，激光管保护电路用于保护激光 管，防止其两端所加的电压过高或通过的电流过大。
接收器部分的频率解调�？橛糜诮邮展潭ㄆ德实男藕牛苯邮漳？樗邮盏降� 信号频率为预定的频率(1K)时，则输出锁频成功信号。由信号调正电路、锁频 电路。如图15所示。
接收器部分的激光接收�？橛糜诮邮辗⑸淠？樗⑸涞募す庑藕牛ü饷艄� 电路、信号放大电路、信号整形电路。如图16所示。光敏管将接收到的光信号转 化为电信号，并由信号放大电路进行放大，而后由整形电路调理为方波信号。
发射器部分的频率调制�？槭怯靡羝档髦平獾餍酒�567及外围电路产生lKHz的方波信号。并由驱动芯片EL7104驱动，提高了输出频率信号的负载能力。
发射器部分的激光驱动发射�？椋捎醚┍拦蹻MMT413，利用其雪崩产生大
电流的窄脉冲信号来驱动激光管SPL PL90。
接收器部分的激光接收�？槭紫仁褂酶咚傩藕欧糯蚱鹘饷艄苁涑龅牡缧藕�
放大然后使用高速电压比较器将信号整形为方波信号。
接收器部分的频率解调�？槭紫炔捎肈触发器NL17SZ74将输入信号转化为
占空比50%的方波信号，然后送到音频调制解调芯片LMC567CM的输入脚，
LMC567CM的震荡频率有外围电路设计为1K。
权利要求1.对射式激光检测器，其特征在于，该检测器包括激光发射器、激光接收器，所述的激光发射器、激光接收器光轴相对设置，所述的激光发射器包括双层不锈钢管I、前盖I、后盖I、发射器镜头模组、发射器插座模组，所述的双层不锈钢管I包括外层不锈钢管I、内层不锈钢管I，所述的前盖I、后盖I分别将发射器镜头模组、发射器插座模组压紧在内层不锈钢管I两端面上后，与外层不锈钢管I通过螺纹连接，所述的发射器镜头模组与发射器插座模组连接；所述的激光接收器包括双层不锈钢管II、前盖II、后盖II、接收器镜头模组、接收器插座模组，所述的双层不锈钢管II包括外层不锈钢管II、内层不锈钢管II，所述的前盖II、后盖II分别将发射器镜头模组、发射器插座模组压紧在内层不锈钢管II两端面上后，与外层不锈钢管II通过螺纹连接，所述的接收器镜头模组与接收器插座模组连接。
2. 根据权利要求i所述的对射式激光检测器，其特征在于，所述的外层不锈 钢管i、外层不锈钢管n上下分别设有两接口，以向双层不锈钢管i、双层不锈钢 管n的夹层导入冷却水或汽。
3. 根据权利要求i所述的对射式激光检测器，其特征在于，所述的发射器镜 头模组端面、发射器插座模组端面与内层不锈钢管i两端面之间，接收器镜头模组 端面、接收器插座模组端面与内层不锈钢管n两端面之间均设有密封平垫圈。
4. 根据权利要求i所述的对射式激光检测器，其特征在于，所述的激光发射 器还包括底座i、撑柱i、撑杆i，所述的底座i、撑柱i焊接固定，所述的撑杆i与撑柱i通过螺栓固定，所述的撑杆i与双层不锈钢管i底部通过螺栓固定；所 述的激光接收器还包括底座n、撑柱n、撑杆n，所述的底座n、撑柱n焊接固定， 所述的撑杆n与撑柱n通过螺栓固定，所述的撑杆ii与双层不锈钢管n底部通过螺 栓固定。
5. 根据权利要求i所述的对射式激光检测器，其特征在于，所述的激光发射器发射的激光波长为905nm。
6. 根据权利要求1所述的对射式激光检测器，其特征在于，所述的发射器镜 头模组包括电源及保护�？镮、频率调制�？�、激光驱动发射�？椋龅牡缭醇� 保护模块I、频率调制模块、激光驱动发射�？橐来未凰龅慕邮掌骶低纺Ｗ榘ǖ缭醇氨；つ？镮I、频率解调锁频模块、激光接收�？椋龅牡缭醇氨；つ？閚、频率解调锁频�？�、激光接收�？橐来未�。
7. 根据权利要求6所述的对射式激光检测器，其特征在于，所述的电源及保护模块i 、电源及保护模块n均包括防反及高压过流保护�？�、转压�？�、转高压 �？椋龅姆婪醇案哐构鞅；つ？�、转压�？�、转高压�？橐来未�。
8. 根据权利要求6所述的对射式激光检测器，其特征在于，所述的频率调制�？榘ǚ讲ǚ⑸缏�、信号驱动电路，所述的方波发生电路与信号驱动电路连接；所述的频率解调锁频�？榘ㄆ德式獾鞯缏�、信号调整电路，该信号调整电路与频 率解调电路连接。
9. 根据权利要求6所述的对射式激光检测器，其特征在于，所述的激光驱动发射�？榘す馇缏贰⒓す夤鼙；さ缏贰⒓す夤埽龅募す馇缏�、激光管保护电路、激光管依次串联；所述的激光接收�？榘ㄐ藕耪蔚缏贰⑿藕欧� 大电路、光敏管，所述的光敏管、信号放大电路、信号整形电路依次串联；所述的 激光管与光敏管光轴相对设置。
专利摘要本实用新型涉及对射式激光检测器，该检测器包括激光发射器、激光接收器，所述的激光发射器、激光接收器光轴相对设置，所述的激光发射器包括双层不锈钢管I、前盖I、后盖I、发射器镜头模组、发射器插座模组；所述的激光接收器包括双层不锈钢管II、前盖II、后盖II、接收器镜头模组、接收器插座模组。本实用新型利用激光发射和接收，实现物体位置检测和控制，采用905nm激光，检测距离可达500米，能穿透水雾和火焰，同时发射功率符合安全标准，为AEL 1类激光产品，抗震性好；产品用途广泛，可应用于冶金行业的冷热金属检测和炉内料位控制、地铁和列车车门安全控制、车辆超高检测、防盗安全检测等领域，市场大，应用前景非常广泛。
文档编号G01D5/34GK201392206SQ20092006954
公开日2010年1月27日 申请日期2009年3月27日 优先权日2009年3月27日
发明者智 王 申请人:上海派恩科技有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
