ФОРМИРОВАТЕЛЬ СВЕТОВОЙ ЛИНИИ Российский патент 1999 года по МПК G01C5/00 

Изобретение относится к оптическим средствам разметки, определения положения или направления предмета обработки в пространстве, в частности, при обработке лесоматериала на ленточно-пильных станках.

Широко известны различного назначения полупроводниковые преобразовательные блоки и устройства крепления и юстировки, например:
Блок преобразователя (а. с. 1376134, H 01 L 25/00 от 23.02.88 г.), содержащий охлаждающее устройство, наружная поверхность которого выполнена с ребрами, а на внутренней установлены находящиеся с ним в тепловом контакте полупроводниковые приборы с элементами ввода и вывода силовых цепей.

К недостаткам известного устройства можно отнести ограниченную область применения, например, при установке в блок полупроводниковых излучателей для формирования световых линий из-за сложности обязательных устройств для юстировки оптических элементов.

Устройство крепления полупроводникового прибора (а.с. 1167675, H 01 L 23/34; Н 01 L 23/48; H 05 K 7/20 от 15.07.85 г.) преимущественно стержневого типа, содержащее теплопроводное основание с монтажной поверхностью для установки полупроводникового прибора и соединенную с теплопроводным основанием втулку, в цилиндрическом отверстии которой размещен узел захвата полупроводникового прибора, выполненный в виде винтовой цилиндрической пружины.

К недостаткам известного устройства можно отнести ограниченную область применения из-за необходимости профилированной поверхности корпуса прибора и невозможности изменения положения его оси при юстировке оптических элементов (излучатель, зеркало).

Устройство для юстировки оптического элемента (а.с. 763835, G 02 B 27/40 от 15.09.80 г.), содержащее неподвижный корпус, оправу с оптическим элементом, регулировочные винты и промежуточную деталь, причем на корпусе, оправе и детали выполнены различные радиусные контактирующие друг с другом поверхности. Недостатком этого устройства является ограниченное применение, например, при установке в оправе полупроводникового излучателя для формирования световой линии из-за сложностей теплоотвода, подвода цепей управления и выполнения заданных радиусов кривизны.

Наиболее близким аналогом по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для позиционирования листа на рольганге перед обрезным инструментом (а.с. 1394194, G 02 B 27/20 от 07.05.88 г.), содержащее лазер и оптический элемент для развертки пучка в световую плоскость.

К недостаткам прототипа можно отнести ограниченную область применения, например, в деревообработке для формирования длинной линии с равномерной яркостью на неровной поверхности бревна, из-за неравномерности пространственных и энергетических характеристик вследствие разомкнутости световой линии и убывания яркости к противоположному краю при невысоком ресурсе гелий-неоновых излучателей и их расположения на подвижной части инструмента.

Целью изобретения является стабилизация яркости и повышение равномерности освещенности по длине суммирования пространственных и энергетических характеристик отдельных источников излучения и применение полупроводниковых лазеров, увеличивающих ресурс работы.

Поставленная цель достигается благодаря тому, что в устройстве позиционирования предмета обработки перед инструментом, содержащим пары лазер - цилиндрический оптический элемент развертки пучка в световую плоскость, элементы развертки размещены в оправах эксцентрично опорам с возможностью установочных перемещений, причем лазеры и элементы скомпонованы с возможностью формирования последовательного ряда пучков в равномерную сплошную линию как путем наложения пучков определенной длины друг на друга, так и расположения их друг за другом.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна".

Известно множество блоковых полупроводниковых и оптических преобразователей с устройствами для крепления полупроводниковых приборов и оптических элементов, их точной установки, однако новизна взаимосвязей, положения и формы придает им новые свойства. Например, держатель полупроводникового лазера выполнен в виде цанги-радиатора с дополнительным разрезом для токоведущих цепей, участком для отвода тепла и теплорасеивающими ребрами.

На фиг. 1 показан излучательный блок; на фиг. 2 - вид сверху на излучательный блок; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 4 - узел удержания лазера; на фиг. 5 - вид Б на фиг. 4; на фиг. 6 - схема развертки луча цилиндрическим оптическим элементом.

Формирователь световой линии содержит пары: полупроводниковые лазеры 1 и оптические элементы 2 развертки луча, посаженные соответственно на стержневидные опоры 3 и 4 между притычными плитами 5.

В конкретном случае каждый лазер 1 имеет длину волны 635-650 нм, а цилиндрический оптический элемент развертки 2 выполнен в виде цилиндрической зеркальной линзы с углом раскрытия до 180^o. Кроме того, один из лазеров 1 взаимосвязан с плитами 5 жестко, остальные с возможностью установочных перемещений на опорах 3 при помощи регулировочных винтов 6, а оптические элементы 2 размещены в оправах 7 эксцентрично стержням 4, взаимосвязанных с плитами 5 с возможностью установочного проворота при отпущенных крепежных элементах 8. Каждый металлический поясок лазеров 1 жестко охвачен губками 9 цанги-радиатора 10, представляющей собой пружинную разрезную трубку с дополнительным разрезом 11 для токоведущих проводов, выполненным с участком отвода тепла 12 в виде теплорассеивающих ребер и гладкостенного участка 13, предназначенного для крепежного элемента 15 и контакта. Цанга-радиатор 10 сферическими торцами губок 9 и участка 13, устанавливается соответственно между конусной поверхностью несущего основания 16 и цилиндрической поверхностью прихвата 17, подвижно установленного на штанги 18, жестко посаженного в отверстия основания 16, заканчивающегося ушами с отверстиями 19, предназначенными для посадки на стержневидные опоры 3. Прихват 17 выполнен в виде треугольника с винтами 15 на каждой из сторон. Оптический элемент развертки 2 образует зону формирования световой плоскости при контактировании пучка луча с участком 20 цилиндрической поверхности зеркала по заданным значениям эксцентрисета Δ радиуса R цилиндра и угла 2α между крайним лучом падающего пучка и отраженным лучом. Например, при Δ = 4,911 мм R = 9,974 мм, α = 20^o угол развернутой световой плоскости β = 40^o При суммарном угле развертки β = 120^o (для трех пар полупроводниковый лазер - элемент развертки и высотой над предметом обработки (бревном) - 2 м прибор формирует на поверхности яркую световую линию толщиной 5 мм и длиной 6,7 м, при этом средний ресурс работы полупроводниковых лазеров составляет до 10000 часов (для гелий-неоновых лазеров ресурс до 500 часов).

Таким образом, предлагаемое устройство при помощи суммирования последовательно соединенных пар полупроводниковый лазер- элемент развертки стабилизирует пространственные и энергетические характеристики световых плоскостей на предмете обработки в равномерно-освещенную линию, что расширяет конструктивное использование и повышает эксплуатационные свойства.

Формирователь световой линии используется для разметки, определения положения и направления предмета обработки. Формирователь содержит лазеры и элементы развертки, скомпанованые в пары с возможностью формирования последовательного ряда пучков в равномерную сплошную линию на предмете. Для этого элементы развертки размещены в оправах эксцентрично опорам с возможностью установочного поворота, а лазеры посажены на опоры с возможностью установочных перемещений. Держатели лазеров могут быть выполнены в виде цанги-радиатора. Обеспечивается стабилизация яркости и повышение равномерности освещенности световой линии на предмете обработки. 1 з.п.ф-лы, 6 ил.

1. Формирователь световой линии, содержащий лазер и цилиндрический оптический элемент развертки, отличающийся тем, что введены дополнительные пары лазер - цилиндрический оптический элемент развертки, элементы развертки размещены в оправах эксцентрично опорам с возможностью установочного поворота, лазеры посажены на опоры с возможностью установочных перемещений, причем лазеры и элементы развертки скомпанованы с возможностью формирования последовательного ряда пучков в равномерную сплошную линию на предмете. 2. Формирователь по п.1, отличающийся тем, что каждый из держателей лазеров выполнен в виде цанги-радиатора.