专利名称：一种激光探测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及激光技术领域，尤其涉及一种具有自动避让和防 碰撞功能的激光探测装置。
背景技术：
激光東因其具有发射功率密度大、发散角小、光束集中、方向性 好的特点，而被广泛应用于包括探测技术在内的各种领域。在使用同 等功率器件的条件下，目标接收处激光東的功率密度是红外发光二极 管光束功率密度的数百至几千倍，因此与同类主动探测器相比，激光 探测装置也具有更高的精准度。 一般来说，激光探测装置由发射器和 接收器两部分组成，因激光束的集中性和方向性而要求发射器与接收 器的方向在一定范围内保持对准，装置发生轻微碰撞都会对探测结果 造成较大误差，甚至使探测无效。
下面以应用于地铁安全防护技术的激光探测装置为例进行说明， 上述情形则更为明了。近年，随着地铁交通的快速发展，其安全防范 措施也随之不断完善。包括在站台上设置防止旅客趺落站台的屏蔽 门，以及在屏蔽门和列车间隙之间设置对是否滞留人体或障碍物进行 实时监控的激光探测装置，以保证人身及车辆的安全。然而由于屏蔽 门与列车之间的距离较为狭窄，在其中设置用于生成探测激光東的激 光发射器和激光接收器占据一定空间后，该探测装置的外侧边缘与列 车间距变得更为狭小。因此如果在地铁列车的运行中发生晃动或由其 他以外因素导致极端条件下的超限，将可能在车体与探测器之间发生 瞬间挤碰甚至局部撞击，此时牢固安装在地面上用于安全防范的激光 探测器反而可能成为列车运行的安全隐患。
实用新型内容
(一) 要解决的技术问题
本实用新型的目的是提供一种具有自动避让和防碰撞功能的激 光探测装置，以解决现有技术中激光探测装置可能因为碰撞而使探测 结果产生错误或无法工作的缺陷。
(二) 技术方案
为了达到上述目的，本实用新型釆取以下方案 一种激光探测装置，包括 激光发射器，用于发射激光束； 激光接收器，用于接收激光東；
第一及第二支架，分别用于固定所述激光发射器及激光接收器；
激光发射头，将所述激光发射器发射的激光東垂直转折后继续发 射作为探测激光東；
激光接收头，接收所述探测激光束并进行垂直转折，作为所述激 光接收器接收的激光東；
第一及第二连杆，分别对所述第一支架与激光发射头、所述第二 支架与激光接收头进行活性连接，并在所述激光发射头、激光接收头 受到碰撞时进行伸缩及自动复位。
其中，所述激光发射头或激光接收头进一步包括
软体外壳，用于所述激光发射头或激光接收头的防撞；
通光窗口，用于激光東的入射及出射；
光学器件，用于激光束的垂直转折；
固定托板，用于所述光学器件的固定，及所述第一连杆或第二连 杆的固定。
其中，所述光学器件为五棱镜、全反射棱镜或平面镜组。 其中，所述固定托板与所述光学器件之间设有调整螺丝，通过调 整所述光学器件的角度而改变激光束的俯仰角。 其中，所述软体外壳为橡胶外壳。
其中，所述第一连杆或第二连杆进一步包括
伸缩支杆机构，分别与所述第一支架和激光发射头连接、或分别 与所述第二支架和激光接收头连接，以实现所述第一、第二连杆的伸 缩；
复位弹性器件，分别与所述第一支架和所述第一连杆的伸缩支杆 机构固定、或分别与所述第二支架和所述第二连秆的伸缩支杆机构固 定，以实现所述第一、第二连杆的自动复位。
其中，所述伸缩支杆机构为平行四边形支杆，所述平行四边形支 杆的对边两个支点，利用转轴分别与所述第一支架和激光发射头连 接、或分别与所述第二支架和激光接收头连接，并通过改变内角实现 所述第一、第二连杆的自动伸缩。
其中，所述复位弹性器件为弹簧，所述弹簧的两个端点分别与所 述第一支架和所述第一连杆的伸缩支杆机构固定、或分别与所述第二 支架和所述第二连杆的伸缩支杆机构固定，以实现所述第一、第二连 杆的自动复位。
其中，所述装置设置于地铁站台屏蔽门与地铁站台边缘之间。 其中，所述装置通过所述第一、第二支架固定设置于地铁站台边
缘内侧的地面上，对地铁站台屏蔽门与列车之间的间隙处是否滞留人
体或障碍物进行实时监控。 (三)有益效果
本实用新型有如下优点激光发射头及激光接收头在极端条件下 受到瞬间挤碰或局部撞击时均可以自动收缩避让，保证该装置在地铁 安全防护等领域应用中能够避免或显著减轻对超限车辆的损伤；并且 在避让后能够通过弹性器件自动伸出复位，对探测激光束的空间位置 及工作状态均无任何影响，在复位期间及复位后都能保证激光探测装 置的正常工作；同时因激光发射头及激光接收头均采用无源光学器件 实现激光東的转折，其适应条件宽泛，系统制作调试简便，维护简单，
因而有利于提高系统整体长期运行的可靠性。
图l是本实用新型激光探测装置的实施例图； 图2是图l中激光发射头及激光接收头的结构实施例图； 图3是图l中激光发射器的结构实施例图; 图4是图l中激光接收器的结构实施例图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
如图1所示，为本实用新型激光探测装置的实施例图，包括激 光发射器110,用于发射激光東；激光接收器120,用于接收激光束; 第一支架lll及第二支架121,分别用于固定激光发射器110及激光 接收器120;激光发射头113,将激光发射器IIO发射的激光東垂直 转折后继续发射作为探测激光東；激光接收头123，接收探测激光束 并进行垂直转折，作为激光接收器120接收的激光束；第一连杆112 及第二连杆122,分别对第一支架111与激光发射头113、第二支架 121与激光接收头123进行活性连接，并在激光发射头113、激光接 收头123受到碰撞时进行伸缩及自动复位。图中的箭头方向为激光束 的走向。
其中，第一连杆112与第二连杆122的结构相同，均包括伸缩支 杆机构及复位弹性器件以实现连杆的自动避让及复位。以第一连杆 112为例说明，如图1所示，本实施例的第一连杆112中伸缩支杆机 构为平行四边形支杆机构，其对边两个支点，利用转轴114、 115分 别与第一支架111和激光发射头113连接，并通过改变内角实现第一 连杆112的自动伸缩；而复位弹性器件为弹簧116,其两个端点分别 与第一支架111和第一连杆112的伸缩支杆机构固定，以实现第一连 杆112的自动复位。
上述激光探测装置中，激光发射头113与激光接收头123的结构
也相同，如图2所示，其包括软体外壳200,用于激光发射头113或 激光接收头123的防撞，本实施例中采用橡胶外壳；通光窗口201， 用于激光束的入射及出射；光学器件202，用于激光束的垂直转折， 其可以采用五棱镜、全反射棱镜或平面镜组，本实施例中釆用五棱镜 实现激光束的垂直转折；固定托板203，用于光学器件202的固定， 并用于通过转轴孔204实现与第一连杆112或第二连杆122的固定。 另外，固定托板203与光学器件202之间还设有调整螺丝205,通过 调整光学器件202的角度而改变激光束的俯仰角。
另外，本实施例的激光探测装置中激光发射器110及激光接收器 120均可釆用现有技术中的通用结构。
如图3所示的激光发射器结构，半导体激光管301与其前端的准 直透镜组303同置于发射简302内。调整准直透镜组303中正负透镜 的间距可以改变激光束的发散角，使其成为平行光束。发射简302固 定在发射器支架304的中心，通过调整发射器支架304上的垂直调整 螺丝305可以使发射简302改变其垂直方向，而调整固定在发射器底 板309和水平调整支架310上的水平调整螺丝308可以带动发射简 302改变其水平方向，从而将激光束射向指定方位。另外还包括固定 螺丝306、发射器支架固定轴307及水平调整支架310。
如图4所示的激光接收器结构，接收简404内依次装有聚光的凸 透镜403、限制杂散光的滤光片402及硅光电池元件401。接收筒404 被固定在接收器支架405的中心，通过调整接收器支架405上的垂直 调整螺丝407可以使接收简改变其垂直方向，而调整固定在接收器底 板411和水平调整支架408上的水平调整螺丝409可以带动接收简 404改变其水平方向，以保证其光轴方向与激光東方向平行。另外还 包括固定螺丝406及接收器支架固定轴410。硅光电池元件401将接 收到的激光信号转换为电信号，通过电导线连接到信号处理器电路
板。由此再经过常见的滤波、放大电路，鉴别处理成为具有一定幅值 的电信号，以控制吸合或释放继电器输出报警信号。
下面以本实用新型的激光探测装置应用于地铁站台屏蔽门与列 车之间的人体或障碍物监控为例，结合图l对其工作状态进行说明。 如图所示，激光发射器110可釆用目前已有的结构，固定连接在第一 支架111上，该支架可固定在站台边缘内侧的地面上。第一连杆112
的两端分别与第一支架111及激光发射头113连接；激光发射器沿平
行于地面且垂直于地铁列车行进线路的方向发射激光，并入射至处于
屏蔽门和列车间隙之间的激光发射头113内，经五棱镜202准确地转 折9 0度角后，再沿屏蔽门与列车的间隙且平行于地表面的方向射出， 即作为探测激光束。激光发射头的外壳200为防撞的橡胶软体，受挤 压后利用复位弹簧116自动伸出复位。同样，激光接收器120也釆用 目前已有的结构，固定连接在第二支架121上，该支架也固定在站台 边缘内侧的地面上。激光接收头123与激光发射头113的结构相同， 只是使用方向相反。第二连杆122的两端分别与第一支架121及激光 接收头123连接。沿屏蔽门与列车间隙且平行于地面的方向入射到激 光接收头123内置五棱镜的激光東经垂直转折后，再射入平行于地面 且垂直于线路方向的激光接收器120,由激光接收器120对接收到的 探测激光東进行处理分析获得实时的探测结果。在上述应用于地铁屏 蔽门安全防护的激光探测装置中，根据所使用五棱镜的光学特征，当 其自身在基准工作平面内发生一定的角度偏移或伸缩抖动时，只要固 定在站台地面的激光发射器所发射的激光束方向没有变化，经五棱镜 垂直转折出射的激光東也会保持原方向不变。因此在偶尔出现的极端 条件下，激光发射头或激光接收头被列车侧面挤碰甚至局部撞击发生 时，都能通过伸缩支杆机构自动收缩避让，并能够利用复位弹性器件 自动伸出复位，且在复位期间及复位后该激光探测装置仍然能保持稳 定可靠地正常工作。以上为本实用新型的最佳实施方式，依据本实用新型公开的内 容，本领域的普通技术人员能够显而易见地想到一些雷同、替代方案， 均应落入本实用新型保护的范围。
权利要求1、一种激光探测装置，其特征在于，包括激光发射器，用于发射激光束；激光接收器，用于接收激光束；第一及第二支架，分别用于固定所述激光发射器及激光接收器；激光发射头，将所述激光发射器发射的激光束垂直转折后继续发射作为探测激光束；激光接收头，接收所述探测激光束并进行垂直转折，作为所述激光接收器接收的激光束；第一及第二连杆，分别对所述第一支架与激光发射头、所述第二支架与激光接收头进行活性连接，并在所述激光发射头、激光接收头受到碰撞时进行伸缩及自动复位。
2、 如权利要求l所述的激光探测装置，其特征在于，所述激光 发射头或激光接收头进一步包括软体外壳，用于所述激光发射头或激光接收头的防撞； 通光窗口，用于激光束的入射及出射； 光学器件，用于激光東的垂直转折；固定托板，用于所述光学器件的固定，及所述第一连杆或第二连 杆的固定。
3、 如权利要求2所述的激光探测装置，其特征在于，所述光学 器件为五棱镜、全反射棱镜或平面镜组。
4、 如权利要求2所述的激光探测装置，其特征在于，所述固定 托板与所述光学器件之间设有调整螺丝，通过调整所述光学器件的角 度而改变激光東的俯仰角。
5、 如权利要求2所述的激光探测装置，其特征在于，所述软体外壳为橡胶外壳。
6、 如权利要求1所述的激光探测装置，其特征在于，所述第一 连杆或第二连杆进一步包括伸缩支杆机构，分别与所述第一支架和激光发射头连接、或分别 与所述第二支架和激光接收头连接，以实现所述第一、第二连杆的伸 缩；复位弹性器件，分别与所述第一支架和所述第一连杆的伸缩支杆 机构固定、或分别与所述第二支架和所述第二连杆的伸缩支杆机构固 定，以实现所述第一、第二连杆的自动复位。
7、 如权利要求6所述的激光探测装置，其特征在于，所述伸缩支杆机构为平行四边形支杆，所述平行四边形支杆的对边两个支点， 利用转轴分别与所述第一支架和激光发射头连接、或分别与所述第二 支架和激光接收头连接，并通过改变内角实现所述第一、第二连杆的 自动伸缩。
8、 如权利要求6所述的激光探测装置，其特征在于，所述复位 弹性器件为弹簧，所述弹簧的两个端点分别与所述第一支架和所述第 一连杆的伸缩支杆机构固定、或分别与所述第二支架和所述第二连杆 的伸缩支杆机构固定，以实现所述第一、第二连杆的自动复位。
9、 如权利要求1至8任一项所述的激光探测装置，其特征在于， 所述装置设置于地铁站台屏蔽门与地铁站台边缘之间。
10、 如权利要求9所述的激光探测装置，其特征在于，所述装置 通过所述第一、第二支架固定设置于地铁站台边缘内侧的地面上，对 地铁站台屏蔽门与列车之间的间隙处是否滞留人体或障碍物进行实 时监控。
专利摘要本实用新型涉及一种具有自动避让和防碰撞功能的激光探测装置，其采用激光发射器与激光发射头、激光接收器与激光接收头的分离设置，通过伸缩支杆机构实现该装置在极端条件下发生瞬间挤碰或局部撞击时的自动收缩避让，从而保证其在地铁安全防护等领域应用时能够避免或显著减轻对超限车辆的损伤；同时，在避让后该装置能够通过弹性器件自动复位，对探测激光束的空间位置及工作状态均无任何影响，在复位期间及复位后都能保证激光探测装置的正常工作。
文档编号G01V8/10GK201184915SQ20082007989
公开日2009年1月21日 申请日期2008年4月11日 优先权日2008年4月11日
发明者王东波, 王启华 申请人:北京北奥东华激光技术有限公司
专业数控铣床产品供应商
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