护套跳动量光检测系统 【技术领域】
本发明涉及光检测技术领域，尤其涉及一种利用光的镜面反射检测护套跳动量的方法。
背景技术
护套被安装在磁辊的两端，它是激光打印机硒鼓的关键器件之一。在护套的制造和硒鼓的组装中常出现护套圆度不够或护套壁厚薄不均匀问题。这两种情况都将导致护套转动时的跳动量时大时小，这将直接影响磁辊与感光鼓间隙的大小，进而会导致印品色密度分布不均匀。
目前通常使用跳表直接测量护套的跳动量。该方有两个个明显的缺点：一是跳表指针转动范围小，测量精度不易提高；二是容易给护套带来划痕，给硒鼓制造质量带来潜在隐患。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种护套跳动量光检测系统，该检测系统可利用镜面反射原理测量护套的跳动量。
本发明的技术方案为：该护套跳动量检测系统包括激光单元、光屏单元、平面反射镜、支架单元和铰链5个部分；激光单元、光屏单元铰链安装在支架单元上，平面反射镜的一端固定在铰链上。激光单元包括半导体激光器、凹透镜、凸透镜、柱形圆筒、圆筒底座和定位磁铁，其中凹透镜的虚焦点F1′与凸透镜的焦点F2重合，该结构能有效缩短激光单元的长度，并使激光器射出的高斯光束变为平行光束从而减小测量误差。
光屏单元由光屏、刻度线、矩形孔、夹具、螺栓、滑槽组成光屏是一块带均匀刻度的长条透明板，由夹具和螺栓固定在滑槽上，刻度线和矩形孔均在光屏上，光屏由夹具夹住，夹具上开有螺孔，夹具的底座在滑槽内，通过调整螺栓可将光屏固定在滑槽上的任意位置。光屏中心位置没有墨线便于激光束垂直穿过，0刻度值在光屏的中心，其它刻度线以0刻度值为中心左右对称分布，中心位置的旁边设置有矩形孔便于直尺穿过。一方面可以让穿过光屏的激光束投射到平面反射镜上，另一方面可以测定从平面反射镜反射到光屏上的光点的位置进而推算出护套的跳动量。
平面反射镜是由硬质金属抛光而成的薄细长条型平面反射镜，这种硬质金属通常为铍，因为它形变量小引入的系统测量误差小。该平面反射镜的一端通过铰链固定在铰链支架横梁上，它靠重力压附在待测护套上。铰链支架横梁的直径与铰链内径相当，铰链和铰链支架横梁的接触面十分光滑，当护套转动时，平面反射镜和铰链均以铰链支架横梁的轴心为轴上下自由摆动。
支架单元由支架底座、光源支架立板、三维调节平台、刻度尺、护套支架立柱、护套支架横梁、铰链支架立柱、铰链支架横梁组成。其中光源支架立板、护套支架立柱、铰链支架立柱安装在支架底座上，三维调节平台、刻度尺固定在光源支架立板上，护套支架横梁是护套支架立柱上水平安装的金属圆柱，铰链支架横梁是铰链支架立柱上水平安装的金属圆柱。
光源支架立板用来安装三维调节平台、刻度尺、激光单元和光屏单元。护套支架横梁用来安装待测护套，护套支架横梁的直径要与标准护套的内径相当。刻度尺用来测量光屏与激光束在平面反射镜上的入射点之间的距离，铰链支架横梁用来安装带平面反射镜的铰链。
由于光屏可以在滑槽上上下移动，所以该系统的测量精度可以调节。
下面结合附图对本发明作详细描述：
【附图说明】
图1、护套跳动量测量系统示意图
图2、激光单元内部结构示意图
图3、平行光管构造特点示意图
图4、光屏单元结构示意图
图5、平面反射镜安装示意图
图6、支架单元结构示意图
图7、护套跳动量光测量原理图
图中：1、激光单元，2、光屏单元，3、平面反射镜，4、铰链，5、待测护套，6、支架单元，11、半导体连续激光器，12、凹透镜，13、凸透镜，14、柱形圆筒，15、圆筒底座，16、定位磁铁，21、光屏，211、刻度线，212、矩形孔，22、光屏夹具，23、定位螺栓，24、滑槽，61、支架底座，621、光源支架平板，622、三维调节平台，623、刻度尺，631、护套支架立柱，632、护套支架横梁，641、铰链支架立柱，642、铰链支架横梁，71、入射光线，72、反射光线，73、入射光线与平面反射镜的交点，74、反射光线与光屏的交点，75、平面反射镜与待测护套的接触点。
如图1所示，三维调节平台622和滑槽24用螺钉固定在光源支架立板621上，光屏21固定在夹具22上，夹具22通过螺栓23固定在滑槽24上，刻度尺623上端附着在三维调节平台622上，刻度尺623下端从光屏21上的矩形孔212中穿过。
如图2所示，激光单元1包括半导体激光器11、凹透镜12、凸透镜13、柱形圆筒14、圆筒底座15和定位磁铁16。半导体激光器11、凹透镜12和凸透镜13位于柱形圆筒14的内部，激光单元1通过圆筒底座15上的定位磁铁16吸附在铁质三维调节台622上。
如图5所示，待测护套套在护套支架立柱横梁632上，铰链4安装在铰链支架横梁642上，平面反射镜3固定在铰链4上。
护套跳动量测量原理如图7所示：平面反射镜事先调整为水平状态，然后将待测护套套在护套支架立柱横梁632上，设此时平面反射镜3与水平方向形成的夹角为δ，反射光线72与入射光线71形成的夹角为β，反射光线72与光屏21的交点74偏离光屏中心(0刻度值)的距离为a，入射光线71在平面反射镜3上的入射点73到光屏21中心的距离为b，平面反射镜3与护套5接触点75到铰链4轴心的距离为c，那么
由光的反射定律可知
β＝2δ (1)
由三角形的知识可知
tgβ＝a/b (2)
所以
δ=12arctan(ab)---(3)]]>
护套转动时，δ也在不断变化，设护套转动到某位置时的跳动量为它可用下式求得
▿l=c2arctan(ab)---(4)]]>
【具体实施方式】
上下调节铰链支架立柱641使压在护套支架横梁632上的平面反射镜3水平。
将待测护套5套在护套支架横梁632上，平面反射镜3压在待测护套5上，开启激光器电源开关，让从半导体激光器11出来激光束经平行光管12得到准直激光。调节三维平台622上的竖直旋钮和水平旋钮使穿过光屏21中心的激光束竖直向下投射到平面反射镜3上。
转动护套5，反射光线72与光屏21地交点74将偏离光屏中心一段距离。这一距离可以通过光屏21上的刻度线211直接读出，再通过刻度尺623读出激光束在平面反射镜3上的入射点73与光屏中心的距离，利用光的反射定律和数学公式(4)可以推导出护套5转动到某位置时的跳动量。
为了提高检测精度可向激光单元1方向移动光屏21，这样可以增大a、b减小测量误差。