本發(fā)明涉及一種光學(xué)掃描裝置，具體涉及一種采用非圓齒輪驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)棱鏡裝置，屬于精密光學(xué)掃描領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在精密光學(xué)掃描領(lǐng)域，旋轉(zhuǎn)棱鏡裝置具有廣泛的用途，可以精確地實(shí)現(xiàn)目標(biāo)區(qū)域的掃描、被測(cè)對(duì)象的跟蹤、光路的對(duì)準(zhǔn)以及光束指向誤差的補(bǔ)償修正等。但是旋轉(zhuǎn)棱鏡的轉(zhuǎn)角和掃描光束的偏轉(zhuǎn)角之間通常存在復(fù)雜的非線性關(guān)系，為旋轉(zhuǎn)棱鏡的運(yùn)動(dòng)控制帶來(lái)難度。精確控制棱鏡的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、保證動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)棱鏡轉(zhuǎn)角的實(shí)時(shí)性，是提高旋轉(zhuǎn)棱鏡系統(tǒng)性能的關(guān)鍵。

以下在先技術(shù)給出了幾種旋轉(zhuǎn)棱鏡裝置的結(jié)構(gòu)形式。

在先技術(shù)（祖繼峰等專利，申請(qǐng)?zhí)枺?3129234.8，申請(qǐng)日2003年6月13日“衛(wèi)星軌跡光學(xué)模擬裝置”）提出電機(jī)組配合齒輪傳動(dòng)的方案實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)雙棱鏡的不同運(yùn)動(dòng)匹配模式，以模擬衛(wèi)星間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡。但是復(fù)雜的電機(jī)組合與控制系統(tǒng)對(duì)驅(qū)動(dòng)精度的影響較大，并帶來(lái)空間布置的難題。

在先技術(shù)（Anhu Li, et al., “Laser coarse-fine coupling scanning method by steering double prisms”, Applied Optics, 2012, 51(3): 356-364）提出將兩個(gè)力矩電機(jī)分別與雙棱鏡鏡筒耦合，直接驅(qū)動(dòng)雙棱鏡旋轉(zhuǎn)以實(shí)現(xiàn)折射光束的粗掃描；并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)嵌套牽連式偏擺機(jī)構(gòu)，通過(guò)雙棱鏡的正交偏擺運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)光束的精掃描。但是采用力矩電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)棱鏡旋轉(zhuǎn)的方案存在力矩波動(dòng)、齒槽效應(yīng)以及電機(jī)定制成本較高的問(wèn)題。

在先技術(shù)（李安虎專利，申請(qǐng)?zhí)枺?01210439061.9，申請(qǐng)日2012年11月7日“實(shí)現(xiàn)粗精兩級(jí)掃描的棱鏡機(jī)械裝置”）利用旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)傳遞動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)棱鏡及內(nèi)外鏡框總成的全圓周旋轉(zhuǎn)，表現(xiàn)出傳動(dòng)比大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊等優(yōu)點(diǎn)。但是蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)存在嚙合間隙，由此導(dǎo)致的回程誤差難以消除。

在先技術(shù)（李安虎等專利，申請(qǐng)?zhí)枺?01310072421.0，申請(qǐng)日2013年3月7日“同步帶驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)棱鏡裝置”）采用同步帶機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)大口徑棱鏡旋轉(zhuǎn)，具有傳動(dòng)比準(zhǔn)確、噪音小、結(jié)構(gòu)緊湊、布置靈活等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也容易出現(xiàn)材料老化、疲勞磨損和爬齒、跳齒等現(xiàn)象。

上述幾種旋轉(zhuǎn)棱鏡裝置的共同特點(diǎn)是需要根據(jù)不同的掃描軌跡制定復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制策略，仍然具有跟蹤精度和實(shí)時(shí)性方面的不足，不能高效地解決旋轉(zhuǎn)棱鏡系統(tǒng)的非線性控制問(wèn)題。

在先技術(shù)（李安虎等專利，申請(qǐng)?zhí)枺?01210375722.6，申請(qǐng)日2012年10月8日“采用凸輪驅(qū)動(dòng)的擺鏡機(jī)構(gòu)”）提出采用凸輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)棱鏡偏擺，將偏擺棱鏡的非線性控制轉(zhuǎn)化到驅(qū)動(dòng)凸輪的輪廓曲線設(shè)計(jì)上，從而簡(jiǎn)化偏擺棱鏡的非線性控制策略。但是該發(fā)明的應(yīng)用范圍僅限于偏擺棱鏡，無(wú)法驅(qū)動(dòng)棱鏡實(shí)現(xiàn)全圓周旋轉(zhuǎn)；且凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)和加工難度較大，其誤差將直接影響棱鏡的偏擺精度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種采用非圓齒輪驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)棱鏡裝置，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的勻速轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)光束的高精度非線性偏轉(zhuǎn)規(guī)律，以克服上述在先技術(shù)的不足之處。

本發(fā)明提出的非圓齒輪驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)棱鏡裝置，由棱鏡與鏡框總成、傳動(dòng)系統(tǒng)和機(jī)座組件組成，其中：

所述棱鏡與鏡框總成包括鏡框4、棱鏡墊圈5、楔形棱鏡6、橡膠墊塊7、棱鏡擋圈29和楔形擋圈30；楔形棱鏡6安裝于鏡框4內(nèi)，其平面?zhèn)扰c鏡框4的內(nèi)臺(tái)階之間布置棱鏡墊圈5，起保護(hù)楔形棱鏡6和減隔震作用，其楔面?zhèn)扰c楔形擋圈30的楔面?zhèn)戎g布置一組橡膠墊塊7，起保護(hù)楔形棱鏡6和減隔震作用；楔形擋圈30的軸向位置通過(guò)與其平面?zhèn)冉佑|的棱鏡擋圈29固定；棱鏡擋圈29與鏡框4之間采用螺釘連接；鏡框4的凸緣與從動(dòng)圓齒輪8之間通過(guò)周向均布的螺釘連接；

所述的傳動(dòng)系統(tǒng)包括旋轉(zhuǎn)電機(jī)15、旋轉(zhuǎn)編碼器23、電機(jī)支座14、旋轉(zhuǎn)編碼器支座20、第一聯(lián)軸器16、第二聯(lián)軸器22、主動(dòng)軸18、從動(dòng)軸11、主動(dòng)非圓齒輪19、從動(dòng)非圓齒輪27、主動(dòng)圓齒輪9和從動(dòng)圓齒輪8；旋轉(zhuǎn)電機(jī)15通過(guò)螺釘安裝于電機(jī)支座14上；電機(jī)支座14通過(guò)螺釘安裝于基座1上；旋轉(zhuǎn)電機(jī)15的電機(jī)軸與主動(dòng)軸18的外伸端之間采用第一聯(lián)軸器16連接；主動(dòng)軸18另一側(cè)的外伸端通過(guò)第二聯(lián)軸器22與旋轉(zhuǎn)編碼器23連接；旋轉(zhuǎn)編碼器23通過(guò)螺釘固定于機(jī)座鑲塊32上；主動(dòng)非圓齒輪19采用鍵連接安裝于主動(dòng)軸18的中部軸身，并與通過(guò)鍵連接安裝在從動(dòng)軸11上的從動(dòng)非圓齒輪27相互嚙合；主動(dòng)圓齒輪9采用鍵連接固定于從動(dòng)軸11的軸身，并與安裝在鏡框4上的從動(dòng)圓齒輪8相互嚙合；

所述機(jī)座組件包括機(jī)座1、第一軸承擋圈2、第二軸承擋圈28、第一軸承端蓋12、第二軸承端蓋13、第三軸承端蓋21、第四軸承端蓋25、機(jī)座鑲塊32、第一滾動(dòng)軸承3、第二滾動(dòng)軸承10、第三滾動(dòng)軸承17、第四滾動(dòng)軸承24、第五滾動(dòng)軸承26和第六滾動(dòng)軸承31；機(jī)座1和機(jī)座鑲塊32采用螺釘聯(lián)接，兩者共同構(gòu)成一個(gè)相對(duì)封閉的內(nèi)部空間；棱鏡與鏡框總成通過(guò)第一滾動(dòng)軸承3和第六滾動(dòng)軸承31支撐，安裝于所述的內(nèi)部空間中；所述傳動(dòng)系統(tǒng)通過(guò)第二滾動(dòng)軸承10、第三滾動(dòng)軸承17、第四滾動(dòng)軸承24和第五滾動(dòng)軸承26支撐，安裝于所述的內(nèi)部空間內(nèi)；第一滾動(dòng)軸承3通過(guò)第一軸承擋圈2、機(jī)座1的內(nèi)臺(tái)階以及鏡框4的軸肩定位；第六滾動(dòng)軸承31通過(guò)機(jī)座鑲塊32的內(nèi)臺(tái)階、第二軸承擋圈28以及鏡框4的軸肩定位；第二滾動(dòng)軸承10通過(guò)第一軸承端蓋12、機(jī)座1的內(nèi)臺(tái)階以及從動(dòng)軸11的軸肩定位；第三滾動(dòng)軸承17通過(guò)第二軸承端蓋13、機(jī)座1的內(nèi)臺(tái)階以及主動(dòng)軸18的軸肩定位；第四滾動(dòng)軸承24通過(guò)機(jī)座鑲塊32的內(nèi)臺(tái)階、第三軸承端蓋21以及主動(dòng)軸18的軸肩定位；第五滾動(dòng)軸承26通過(guò)機(jī)座鑲塊32的內(nèi)臺(tái)階、第四軸承端蓋25以及從動(dòng)軸11的軸肩定位。

本發(fā)明中，所述楔形棱鏡6、鏡框4、第一滾動(dòng)軸承3、第六滾動(dòng)軸承31和從動(dòng)圓齒輪8采用同軸布置。

本發(fā)明中，控制系統(tǒng)根據(jù)旋轉(zhuǎn)編碼器23獲取的主動(dòng)軸18的轉(zhuǎn)角信息實(shí)現(xiàn)反饋調(diào)節(jié)，控制主動(dòng)軸18保持勻速旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而精確地控制楔形棱鏡6的旋轉(zhuǎn)角度，實(shí)現(xiàn)高精度光束掃描。

本發(fā)明中，采用非圓齒輪對(duì)實(shí)現(xiàn)第一級(jí)減速、圓柱直齒輪對(duì)實(shí)現(xiàn)第二級(jí)減速，以獲得準(zhǔn)確的棱鏡轉(zhuǎn)速。為適應(yīng)不同的布置形式要求，還可以采用圓柱斜齒輪對(duì)、錐齒輪對(duì)、蝸輪蝸桿等多種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)第二級(jí)減速；或者去除第二級(jí)減速機(jī)構(gòu)，采用非圓齒輪對(duì)直接驅(qū)動(dòng)棱鏡旋轉(zhuǎn)的方式。

本發(fā)明中，為消除二級(jí)減速過(guò)程中可能存在的嚙合間隙和回程間隙，可以應(yīng)用合理的消隙裝置（如阻尼齒輪等），提高驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)精度。

本發(fā)明裝置可以單個(gè)使用，也可以多個(gè)組合使用，例如，將兩個(gè)本發(fā)明裝置共軸排列，可構(gòu)成旋轉(zhuǎn)雙棱鏡系統(tǒng)。

本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：

1.本發(fā)明中，所述非圓齒輪對(duì)的形狀依據(jù)楔形棱鏡轉(zhuǎn)角與出射光束偏轉(zhuǎn)角之間的非線性關(guān)系進(jìn)行設(shè)計(jì)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)只需勻速旋轉(zhuǎn)即可實(shí)現(xiàn)對(duì)特定軌跡的高精度光束掃描，即將電機(jī)的非線性控制簡(jiǎn)化為線性控制，降低了旋轉(zhuǎn)棱鏡系統(tǒng)的控制要求。

2.本發(fā)明中，所述的楔形棱鏡由非圓齒輪對(duì)驅(qū)動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)全圓周旋轉(zhuǎn)，傳動(dòng)準(zhǔn)確，保證光束的高精度動(dòng)態(tài)掃描性能；將幾個(gè)本發(fā)明裝置共軸排列，通過(guò)幾個(gè)楔形棱鏡的獨(dú)立旋轉(zhuǎn)，可以擴(kuò)大光束的掃描視場(chǎng)。

3.本發(fā)明中，所述非圓齒輪對(duì)可以進(jìn)行可互換式設(shè)計(jì)，通過(guò)更換不同的非圓齒輪對(duì)，可以實(shí)現(xiàn)多種光束掃描軌跡，適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)合。

4.本發(fā)明中，所述傳動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)配有旋轉(zhuǎn)編碼器，用于實(shí)時(shí)地檢測(cè)主動(dòng)軸的實(shí)際轉(zhuǎn)角，通過(guò)計(jì)算機(jī)處理采集的數(shù)據(jù)，可以根據(jù)實(shí)際需求靈活地采用開(kāi)環(huán)控制或閉環(huán)控制方式，獲得合適的棱鏡旋轉(zhuǎn)精度。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)圖，其中：（a）為傳動(dòng)系統(tǒng)布置形式的示意圖，（b）為裝配體主視圖，（c）為A-A剖視圖。

圖2為機(jī)座的結(jié)構(gòu)圖，其中：（a）為主視圖，（b）為B-B剖視圖。

圖3為軸承擋圈的結(jié)構(gòu)圖，其中：（a）為主視圖，（b）為左視圖。

圖4為鏡框的結(jié)構(gòu)圖，其中：（a）為主視圖，（b）為C-C剖視圖。

圖5為楔形棱鏡的結(jié)構(gòu)圖，其中：（a）為主視圖，（b）為左視圖。

圖6為A型軸承端蓋的結(jié)構(gòu)圖，其中：（a）為主視圖，（b）為D-D剖視圖。

圖7為B型軸承端蓋的結(jié)構(gòu)圖，其中：（a）為主視圖，（b）為E-E剖視圖。

圖8為棱鏡擋圈的結(jié)構(gòu)圖，其中：（a）為主視圖，（b）為F-F剖視圖。

圖9為楔形擋圈的結(jié)構(gòu)圖，其中：（a）為主視圖，（b）為G-G剖視圖。

圖10為機(jī)座鑲塊的結(jié)構(gòu)圖，其中：（b）為主視圖，（b）為H-H剖視圖。

圖11為非圓齒輪對(duì)的設(shè)計(jì)流程圖。

圖中標(biāo)號(hào)：1為機(jī)座，2為第一軸承擋圈，3為第一滾動(dòng)軸承，4為鏡框，5為棱鏡墊圈，6為楔形棱鏡，7為橡膠墊塊，8為從動(dòng)圓齒輪，9為主動(dòng)圓齒輪，10為第二滾動(dòng)軸承，11為從動(dòng)軸，12為第一軸承端蓋（A型），13為第二軸承端蓋（B型），14為電機(jī)支座，15為旋轉(zhuǎn)電機(jī)，16為第一聯(lián)軸器，17為第三滾動(dòng)軸承，18為主動(dòng)軸，19為主動(dòng)非圓齒輪，20為旋轉(zhuǎn)編碼器支座，21為第三軸承端蓋（B型），22為第二聯(lián)軸器，23為旋轉(zhuǎn)編碼器，24為第四滾動(dòng)軸承，25為第四軸承端蓋（A型），26為第五滾動(dòng)軸承，27為從動(dòng)非圓齒輪，28為第二軸承擋圈，29為棱鏡擋圈，30為楔形擋圈，31為第六滾動(dòng)軸承，32為機(jī)座鑲塊。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例詳細(xì)描述采用非圓齒輪驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)棱鏡裝置及其工作過(guò)程，但本發(fā)明的專利保護(hù)范圍不限于此。

實(shí)施例1：

本實(shí)施例使用兩個(gè)本發(fā)明裝置，安裝時(shí)使兩個(gè)棱鏡同軸排列，構(gòu)成旋轉(zhuǎn)雙棱鏡系統(tǒng)。下面結(jié)合附圖，以一個(gè)本發(fā)明裝置為例，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)原理和工作過(guò)程。

參見(jiàn)圖1，在旋轉(zhuǎn)棱鏡裝置中，旋轉(zhuǎn)電機(jī)15驅(qū)動(dòng)非圓齒輪對(duì)和圓柱齒輪對(duì)構(gòu)成的二級(jí)減速系統(tǒng)，將非線性運(yùn)動(dòng)關(guān)系傳遞到從動(dòng)圓齒輪。棱鏡與鏡框總成和從動(dòng)圓齒輪8剛性聯(lián)接，因此，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)楔形棱鏡6在全圓周范圍內(nèi)的精確旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

參見(jiàn)圖1，所述的棱鏡與鏡框總成包括鏡框4、棱鏡墊圈5、楔形棱鏡6、橡膠墊塊7、棱鏡擋圈29和楔形擋圈30。楔形棱鏡6安裝于鏡框4內(nèi)，其平面?zhèn)扰c鏡框4的內(nèi)臺(tái)階之間布置棱鏡墊圈5，起保護(hù)鏡片和減隔震作用，其楔面?zhèn)扰c楔形擋圈30的楔面?zhèn)戎g布置一組橡膠墊塊7，起保護(hù)鏡片和減隔震作用；楔形擋圈30的軸向位置通過(guò)與其平面?zhèn)冉佑|的棱鏡擋圈29固定；棱鏡擋圈29與鏡框4之間采用一組螺釘連接；鏡框4的凸緣與從動(dòng)圓齒輪8之間由周向均布的螺釘連接。

參見(jiàn)圖1，所述的第一滾動(dòng)軸承3通過(guò)第一軸承擋圈2、機(jī)座1的內(nèi)臺(tái)階以及鏡框4的軸肩定位；第六滾動(dòng)軸承31通過(guò)機(jī)座鑲塊32的內(nèi)臺(tái)階、第二軸承擋圈28以及鏡框4的軸肩定位。當(dāng)楔形棱鏡6正常旋轉(zhuǎn)時(shí)，第一滾動(dòng)軸承3和第六滾動(dòng)軸承31的外圈和機(jī)座組件保持相對(duì)固定，而內(nèi)圈均隨著鏡框4同步旋轉(zhuǎn)。

參見(jiàn)圖1，所述的傳動(dòng)系統(tǒng)包括旋轉(zhuǎn)電機(jī)15、旋轉(zhuǎn)編碼器23、電機(jī)支座14、旋轉(zhuǎn)編碼器支座20、第一聯(lián)軸器16、第二聯(lián)軸器22、主動(dòng)軸18、從動(dòng)軸11、主動(dòng)非圓齒輪19、從動(dòng)非圓齒輪27、主動(dòng)圓齒輪9、從動(dòng)圓齒輪8。旋轉(zhuǎn)電機(jī)15通過(guò)螺釘安裝在電機(jī)支座14上；電機(jī)支座14通過(guò)螺釘安裝在基座1上；電機(jī)軸與主動(dòng)軸18的外伸端之間采用第一聯(lián)軸器16連接，并利用正交布置的緊定螺釘保證力矩的充分傳遞；主動(dòng)軸18另一側(cè)的外伸端通過(guò)第二聯(lián)軸器22與旋轉(zhuǎn)編碼器23的轉(zhuǎn)軸連接，并利用正交布置的緊定螺釘保證力矩的充分傳遞；旋轉(zhuǎn)編碼器23通過(guò)螺釘固定在機(jī)座鑲塊32上，用于實(shí)時(shí)測(cè)量棱鏡的實(shí)際旋轉(zhuǎn)角度；主動(dòng)軸18通過(guò)兩端的第三滾動(dòng)軸承17和第四滾動(dòng)軸承24安裝在機(jī)座組件內(nèi)部，第三滾動(dòng)軸承17通過(guò)第二軸承端蓋13、機(jī)座1的內(nèi)臺(tái)階以及主動(dòng)軸18的軸肩定位；第四滾動(dòng)軸承24通過(guò)機(jī)座鑲塊32的內(nèi)臺(tái)階、第三軸承端蓋21以及主動(dòng)軸18的軸肩定位；當(dāng)主動(dòng)軸18正常旋轉(zhuǎn)時(shí)第三滾動(dòng)軸承17和第四滾動(dòng)軸承24的外圈保持不動(dòng)而內(nèi)圈隨主動(dòng)軸18同步旋轉(zhuǎn)；主動(dòng)非圓齒輪19采用鍵連接安裝在主動(dòng)軸18的中部軸身，并與通過(guò)鍵連接安裝在從動(dòng)軸11上的從動(dòng)非圓齒輪27相互嚙合，實(shí)現(xiàn)第一級(jí)減速；主動(dòng)圓齒輪9采用鍵連接固定于從動(dòng)軸11的軸身，與從動(dòng)非圓齒輪27保持相同的轉(zhuǎn)速；主動(dòng)圓齒輪9與安裝在鏡框4上的從動(dòng)圓齒輪8相互嚙合，實(shí)現(xiàn)第二級(jí)減速；從動(dòng)軸11通過(guò)兩端的第二滾動(dòng)軸承10和第五滾動(dòng)軸承26安裝在機(jī)座組件內(nèi)部，第二滾動(dòng)軸承10通過(guò)第一軸承端蓋12、機(jī)座1的內(nèi)臺(tái)階以及從動(dòng)軸11的軸肩定位；第五滾動(dòng)軸承26通過(guò)機(jī)座鑲塊32的內(nèi)臺(tái)階、第四軸承端蓋25以及從動(dòng)軸11的軸肩定位；當(dāng)從動(dòng)軸11正常旋轉(zhuǎn)時(shí)第二滾動(dòng)軸承10和第五滾動(dòng)軸承26的外圈保持固定而內(nèi)圈隨從動(dòng)軸11同步旋轉(zhuǎn)。

參見(jiàn)圖1，本發(fā)明中非圓齒輪驅(qū)動(dòng)楔形棱鏡旋轉(zhuǎn)的具體過(guò)程為：旋轉(zhuǎn)電機(jī)15通過(guò)第一聯(lián)軸器16向主動(dòng)軸18傳遞力矩，主動(dòng)軸18的旋轉(zhuǎn)角度信息由旋轉(zhuǎn)編碼器23實(shí)時(shí)檢測(cè)；安裝在主動(dòng)軸18上的主動(dòng)非圓齒輪19和安裝在從動(dòng)軸11上的從動(dòng)非圓齒輪27構(gòu)成第一級(jí)減速，從動(dòng)軸11以及安裝在從動(dòng)軸11上的主動(dòng)圓齒輪9均與從動(dòng)非圓齒輪27保持轉(zhuǎn)速一致；主動(dòng)圓齒輪9和剛性連接在鏡框4上的從動(dòng)圓齒輪8構(gòu)成第二級(jí)減速；楔形棱鏡6固定在鏡框4內(nèi)，與從動(dòng)圓齒輪8保持同速旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)棱鏡6的精確回轉(zhuǎn)控制。如前所述，此處的旋轉(zhuǎn)電機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)部分可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合的不同需求而采用多樣化的機(jī)構(gòu)類型和布置形式。

參見(jiàn)圖2，機(jī)座1底部?jī)蓚?cè)加工有安裝孔，實(shí)際應(yīng)用時(shí)應(yīng)將旋轉(zhuǎn)棱鏡裝置固定在特定的安裝平臺(tái)上，以保證光束掃描的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

下面根據(jù)圖11介紹非圓齒輪的基本設(shè)計(jì)流程。

參見(jiàn)圖11，針對(duì)不同的光束掃描軌跡，需要設(shè)計(jì)合適的非圓齒輪外形，其主要步驟為：

（1）分析給定的目標(biāo)掃描軌跡，求解其準(zhǔn)確表達(dá)式或具有足夠精度的擬合曲線表達(dá)式；

（2）已知目標(biāo)軌跡表達(dá)式，采用雙棱鏡逆向解方法（如兩步法、迭代法等）獲取棱鏡的轉(zhuǎn)角曲線；

（3）根據(jù)已有的棱鏡轉(zhuǎn)角曲線，確定傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)比變化函數(shù)，由此設(shè)計(jì)非圓齒輪副的節(jié)曲線，本步驟將旋轉(zhuǎn)雙棱鏡的轉(zhuǎn)角和掃描光束的偏轉(zhuǎn)角之間的非線性關(guān)系轉(zhuǎn)化為非圓齒輪的節(jié)曲線形狀；

（4）基于非圓齒輪副的節(jié)曲線，利用解析法推導(dǎo)非圓齒輪副的齒頂曲線、齒根曲線和齒廓曲線方程；

（5）對(duì)非圓齒輪副進(jìn)行壓力角校驗(yàn)、根切校驗(yàn)以及凸性校驗(yàn)等，并通過(guò)運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真得到實(shí)際的光束掃描軌跡，對(duì)比實(shí)際掃描軌跡與理論掃描軌跡即可判定設(shè)計(jì)的非圓齒輪副是否滿足傳動(dòng)精度要求；

（6）運(yùn)用動(dòng)力學(xué)仿真和有限元分析的方法分析非圓齒輪副的受力情況，以便判定非圓齒輪機(jī)構(gòu)是否滿足強(qiáng)度要求。