[发明专利]一种激光扫描装置和基于激光扫描的测角传感器、方法

说明书

本发明的目的在于提高测角精度，降低测量成本，涉及一种激光扫描装置和基于激光扫描的测角传感器、方法，包括：激光器，用于向激光角度偏转装置发射固定波长的激光；激光角度偏转装置，用于改变接收到的激光的出射角度，并将改变了出射角度的激光发射至三棱镜；三棱镜，用于扩大激光角度偏转装置发出的激光的角度，使得固定时间间隔前后两束激光之间的角度增大，即对激光角度偏转装置出射激光的夹角进一步放大；激光测量装置，用于接收三棱镜扩大了角度的激光，并记录固定时间间隔T前后两束激光射入的位置。

技术领域

本发明涉及角度测量技术领域，特别涉及一种激光扫描装置和基于激光扫描的测角传感器、方法。

背景技术

目前高精度角度测量常常采用光栅作为测量元件，但光栅精度受限于光栅刻线密度以及刻线精度，当前难以进一步提升其测量精度。申请人提出的基于光臂放大式角度测量传感器也依赖高精度位置敏感探测器，这类器件国内厂家也难以制造。

重庆理工大学彭东林教授发明的时栅采用旋转磁场作为运动参考系，旋转磁场的匀速性和平稳性影响测量精度。

申请号为202110202949X，名称为《一种基于时间测角的新型传感器及其角度测量方法》的专利申请中所使用的所述光波导阵列器件对激光偏转角度范围大，但其原理造成其会产生其他杂光，对光电探测器的测量结果会有影响。选择常规晶体实现激光偏转时，其偏转角度范围小，很多应用领域难以满足角度偏转范围的需求。

因此从测量原理进行创新，降低角度传感器对光电探测器件精度的要求，开发一种新型高精度、低成本的高精度角度测量传感器就十分必要。

发明内容

本发明的目的在于提高测角精度，降低测量成本，提供一种激光扫描装置和基于激光扫描的测角传感器、方法。

为了实现上述发明目的，本发明实施例提供了以下技术方案：

一种激光扫描装置，包括：

激光器，用于向激光角度偏转装置发射固定波长的激光；

激光角度偏转装置，用于改变激光器发射的激光的出射角度，并将改变了出射角度的激光发射至三棱镜；

三棱镜，用于扩大激光角度偏转装置发出的激光的角度，使得固定时间间隔T前后两束激光之间的角度增大；

激光测量装置，用于接收三棱镜扩大了角度的激光，并记录固定时间间隔T前后两束激光入射的位置。

在上述方案中，激光角度偏转装置持续改变激光的出射角度，但改变的出射角度范围过小，因此在激光角度偏转装置和激光测量装置之间设置三棱镜，用于将固定时间间隔T前后的两束激光之间的角度增大，从而在激光测量装置上能测得大角度的变化。

更进一步地，固定时间间隔T前后射入三棱镜的两束激光的角度小于射出三棱镜时的角度。

更进一步地，所述激光角度偏转装置为钽铌酸钾晶体。

在上述方案中，所述激光角度偏转装置优选钽铌酸钾晶体，但其他晶体也可以使用。

一种基于激光扫描的测角传感器，包括测头、多边正棱柱，所述测头包括：

激光器，用于向激光角度偏转装置发射固定波长的激光；

激光角度偏转装置，用于改变激光器发射的激光的出射角度，并将改变了出射角度的激光发射至多边正棱柱；

第一三棱镜，用于扩大多边正棱柱反射的激光的角度，使得固定时间间隔T前后两束激光之间的角度增大；

测量光电探测器，用于接收第一三棱镜扩大了角度的激光，并记录固定时间间隔T前后两束激光入射的位置；