一種激光光束運(yùn)動(dòng)軌跡控制系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種激光光束運(yùn)動(dòng)軌跡控制系統(tǒng)，其包括由步進(jìn)電機(jī)和平面反射鏡組成的反射裝置、驅(qū)動(dòng)電路及控制電路，平面反射鏡固定于步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上且反射面與轉(zhuǎn)軸平行，外部的激光器發(fā)射出的激光光束照射于平面反射鏡上，控制電路具有控制開(kāi)關(guān)及可變脈沖信號(hào)輸入端、高電平輸入端和低電平輸入端，控制開(kāi)關(guān)與可變脈沖信號(hào)輸入端連接時(shí)控制電路控制驅(qū)動(dòng)電路輸出脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸以“轉(zhuǎn)動(dòng)-暫停-轉(zhuǎn)動(dòng)-暫停”的循環(huán)模式沿著一個(gè)方向轉(zhuǎn)圈；控制開(kāi)關(guān)與高電平輸入端連接時(shí)，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸來(lái)回旋轉(zhuǎn)；控制開(kāi)關(guān)與低電平輸入端連接時(shí)，步進(jìn)電機(jī)停止工作；優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)對(duì)激光光束運(yùn)動(dòng)軌跡的自動(dòng)化控制，且控制精度高。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種激光光束運(yùn)動(dòng)軌跡控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種激光光束控制技術(shù)，尤其是涉及一種激光光束運(yùn)動(dòng)軌跡控制系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]自20世紀(jì)激光問(wèn)世以來(lái)，因其單色性好、發(fā)散度小、功率大而被廣泛使用于激光加工、光通訊、光學(xué)測(cè)量等領(lǐng)域。但是，隨著現(xiàn)代光學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，對(duì)于激光光束的調(diào)整要求日益提高，但由于激光功率一般比較大，因此對(duì)激光光束進(jìn)行直接操作實(shí)現(xiàn)調(diào)整存在一定的安全隱患。因此，研究一種可以對(duì)激光光束的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行自動(dòng)化控制的系統(tǒng)顯得越來(lái)越重要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化控制，且控制精度高的激光光束運(yùn)動(dòng)軌跡控制系統(tǒng)。
[0004]本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為:一種激光光束運(yùn)動(dòng)軌跡控制系統(tǒng)，其特征在于包括由步進(jìn)電機(jī)和平面反射鏡組成的反射裝置、用于驅(qū)動(dòng)所述的步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路及用于控制所述的驅(qū)動(dòng)電路的控制電路，所述的平面反射鏡固定于所述的步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上，且所述的平面反射鏡的反射面與所述的步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸平行，外部的激光器發(fā)射出的激光光束照射于所述的平面反射鏡上由所述的平面反射鏡反射，所述的控制電路具有一個(gè)控制開(kāi)關(guān)及一個(gè)可變脈沖信號(hào)輸入端、一個(gè)高電平輸入端和一個(gè)低電平輸入端，所述的控制開(kāi)關(guān)與所述的可變脈沖信號(hào)輸入端連接時(shí)，所述的控制電路控制所述的驅(qū)動(dòng)電路輸出脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述的步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)所述的平面反射鏡以“轉(zhuǎn)動(dòng)-暫停-轉(zhuǎn)動(dòng)-暫?！钡难h(huán)模式沿著一個(gè)方向轉(zhuǎn)圈，以改變外部的激光器發(fā)射出的激光光束入射到所述的平面反射鏡的入射角，從而改變所述的平面反射鏡反射出的激光光束的路徑；所述的控制開(kāi)關(guān)與所述的高電平輸入端連接時(shí)，所述的控制電路控制所述的驅(qū)動(dòng)電路輸出脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述的步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)所述的平面反射鏡來(lái)回旋轉(zhuǎn)，以改變外部的激光器發(fā)射出的激光光束入射到所述的平面反射鏡的入射角，從而改變所述的平面反射鏡反射出的激光光束的路徑；所述的控制開(kāi)關(guān)與所述的低電平輸入端連接時(shí)，所述的步進(jìn)電機(jī)停止工作。
[0005]所述的控制電路由第五二輸入與門(mén)、第一二輸入與非門(mén)、第二二輸入與非門(mén)、第三二輸入與非門(mén)和第四二輸入與非門(mén)組成，所述的第五二輸入與門(mén)的一個(gè)輸入端接入時(shí)鐘脈沖信號(hào)，所述的第五二輸入與門(mén)的另一個(gè)輸入端與所述的控制開(kāi)關(guān)的一端連接，所述的第五二輸入與門(mén)的輸出端與所述的驅(qū)動(dòng)電路連接，所述的第四二輸入與非門(mén)的一個(gè)輸入端與所述的高電平輸入端連接，所述的第四二輸入與非門(mén)的另一個(gè)輸入端與所述的可變脈沖信號(hào)輸入端連接，所述的第四二輸入與非門(mén)的輸出端與所述的第二二輸入與非門(mén)的一個(gè)輸入端連接，所述的第二二輸入與非門(mén)的另一個(gè)輸入端與所述的驅(qū)動(dòng)電路連接，所述的第三二輸入與非門(mén)的一個(gè)輸入端與所述的可變脈沖信號(hào)輸入端連接，所述的第三二輸入與非門(mén)的另一個(gè)輸入端與所述的驅(qū)動(dòng)電路連接，所述的第二二輸入與非門(mén)的輸出端與所述的第一二輸入與非門(mén)的一個(gè)輸入端連接，所述的第三二輸入與非門(mén)的輸出端與所述的第一二輸入與非門(mén)的另一個(gè)輸入端連接，所述的第一二輸入與非門(mén)的輸出端與所述的驅(qū)動(dòng)電路連接，所述的控制開(kāi)關(guān)的另一端與所述的可變脈沖信號(hào)輸入端連接或與所述的高電平輸入端連接或與所述的低電平輸入端連接；在此，控制電路僅由一個(gè)與門(mén)和四個(gè)與非門(mén)組成，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低。
[0006]所述的控制開(kāi)關(guān)與所述的可變脈沖信號(hào)輸入端連接時(shí)，所述的步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸暫停的位置由所述的可變脈沖信號(hào)輸入端接入的可變脈沖信號(hào)的頻率決定；所述的控制開(kāi)關(guān)與所述的高電平輸入端連接時(shí)，所述的步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸來(lái)回旋轉(zhuǎn)的角度由所述的可變脈沖信號(hào)輸入端接入的可變脈沖信號(hào)的頻率決定。
[0007]所述的步進(jìn)電機(jī)選用四相步進(jìn)電機(jī)；所述的驅(qū)動(dòng)電路由第一 D觸發(fā)器、第二 D觸發(fā)器、第一二輸入與門(mén)、第二二輸入與門(mén)、第三二輸入與門(mén)、第四二輸入與門(mén)、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第一NPN三極管、第二NPN三極管、第三NPN三極管和第四NPN三極管組成；所述的第一 D觸發(fā)器的觸發(fā)信號(hào)輸入端與所述的第三二輸入與非門(mén)的一個(gè)輸入端連接，所述的第一D觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)輸入端與所述的第五二輸入與門(mén)的輸出端連接，所述的第一D觸發(fā)器的同相位輸出端分別與所述的第二二輸入與非門(mén)的一個(gè)輸入端、所述的第一二輸入與門(mén)的一個(gè)輸入端及所述的第三二輸入與門(mén)的一個(gè)輸入端連接，所述的第一 D觸發(fā)器的反相位輸出端分別與所述的第三二輸入與非門(mén)的一個(gè)輸入端、所述的第二二輸入與門(mén)的一個(gè)輸入端及所述的第四二輸入與門(mén)的一個(gè)輸入端連接，所述的第二 D觸發(fā)器的觸發(fā)信號(hào)輸入端和反相位輸出端均分別與所述的第三二輸入與門(mén)的另一個(gè)輸入端和所述的第四二輸入與門(mén)的另一個(gè)輸入端連接，所述的第二 D觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)輸入端與所述的第一二輸入與非門(mén)的輸出端連接，所述的第二 D觸發(fā)器的同相位輸出端分別與所述的第一二輸入與門(mén)的另一個(gè)輸入端和所述的第二二輸入與門(mén)的另一個(gè)輸入端連接，所述的第一二輸入與門(mén)的輸出端通過(guò)所述的第一電阻與所述的第一 NPN三極管的基極連接，所述的第二二輸入與門(mén)的輸出端通過(guò)所述的第二電阻與所述的第二 NPN三極管的基極連接，所述的第三二輸入與門(mén)的輸出端通過(guò)所述的第三電阻與所述的第三NPN三極管的基極連接，所述的第四二輸入與門(mén)的輸出端通過(guò)所述的第四電阻與所述的第四NPN三極管的基極連接，所述的第一 NPN三極管的發(fā)射極、所述的第二 NPN三極管的發(fā)射極、所述的第三NPN三極管的發(fā)射極和所述的第四NPN三極管的發(fā)射極均接地，所述的第一NPN三極管的集電極、所述的第二 NPN三極管的集電極、所述的第三NPN三極管的集電極和所述的第四NPN三極管的集電極與所述的四相步進(jìn)電機(jī)的A相輸入端、B相輸入端、C相輸入端和D相輸入端對(duì)應(yīng)連接；在此，驅(qū)動(dòng)電路僅由D觸發(fā)器、與門(mén)、電阻及三極管組成，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低。
[0008]所述的第一 D觸發(fā)器和所述的第二 D觸發(fā)器均為上升沿D觸發(fā)器，或均為下降沿D觸發(fā)器。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0010]I)將控制開(kāi)關(guān)置于可變脈沖信號(hào)輸入端時(shí)，該系統(tǒng)開(kāi)始工作，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸以“轉(zhuǎn)動(dòng)-暫停-轉(zhuǎn)動(dòng)-暫停”的循環(huán)模式沿著一個(gè)方向轉(zhuǎn)圈即正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，同時(shí)借助平面反射鏡改變激光器發(fā)射出的激光光束入射到平面反射鏡的入射角，從而改變平面反射鏡反射出的激光光束的路徑，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)激光光束運(yùn)動(dòng)軌跡的一種自動(dòng)化控制；將控制開(kāi)關(guān)置于高電平輸入端，該系統(tǒng)開(kāi)始工作，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸以一定的角度來(lái)回旋轉(zhuǎn)，同時(shí)借助平面反射鏡改變激光器發(fā)射出的激光光束入射到平面反射鏡的入射角，從而改變平面反射鏡反射出的激光光束的路徑，也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)激光光束運(yùn)動(dòng)軌跡的一種自動(dòng)化控制；同時(shí)由于采用了步進(jìn)電機(jī)，因此有效地提高了激光光束運(yùn)動(dòng)軌跡自動(dòng)化控制的控制精度。
[0011]2)控制步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路的控制電路具有一個(gè)控制開(kāi)關(guān)及一個(gè)可變脈沖信號(hào)輸入端、一個(gè)高電平輸入端和一個(gè)低電平輸入端，因此使用該激光光束運(yùn)動(dòng)軌跡控制系統(tǒng)時(shí)只需要通過(guò)操縱控制開(kāi)關(guān)和調(diào)節(jié)可變脈沖信號(hào)輸入端接入的可變脈沖信號(hào)的頻率大小，就可以輕松實(shí)現(xiàn)對(duì)激光光束運(yùn)動(dòng)軌跡精確的控制，簡(jiǎn)單易操作。
[0012]3)該激光光束運(yùn)動(dòng)軌跡控制系統(tǒng)的反射裝置制作容易、控制電路和驅(qū)動(dòng)電路連接簡(jiǎn)單，且反射裝置、控制電路和驅(qū)動(dòng)電路使用的器材成本低廉。
[0013]4)該激光光束運(yùn)動(dòng)軌跡控制系統(tǒng)沒(méi)有對(duì)激光光束進(jìn)行直接操作，從而避免了可能存在的安全隱患的發(fā)生。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本實(shí)用新型的激光光束運(yùn)動(dòng)軌跡控制系統(tǒng)的電路原理圖；
[0015]圖2為本實(shí)用新型的激光光束運(yùn)動(dòng)軌跡控制系統(tǒng)中的反射裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0016]以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0017]步進(jìn)電機(jī)是一種可以將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為角度或線性位移的電感應(yīng)元件，因其具有高精度、電控性等優(yōu)點(diǎn)而適用于各種電器中，成為機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一。而且，在合適工作的頻率范圍內(nèi)時(shí)，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響。因此，考慮結(jié)合激光和步進(jìn)電機(jī)的功能和特性，再借助于集成電路等材料，可以制作出一種基于步進(jìn)電機(jī)及集成電路的激光光束運(yùn)動(dòng)軌跡控制系統(tǒng)，可以通過(guò)控制步進(jìn)電機(jī)的脈沖頻率及個(gè)數(shù)來(lái)精確的控制其角位移速度與角度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)激光光束運(yùn)動(dòng)軌跡的控制。
[0018]本實(shí)用新型提出的一種激光光束運(yùn)動(dòng)軌跡控制系統(tǒng)，如圖所示，其包括由步進(jìn)電機(jī)I和平面反射鏡2組成的反射裝置、用于驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)I的驅(qū)動(dòng)電路及用于控制驅(qū)動(dòng)電路的控制電路，平面反射鏡2固定于步進(jìn)電機(jī)I的轉(zhuǎn)軸上，且平面反射鏡2的反射面與步進(jìn)電機(jī)I的轉(zhuǎn)軸平行，外部的氦氖激光器3發(fā)射出的激光光束照射于平面反射鏡2上由平面反射鏡2反射，如果步進(jìn)電機(jī)I的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，則平面反射鏡2也會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣就可以改變外部的氦氖激光器3發(fā)射出的激光光束入射到平面反射鏡2的入射角，從而改變平面反射鏡2反射出的激光光束的路徑；控制電路具有一個(gè)控制開(kāi)關(guān)K及一個(gè)可變脈沖信號(hào)輸入端、一個(gè)高電平輸入端和一個(gè)低電平輸入端，控制開(kāi)關(guān)K與可變脈沖信號(hào)輸入端連接時(shí),控制電路控制驅(qū)動(dòng)電路輸出脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)I的轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)平面反射鏡2以“轉(zhuǎn)動(dòng)-暫停-轉(zhuǎn)動(dòng)-暫?！钡难h(huán)模式沿著一個(gè)方向轉(zhuǎn)圈即正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，以改變外部的氦氖激光器3發(fā)射出的激光光束入射到平面反射鏡2的入射角，從而改變平面反射鏡2反射出的激光光束的路徑，而步進(jìn)電機(jī)I的轉(zhuǎn)軸暫停的位置由可變脈沖信號(hào)輸入端接入的可變脈沖信號(hào)P的頻率決定；控制開(kāi)關(guān)K與高電平輸入端連接時(shí)，控制電路控制驅(qū)動(dòng)電路輸出脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)I的轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)平面反射鏡2來(lái)回旋轉(zhuǎn)，，以改變外部的氦氖激光器3發(fā)射出的激光光束入射到平面反射鏡2的入射角，從而改變平面反射鏡2反射出的激光光束的路徑，而步進(jìn)電機(jī)I的轉(zhuǎn)軸來(lái)回旋轉(zhuǎn)的角度由可變脈沖信號(hào)輸入端接入的可變脈沖信號(hào)P的頻率決定；控制開(kāi)關(guān)K與低電平輸入端連接時(shí)，步進(jìn)電機(jī)I停止工作。
[0019]在此具體實(shí)施例中，步進(jìn)電機(jī)I選用四相步進(jìn)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)電路由第一 D觸發(fā)器D1、第二 D觸發(fā)器D2、第一二輸入與門(mén)G1、第二二輸入與門(mén)G2、第三二輸入與門(mén)G3、第四二輸入與門(mén)G4、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第一NPN三極管VT1、第二NPN三極管VT2、第三NPN三極管VT3和第四NPN三極管VT4組成，控制電路由第五二輸入與門(mén)G5、第一二輸入與非門(mén)G6、第二二輸入與非門(mén)G7、第三二輸入與非門(mén)G8和第四二輸入與非門(mén)G9組成；第一D觸發(fā)器Dl的觸發(fā)信號(hào)輸入端與第三二輸入與非門(mén)G8的一個(gè)輸入端連接，第一 D觸發(fā)器Dl的時(shí)鐘信號(hào)輸入端與第五二輸入與門(mén)G5的輸出端連接,第一 D觸發(fā)器Dl的同相位輸出端分別與第二二輸入與非門(mén)G7的一個(gè)輸入端、第一二輸入與門(mén)Gl的一個(gè)輸入端及第三二輸入與門(mén)G3的一個(gè)輸入端連接,第一 D觸發(fā)器Dl的反相位輸出端分別與第三二輸入與非門(mén)G8的一個(gè)輸入端、第二二輸入與門(mén)G2的一個(gè)輸入端及第四二輸入與門(mén)G4的一個(gè)輸入端連接，第二 D觸發(fā)器D2的觸發(fā)信號(hào)輸入端和反相位輸出端均分別與第三二輸入與門(mén)G3的另一個(gè)輸入端和第四二輸入與門(mén)G4的另一個(gè)輸入端連接，第二 D觸發(fā)器D2的時(shí)鐘信號(hào)輸入端與第一二輸入與非門(mén)G6的輸出端連接,第二 D觸發(fā)器D2的同相位輸出端分別與第一二輸入與門(mén)Gl的另一個(gè)輸入端和第二二輸入與門(mén)G2的另一個(gè)輸入端連接,第一二輸入與門(mén)Gl的輸出端通過(guò)第一電阻Rl與第一 NPN三極管VTl的基極連接，第二二輸入與門(mén)G2的輸出端通過(guò)第二電阻R2與第二 NPN三極管VT2的基極連接，第三二輸入與門(mén)G3的輸出端通過(guò)第三電阻R3與第三NPN三極管VT3的基極連接，第四二輸入與門(mén)G4的輸出端通過(guò)第四電阻R4與第四NPN三極管VT4的基極連接，第一 NPN三極管VTl的發(fā)射極、第二 NPN三極管VT2的發(fā)射極、第三NPN三極管VT3的發(fā)射極和第四NPN三極管VT4的發(fā)射極均接地，第一 NPN三極管VTl的集電極、第二 NPN三極管VT2的集電極、第三NPN三極管VT3的集電極和第四NPN三極管VT4的集電極與四相步進(jìn)電機(jī)I的A相輸入端、B相輸入端、C相輸入端和D相輸入端對(duì)應(yīng)連接,輸入到第一 D觸發(fā)器Dl的時(shí)鐘信號(hào)輸入端和輸入到第二 D觸發(fā)器D2的時(shí)鐘信號(hào)輸入端的脈沖經(jīng)該驅(qū)動(dòng)電路后轉(zhuǎn)換成可以驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)I的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的四個(gè)脈沖信號(hào)；第五二輸入與門(mén)G5的一個(gè)輸入端接入時(shí)鐘脈沖信號(hào)CLK，第五二輸入與門(mén)G5的另一個(gè)輸入端與控制開(kāi)關(guān)K的一端連接,第五二輸入與門(mén)G5的輸出端與驅(qū)動(dòng)電路連接即與第一 D觸發(fā)器Dl的時(shí)鐘信號(hào)輸入端連接，第四二輸入與非門(mén)G9的一個(gè)輸入端與高電平輸入端連接，第四二輸入與非門(mén)G9的另一個(gè)輸入端與可變脈沖信號(hào)輸入端連接，第四二輸入與非門(mén)G9的輸出端與第二二輸入與非門(mén)G7的一個(gè)輸入端連接,第二二輸入與非門(mén)G7的另一個(gè)輸入端與驅(qū)動(dòng)電路連接即與第一 D觸發(fā)器Dl的同相位輸出端連接，第三二輸入與非門(mén)G8的一個(gè)輸入端與可變脈沖信號(hào)輸入端連接,第三二輸入與非門(mén)G8的另一個(gè)輸入端與驅(qū)動(dòng)電路連接即與第一D觸發(fā)器Dl的反相位輸出端連接，第二二輸入與非門(mén)G7的輸出端與第一二輸入與非門(mén)G6的一個(gè)輸入端連接,第三二輸入與非門(mén)G8的輸出端與第一二輸入與非門(mén)G6的另一個(gè)輸入端連接,第一二輸入與非門(mén)G6的輸出端與驅(qū)動(dòng)電路連接即與第二 D觸發(fā)器D2的時(shí)鐘信號(hào)輸入端連接，控制開(kāi)關(guān)K的另一端與可變脈沖信號(hào)輸入端連接或與高電平輸入端連接或與低電平輸入端連接，在控制電路中，可變脈沖信號(hào)輸入端接入的可變脈沖信號(hào)P與第一 D觸發(fā)器Dl的同相位輸出端和反相位輸出端反饋的脈沖經(jīng)過(guò)第五二輸入與門(mén)G5、第一二輸入與非門(mén)G6、第二二輸入與非門(mén)G7、第三二輸入與非門(mén)G8和第四二輸入與非門(mén)G9的變換后，最后輸入到第一 D觸發(fā)器Dl的時(shí)鐘信號(hào)輸入端和輸入到第二 D觸發(fā)器D2的時(shí)鐘信號(hào)輸入端，這樣在控制開(kāi)關(guān)K的控制下，調(diào)節(jié)可變脈沖信號(hào)的頻率大小，可以改變輸入到步進(jìn)電機(jī)I中的脈沖的個(gè)數(shù)，實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)I的轉(zhuǎn)軸以一定的角度來(lái)回旋轉(zhuǎn)或以“轉(zhuǎn)動(dòng)-暫停-轉(zhuǎn)動(dòng)-暫?！钡难h(huán)模式沿著一個(gè)方向轉(zhuǎn)圈即正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，在平面反射鏡2的作用下，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)激光光束運(yùn)動(dòng)軌跡的控制。
[0020]在此，四相步進(jìn)電機(jī)I如可選用工作電壓為DC5V的28BYJ-48型步進(jìn)電機(jī)；第一 D觸發(fā)器Dl和第二 D觸發(fā)器D2均可采用上升沿D觸發(fā)器或均采用下降沿D觸發(fā)器，即第一 D觸發(fā)器Dl和第二 D觸發(fā)器D2的觸發(fā)沿相同，在實(shí)際實(shí)施時(shí)如可選擇一個(gè)型號(hào)為74LS74的集成芯片，其包含兩個(gè)D觸發(fā)器，并為上升沿觸發(fā)；第一二輸入與門(mén)Gl、第二二輸入與門(mén)G2、第三二輸入與門(mén)G3、第四二輸入與門(mén)G4及第五二輸入與門(mén)G5可都選擇型號(hào)為74LS08的與門(mén)；第一二輸入與非門(mén)G6、第二二輸入與非門(mén)G7、第三二輸入與非門(mén)G8和第四二輸入與非門(mén)G9可都選擇型號(hào)為74LS00的與非門(mén)；第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3及第四電阻R4可都選擇阻值為Ik歐姆的電阻；第一 NPN三極管VTl、第二 NPN三極管VT2、第三NPN三極管VT3和第四NPN三極管VT4均采用9013三極管；要求第五二輸入與門(mén)G5的一個(gè)輸入端接入的時(shí)鐘脈沖信號(hào)CLK的頻率合適，即選擇能使步進(jìn)電機(jī)I正常工作的頻率，例如當(dāng)選擇工作電壓為DC5V的28BYJ-48型步進(jìn)電機(jī)時(shí)，時(shí)鐘脈沖信號(hào)CLK的頻率可以選擇500HZ左右；可變脈沖信號(hào)輸入端接入可變脈沖信號(hào)P，并要求可變脈沖信號(hào)P的頻率范圍可選擇一個(gè)較小的頻率范圍，例如當(dāng)選擇工作電壓為DC5V的28BYJ-48型步進(jìn)電機(jī)時(shí)，可變脈沖信號(hào)P的頻率范圍可以選擇為O?4HZ，高電平輸入端接入的高電平及低電平輸入端接入的低電平視具體的控制電路而定，如控制電路中采用型號(hào)為74LS08的與門(mén)和型號(hào)為74LS00的與非門(mén)時(shí)，高電平輸入端接入+5V電壓，低電平輸入端接地。
[0021]本實(shí)用新型的激光光束運(yùn)動(dòng)軌跡控制系統(tǒng)的工作過(guò)程為:
[0022]將控制開(kāi)關(guān)K置于可變脈沖信號(hào)輸入端時(shí)，該系統(tǒng)開(kāi)始工作，第一 D觸發(fā)器Dl的時(shí)鐘信號(hào)輸入端輸入的脈沖信號(hào)為時(shí)鐘脈沖信號(hào)CLK和可變脈沖信號(hào)P經(jīng)過(guò)第五二輸入與門(mén)G5后得到的脈沖信號(hào)，該脈沖信號(hào)為適合于步進(jìn)電機(jī)I工作的脈沖，當(dāng)可變脈沖信號(hào)P為高電平時(shí)，如果時(shí)鐘脈沖信號(hào)CLK為高電平，則輸入到第一 D觸發(fā)器Dl的時(shí)鐘信號(hào)輸入端的脈沖為高電平，此時(shí)若輸入到第二 D觸發(fā)器D2的時(shí)鐘信號(hào)輸入端的脈沖為高電平，那么步進(jìn)電機(jī)I的轉(zhuǎn)軸正向轉(zhuǎn)動(dòng)，若輸入到第二 D觸發(fā)器D2的時(shí)鐘信號(hào)輸入端的脈沖為低電平，那么步進(jìn)電機(jī)I的轉(zhuǎn)軸反向轉(zhuǎn)動(dòng)；如果時(shí)鐘脈沖信號(hào)CLK為低電平，則輸入到第一 D觸發(fā)器Dl的時(shí)鐘信號(hào)輸入端的脈沖為低電平，步進(jìn)電機(jī)I的轉(zhuǎn)軸暫停。當(dāng)可變脈沖信號(hào)P為低電平時(shí)，輸入到第一 D觸發(fā)器Dl的時(shí)鐘信號(hào)輸入端的脈沖為低電平,步進(jìn)電機(jī)I暫停。因?yàn)榭勺兠}沖信號(hào)P為周期性信號(hào)，因此步進(jìn)電機(jī)I的轉(zhuǎn)軸以“轉(zhuǎn)動(dòng)-暫停-轉(zhuǎn)動(dòng)-暫?！钡难h(huán)模式沿著一個(gè)方向轉(zhuǎn)圈，同時(shí)調(diào)節(jié)可變脈沖信號(hào)的頻率大小，脈沖周期會(huì)發(fā)生變化，這樣輸入到步進(jìn)電機(jī)I的脈沖個(gè)數(shù)會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致步進(jìn)電機(jī)I的轉(zhuǎn)軸可以在某一點(diǎn)暫停，最終步進(jìn)電機(jī)I實(shí)現(xiàn)暫停點(diǎn)自定并且以“轉(zhuǎn)動(dòng)-暫停-轉(zhuǎn)動(dòng)-暫停”的循環(huán)模式沿著一個(gè)方向轉(zhuǎn)圈，同時(shí)借助平面反射鏡2改變氦氖激光器3發(fā)射出的激光光束入射到平面反射鏡2的入射角，從而改變平面反射鏡2反射出的激光光束的路徑,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)激光光束運(yùn)動(dòng)軌跡的一種控制。
[0023]將控制開(kāi)關(guān)K置于高電平輸入端時(shí)，該系統(tǒng)開(kāi)始工作，第一 D觸發(fā)器Dl的時(shí)鐘信號(hào)輸入端輸入的脈沖信號(hào)為時(shí)鐘脈沖信號(hào)CLK,第二 D觸發(fā)器D2的時(shí)鐘信號(hào)輸入端輸入的脈沖信號(hào)為可變脈沖信號(hào)P經(jīng)過(guò)四個(gè)與非門(mén)后得到的脈沖信號(hào)，該脈沖信號(hào)為適合于步進(jìn)電機(jī)I工作的脈沖，當(dāng)可變脈沖信號(hào)P為高電平時(shí)，步進(jìn)電機(jī)I的轉(zhuǎn)軸正轉(zhuǎn)，當(dāng)可變脈沖信號(hào)P為低電平時(shí)，步進(jìn)電機(jī)I的轉(zhuǎn)軸反轉(zhuǎn)。因?yàn)榭勺兠}沖信號(hào)P為周期性信號(hào)，因此步進(jìn)電機(jī)I的轉(zhuǎn)軸來(lái)回旋轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)可變脈沖信號(hào)P的頻率大小，脈沖周期會(huì)發(fā)生變化，輸入到步進(jìn)電機(jī)I的脈沖個(gè)數(shù)也會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致步進(jìn)電機(jī)I的轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)角度發(fā)生變化，最終步進(jìn)電機(jī)I以一定的角度來(lái)回旋轉(zhuǎn)，并且由于輸入給步進(jìn)電機(jī)I的脈沖信號(hào)會(huì)存在錯(cuò)位，因此步進(jìn)電機(jī)I的轉(zhuǎn)軸往回轉(zhuǎn)時(shí)并沒(méi)有轉(zhuǎn)回到原點(diǎn)，這樣步進(jìn)電機(jī)I的轉(zhuǎn)軸在來(lái)回旋轉(zhuǎn)的同時(shí)沿一個(gè)方向在向前移動(dòng)，同時(shí)借助平面反射鏡2改變氦氖激光器3發(fā)射出的激光光束入射到平面反射鏡2的入射角，從而改變平面反射鏡2反射出的激光光束的路徑,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)激光光束運(yùn)動(dòng)軌跡的一種控制。
[0024]將控制開(kāi)關(guān)K置于低電平輸入端時(shí)，輸入到第一 D觸發(fā)器Dl的時(shí)鐘信號(hào)輸入端的脈沖信號(hào)始終為低電平，步進(jìn)電機(jī)I停止工作。
[0025]利用該系統(tǒng)雖然可以實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸360度旋轉(zhuǎn)，但是由于平面反射鏡的原因，實(shí)際激光光束運(yùn)動(dòng)軌跡的工作范圍只能在O到180度之間。
【權(quán)利要求】
1.一種激光光束運(yùn)動(dòng)軌跡控制系統(tǒng)，其特征在于包括由步進(jìn)電機(jī)和平面反射鏡組成的反射裝置、用于驅(qū)動(dòng)所述的步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路及用于控制所述的驅(qū)動(dòng)電路的控制電路，所述的平面反射鏡固定于所述的步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上，且所述的平面反射鏡的反射面與所述的步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸平行，外部的激光器發(fā)射出的激光光束照射于所述的平面反射鏡上由所述的平面反射鏡反射，所述的控制電路具有一個(gè)控制開(kāi)關(guān)及一個(gè)可變脈沖信號(hào)輸入端、一個(gè)高電平輸入端和一個(gè)低電平輸入端，所述的控制開(kāi)關(guān)與所述的可變脈沖信號(hào)輸入端連接時(shí)，所述的控制電路控制所述的驅(qū)動(dòng)電路輸出脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述的步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)所述的平面反射鏡以“轉(zhuǎn)動(dòng)-暫停-轉(zhuǎn)動(dòng)-暫?！钡难h(huán)模式沿著一個(gè)方向轉(zhuǎn)圈，以改變外部的激光器發(fā)射出的激光光束入射到所述的平面反射鏡的入射角，從而改變所述的平面反射鏡反射出的激光光束的路徑；所述的控制開(kāi)關(guān)與所述的高電平輸入端連接時(shí)，所述的控制電路控制所述的驅(qū)動(dòng)電路輸出脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述的步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)所述的平面反射鏡來(lái)回旋轉(zhuǎn)，以改變外部的激光器發(fā)射出的激光光束入射到所述的平面反射鏡的入射角，從而改變所述的平面反射鏡反射出的激光光束的路徑；所述的控制開(kāi)關(guān)與所述的低電平輸入端連接時(shí)，所述的步進(jìn)電機(jī)停止工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光光束運(yùn)動(dòng)軌跡控制系統(tǒng)，其特征在于所述的控制電路由第五二輸入與門(mén)、第一二輸入與非門(mén)、第二二輸入與非門(mén)、第三二輸入與非門(mén)和第四二輸入與非門(mén)組成，所述的第五二輸入與門(mén)的一個(gè)輸入端接入時(shí)鐘脈沖信號(hào)，所述的第五二輸入與門(mén)的另一個(gè)輸入端與所述的控制開(kāi)關(guān)的一端連接，所述的第五二輸入與門(mén)的輸出端與所述的驅(qū)動(dòng)電路連接，所述的第四二輸入與非門(mén)的一個(gè)輸入端與所述的高電平輸入端連接，所述的第四二輸入與非門(mén)的另一個(gè)輸入端與所述的可變脈沖信號(hào)輸入端連接，所述的第四二輸入與非門(mén)的輸出端與所述的第二二輸入與非門(mén)的一個(gè)輸入端連接，所述的第二二輸入與非門(mén)的另一個(gè)輸入端與所述的驅(qū)動(dòng)電路連接，所述的第三二輸入與非門(mén)的一個(gè)輸入端與所述的可變脈沖信號(hào)輸入端連接，所述的第三二輸入與非門(mén)的另一個(gè)輸入端與所述的驅(qū)動(dòng)電路連接，所述的第二二輸入與非門(mén)的輸出端與所述的第一二輸入與非門(mén)的一個(gè)輸入端連接，所述的第三二輸入與非門(mén)的輸出端與所述的第一二輸入與非門(mén)的另一個(gè)輸入端連接，所述的第一二輸入與非門(mén)的輸出端與所述的驅(qū)動(dòng)電路連接，所述的控制開(kāi)關(guān)的另一端與所述的可變脈沖信號(hào)輸入端連接或與所述的高電平輸入端連接或與所述的低電平輸入端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種激光光束運(yùn)動(dòng)軌跡控制系統(tǒng)，其特征在于所述的控制開(kāi)關(guān)與所述的可變脈沖信號(hào)輸入端連接時(shí)，所述的步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸暫停的位置由所述的可變脈沖信號(hào)輸入端接入的可變脈沖信號(hào)的頻率決定；所述的控制開(kāi)關(guān)與所述的高電平輸入端連接時(shí)，所述的步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸來(lái)回旋轉(zhuǎn)的角度由所述的可變脈沖信號(hào)輸入端接入的可變脈沖信號(hào)的頻率決定。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種激光光束運(yùn)動(dòng)軌跡控制系統(tǒng)，其特征在于所述的步進(jìn)電機(jī)選用四相步進(jìn)電機(jī)；所述的驅(qū)動(dòng)電路由第一 D觸發(fā)器、第二 D觸發(fā)器、第一二輸入與門(mén)、第二二輸入與門(mén)、第三二輸入與門(mén)、第四二輸入與門(mén)、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第一 NPN三極管、第二 NPN三極管、第三NPN三極管和第四NPN三極管組成；所述的第一D觸發(fā)器的觸發(fā)信號(hào)輸入端與所述的第三二輸入與非門(mén)的一個(gè)輸入端連接，所述的第一 D觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)輸入端與所述的第五二輸入與門(mén)的輸出端連接，所述的第一 D觸發(fā)器的同相位輸出端分別與所述的第二二輸入與非門(mén)的一個(gè)輸入端、所述的第一二輸入與門(mén)的一個(gè)輸入端及所述的第三二輸入與門(mén)的一個(gè)輸入端連接，所述的第一 D觸發(fā)器的反相位輸出端分別與所述的第三二輸入與非門(mén)的一個(gè)輸入端、所述的第二二輸入與門(mén)的一個(gè)輸入端及所述的第四二輸入與門(mén)的一個(gè)輸入端連接，所述的第二 D觸發(fā)器的觸發(fā)信號(hào)輸入端和反相位輸出端均分別與所述的第三二輸入與門(mén)的另一個(gè)輸入端和所述的第四二輸入與門(mén)的另一個(gè)輸入端連接，所述的第二 D觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)輸入端與所述的第一二輸入與非門(mén)的輸出端連接，所述的第二 D觸發(fā)器的同相位輸出端分別與所述的第一二輸入與門(mén)的另一個(gè)輸入端和所述的第二二輸入與門(mén)的另一個(gè)輸入端連接，所述的第一二輸入與門(mén)的輸出端通過(guò)所述的第一電阻與所述的第一 NPN三極管的基極連接，所述的第二二輸入與門(mén)的輸出端通過(guò)所述的第二電阻與所述的第二 NPN三極管的基極連接，所述的第三二輸入與門(mén)的輸出端通過(guò)所述的第三電阻與所述的第三NPN三極管的基極連接，所述的第四二輸入與門(mén)的輸出端通過(guò)所述的第四電阻與所述的第四NPN三極管的基極連接，所述的第一 NPN三極管的發(fā)射極、所述的第二 NPN三極管的發(fā)射極、所述的第三NPN三極管的發(fā)射極和所述的第四NPN三極管的發(fā)射極均接地，所述的第一 NPN三極管的集電極、所述的第二 NPN三極管的集電極、所述的第三NPN三極管的集電極和所述的第四NPN三極管的集電極與所述的四相步進(jìn)電機(jī)的A相輸入端、B相輸入端、C相輸入端和D相輸入端對(duì)應(yīng)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種激光光束運(yùn)動(dòng)軌跡控制系統(tǒng)，其特征在于所述的第一 D觸發(fā)器和所述的第二 D觸發(fā)器均為上升沿D觸發(fā)器，或均為下降沿D觸發(fā)器。
【文檔編號(hào)】G02B26/08GK204143062SQ201420462970
【公開(kāi)日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年8月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月15日
【發(fā)明者】張沛, 陶衛(wèi)東, 沈王進(jìn), 何如雙 申請(qǐng)人:寧波大學(xué)