激光三维扫描测量设备的光纤光路系统的制作方法

本技术大体涉及智能制造装备产业领域，具体涉及一种激光三维扫描测量设备的光纤光路系统。

背景技术：

1、激光雷达技术具有测距测速算法简单、对发射机的功率要求较低、回波信号不存在距离盲区以及能够获得更高的距离分辨率及速度分辨率等特点，因而其能够很好地解决前述问题以更好地对大尺寸工件进行检测。

2、现有的激光雷达设备通常具有可俯仰旋转、水平旋转运动功能的双轴转台(即运动平台)，其中光路在俯仰方向的偏转通常采用反射镜方式，即将光路系统全部安装放置在底座上，测量光束和指示光束经过聚焦组件后垂直向上发射并最终经由俯仰轴上的旋转反射镜反射聚焦到样品表面以进行测量。这种激光雷达设备可以实现光路系统与运动平台的分离，从而能够减少运动平台的震动对光路的影响，由此能够减少测量中的干扰，同时可以单独对光路系统进行密封保护或者恒温恒湿控制，减小环境变化对光路系统的影响。

3、然而，上述现有技术中，由于激光雷达设备采用反射镜方式进行光路折射或反射(即引导光束)，而反射镜的保偏效果会直接影响到测量信号的稳定性和信噪比，因此整个光路系统需要进行保偏，即需要保证反射镜在大角度范围内实现保偏反射，这对于反射镜的加工要求非常高，供应链难以达到这样的加工要求。另外，将整个光路系统、聚焦组件等结构放置在底座内会使得激光雷达设备的底座体积大、重量大且结构不紧凑，在操作激光雷达设备时存在诸多不便。

技术实现思路

1、本实用新型有鉴于上述现有技术的状况而完成，其目的在于提供一种能够提高设备的轻量化程度、结构的紧凑性和测量精度的抗干扰性的激光三维扫描测量设备的光纤光路系统。

2、为此，本实用新型提供一种激光三维扫描测量设备的光纤光路系统，所述激光三维扫描测量设备包括基座、设置于所述基座的第一旋转部、设置于所述第一旋转部的第二旋转部、以及设置于所述第二旋转部的光束偏转主体，所述光束偏转主体包括测量干涉仪，所述光纤光路系统设置于所述基座，所述光纤光路系统包括激光光源，所述测量干涉仪与所述激光光源通过保偏光纤进行连接，保偏光纤依次经过所述基座、所述第一旋转部和所述第二旋转部以将测量光束从所述激光光源引导至所述测量干涉仪。

3、在本实用新型中，设置于基座的光纤光路系统中，激光光源发出激光束经过光纤光路系统内部保偏光纤传播获得测量光束，将测量光束从基座引导至设置于第二旋转部的光束偏转主体的测量干涉仪，由此形成光纤光路。在这种情况下，能够通过光纤光路代替现有的反射镜式光路方案对测量光束进行引导以便于完成测量工作；另外，采用设置于第二旋转部的光束偏转主体相较于现有的反射镜式光路方案，其对空间的适应性较高，能够便于优化激光三维扫描测量设备的结构布置并提高激光三维扫描测量设备的轻量化程度和结构的紧凑性；另外，测量干涉仪能够将测量信号与本振信号形成共模信号以通过差分形式减少设备在旋转时形成的震动和光纤拉扯以及温度变化等因素对测量精度的影响，也即能够提高测量的抗干扰性，提高测量精度。

4、另外，根据本实用新型所涉及的激光三维扫描测量设备，可选地，所述光纤光路系统还包括辅助干涉仪，所述辅助干涉仪用于实现所述激光光源的非线性校正。在这种情况下，通过对激光光源进行线性补偿，即通过辅助干涉仪对激光光源进行非线性校正，从而提升测量激光的调频线性度，能够提升测量光束的稳定性，由此能够提升测量的精确性。

5、另外，根据本实用新型所涉及的激光三维扫描测量设备，可选地，所述光纤光路系统还包括光纤耦合组件，所述光纤耦合组件用于实现所述测量光束的分束或合束。在这种情况下，通过光纤耦合组件能够更好地将测量光束或其他辅助光束引导至特定的组件中。

6、另外，根据本实用新型所涉及的激光三维扫描测量设备，可选地，所述光纤光路系统还包括指示光源，所述指示光源用于产生指示光束以指示所述目标，所述指示光束经保偏光纤引导并经所述光纤耦合组件耦合至所述光纤光路系统。在这种情况下，通过光纤耦合组件将测量光束和指示光束(即辅助光束)进行合束后使指示光束和测量光束同步在一个光路中能够便于通过指示光束辨别测量光束是否对准目标。

7、另外，根据本实用新型所涉及的激光三维扫描测量设备，可选地，所述测量干涉仪包括部分反射组件，所述部分反射组件将所述测量光束分为第一光束和第二光束，所述第一光束经由所述部分反射组件透射至所述目标并被所述目标反射以形成第一反射光束，所述第二光束为所述测量光束经由所述部分反射组件反射以获得的光束。在这种情况下，能够使得第一反射光束和第二光束共用一个光纤光路，部分反射组件和目标能够组成“法布里-珀罗”(f-p)干涉仪以使得第一反射光束和第二光束在一个光纤光路中发生干涉，由此能够在后续利用第一反射光束和第二光束在光纤光路中的干涉结果获得目标的距离，同时还能够基于“法布里-珀罗”(f-p)仪的特点将第一反射光束和第二光束形成共模信号以便于后续通过差分形式减少旋转震动、温度变化等环境干扰对测量精度的影响。

8、另外，根据本实用新型所涉及的激光三维扫描测量设备，可选地，所述光纤光路系统还包括探测组件，所述光纤耦合组件利用保偏光纤形成光纤光路以将所述测量光束从所述基座引导至所述部分反射组件，并且所述光纤耦合组件将所述第一反射光束和所述第二光束引导至所述探测组件。在这种情况下，由于光纤光路结构简单、空间占用程度小，能够减少激光三维扫描测量设备的体积，优化设备结构，由此能够使激光三维扫描测量设备实现轻量化和结构紧凑的效果。

9、另外，根据本实用新型所涉及的激光三维扫描测量设备，可选地，所述光纤耦合组件包括保偏光纤偏振分束器，所述保偏光纤偏振分束器设置于所述光纤光路中且位于所述激光光源和所述部分反射组件之间。在这种情况下，通过采用保偏光纤偏振分束器能够将激光光源射出的测量光束分离为例如功率分别为5％和95％的光束。

10、另外，根据本实用新型所涉及的激光三维扫描测量设备，可选地，所述光纤耦合组件包括保偏光纤波分复用器，所述保偏光纤波分复用器设置于所述光纤光路中且位于所述激光光源和所述部分反射组件之间。在这种情况下，能够将已被分离的测量光束或其他光束(例如指示光束)引入光纤光路中，例如引入指示光束时，指示光束和测量光束一起发射到目标，由此能够便于通过指示光束判断目标的测量区域是否准确。

11、另外，根据本实用新型所涉及的激光三维扫描测量设备，可选地，所述光纤耦合组件包括保偏光纤环形器，所述保偏光纤环形器设置于所述光纤光路中且位于所述激光光源和所述部分反射组件之间。在这种情况下，能够将光纤光路中的特定光束引导至特定的部件中，例如能够将激光光源射出的测量光束准确引导至部分反射组件，或能够将反射回的第一反射光束或第二光束准确地引导至光电探测器中，由此能够进一步简化光纤光路系统，提升设备结构的紧凑程度。

12、另外，根据本实用新型所涉及的激光三维扫描测量设备，可选地，所述保偏光纤偏振分束器、所述保偏光纤环形器以及所述保偏光纤波分复用器依次设置于所述光纤光路中。在这种情况下，最先分束获得的测量光束能够在辅助干涉仪中进行检测以获得更准确的检测结果，最后通过保偏光纤波分复用器引入的指示光束能够减少指示光束在较长的光纤光路中的能量损耗，保偏光纤环形器在保偏光纤偏振分束器之后能够便于简化光纤光路。

13、根据本实用新型，能够提供一种能够提高设备的轻量化程度、结构的紧凑性和测量精度的抗干扰性的激光三维扫描测量设备的光纤光路系统。