[发明专利]一种三维激光扫描头

说明书

技术领域

本发明涉及激光扫描设备技术领域，特别是涉及一种三维激光扫描头。

背景技术

现有扫描头为双振镜方式，即一振镜绕水平轴旋转和空间不相交的另一振镜绕竖直轴旋转，两振镜叠加实现一定区域范围内的扫描，其扫描区域的大小由镜片的大小决定，变焦由场镜实现，要实现大范围的扫描，就要加大振镜的大小即振镜质量增大、所需空间增大，这会给驱动振镜的电机带来很大的负担，导致振镜运动的精度和速度无法提高，从而导致扫描精度和速度无法提高，而且难以扩大的扫描范围。目前，灯光扫描头在舞台灯、激光打标、激光打印、激光雷达、3D激光显示等光学运用控制场合中广泛运用，而这些场景往往对扫描范围有极大的要求，现有扫描头难以实现大范围扫描。

本发明人对三维激光扫描头进行深入研究，研制出一种激光扫描头，以提高扫描精度、扫描范围、扫描速度并且方便控制和操作。本发明人曾提出一种360度全角广域扫描头的发明方案，申请公布号为CN106022195A，该CN106022195A的专利公开文本提出的一种360度全角广域扫描头的发明方案，实现了全角度大范围高精度扫描，但是运动方式不便于控制，其原因是：在方案中描述的全反镜安装罩内设置的竖直旋转伞齿轮和水平旋转伞齿轮啮合，在实现扫描头的水平旋转扫描时，水平旋转支架转动，同时由于水平旋转伞齿轮和竖直旋转伞齿轮啮合的原因，水平旋转支架的转动会使得水平旋转伞齿轮和竖直旋转伞齿轮转动，造成扫描头在竖直平面旋转，要克服这一问题，必须保持水平旋转电机和竖直旋转电机以相同转速旋转，使得水平旋转支架在转动坐标系上和竖直旋转伞齿轮保持相对静止，才能实现扫描头单独在水平方向上的旋转运动，如果此时竖直旋转方向上需要有小幅度运动，那么竖直旋转电机的转速必须快于水平旋转电机的相应小幅数值，控制十分起来繁琐，并导致成本高昂，消耗增加，操作不便且容易出现操作失误。

因此，本发明人经过在后的锐意研究，现在所提出的一种三维激光扫描头的技术方案，乃是本发明人对之前提出申请发明的方案作出的突破性技术改进。

发明内容

因此，针对上述技术缺点，本发明通过巧妙构思对原来技术作出了重大改进，本发明提出一种三维激光扫描头，设计了行星齿轮传动组对结构进行了改进，真正实现了竖直旋转方向和水平旋转方向的独立运动，简化了对传动系统的控制，操作方便，提高了运动精度，克服了有背景技术的方案中因操作控制不便而造成失误的问题；另外，本发明还设置了变焦系统，增加了扫描头可以实现的功能，还设置了激光测距传感器以提高整个系统的精度，还设计了不使用空心轴结构的另一种结构布局，既使得全反镜组可以采用一个增大了镜面面积的全反镜以扩大扫描范围，又避免了传动系统因为开设通光孔而使强度下降的问题。