本發(fā)明涉及一種能夠用于光學(xué)掃描成像的微型執(zhí)行裝置，具體涉及一種單機(jī)驅(qū)動的雙光楔光學(xué)掃描執(zhí)行機(jī)構(gòu)，屬于微型光-機(jī)-電系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在光電掃描設(shè)備中，光學(xué)掃描機(jī)構(gòu)，是一種利用具有單色性、單色性、相干性和高亮度性的激光、紅外等光學(xué)距離檢測傳感器，通過掃描裝置實現(xiàn)對一定視場內(nèi)的搜索和目標(biāo)分析。傳統(tǒng)的掃描裝置是由掃描反射鏡、雙框式或多框式旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)組成，雙框機(jī)構(gòu)或多框機(jī)構(gòu)中的每一個框都有獨立的驅(qū)動電機(jī)和角度反饋傳感器，在電機(jī)的驅(qū)動下分別實現(xiàn)激光器與反射鏡的俯仰、偏轉(zhuǎn)動作，從而實現(xiàn)對指定視場的掃描。但是，這種掃描機(jī)構(gòu)的體積較大、能耗大、加工裝配工藝精度要求較高。

雙光楔折射技術(shù)，是將光束垂直投射到光楔對的表面，該光楔繞同一光軸轉(zhuǎn)動，折射出的激光束在一定時間周期內(nèi)在一定視場內(nèi)沿一定圖案軌跡掃描的一種技術(shù)。掃描圖像軌跡形狀由由雙光楔的轉(zhuǎn)動速比、光楔的折射率、楔角以及間距決定。雙光楔光學(xué)掃描機(jī)構(gòu)為單向激光發(fā)射裝置，通過控制雙光楔的轉(zhuǎn)動角度能夠?qū)⒋怪比肷涞墓馐凵涞揭晥鰞?nèi)的指定位置，光楔尺寸略大約激光束尺寸，因此執(zhí)行機(jī)構(gòu)機(jī)械構(gòu)造十分緊湊。利用雙光楔的高速轉(zhuǎn)動，可在激光束尺寸遠(yuǎn)小于視場尺寸的情況下對一定視場完成掃描作業(yè)，減少了激光發(fā)生強(qiáng)度與功耗。

目前常用的雙光楔激光掃描機(jī)構(gòu)，采用雙驅(qū)動雙光楔，由于驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)速較低，掃描頻率低，而且雙光楔尺寸不一致，加工成本與工藝復(fù)雜度較高。并且機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積較大。在傳統(tǒng)的掃描機(jī)構(gòu)設(shè)計中，為保證機(jī)構(gòu)穩(wěn)定性，多采用剛性結(jié)構(gòu)設(shè)計，雙光楔支撐結(jié)構(gòu)獨立需通過光軸調(diào)整機(jī)構(gòu)校正雙光楔光軸重合度，且微調(diào)精度較差，掃描成像定位精度較大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種單電機(jī)驅(qū)動的雙光楔光學(xué)掃描執(zhí)行機(jī)構(gòu)，克服傳統(tǒng)掃描機(jī)構(gòu)體積大、能耗高以及裝配工藝復(fù)雜、成像軌跡誤差大等缺點，單電機(jī)通過齒輪傳動組驅(qū)動雙光楔按固定轉(zhuǎn)速比轉(zhuǎn)動。本發(fā)明具有體積小、質(zhì)量輕，雙光楔轉(zhuǎn)速比控制精度高、無噪聲、能耗低、裝配工藝簡單等優(yōu)點。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種單電機(jī)驅(qū)動的雙光楔光學(xué)掃描執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括：上軸承裝配體、下軸承裝配體、末端端蓋、齒輪傳動組、C型墊圈、電機(jī)、上光楔、下光楔、上光楔高速軸承、下光楔高速軸承；上軸承裝配體安裝在下軸承裝配體上，末端端蓋安裝在下軸承裝配體底部；電機(jī)安裝在連接在一起的上軸承裝配體、下軸承裝配體和末端端蓋內(nèi)；所述齒輪傳動組包括電機(jī)輸出齒輪、傳動齒輪、上光楔軸承驅(qū)動齒輪、下光楔軸承驅(qū)動齒輪、齒輪軸和齒輪軸輸入齒輪；電機(jī)輸出齒輪安裝在電機(jī)輸出軸上，傳動齒輪同時與電機(jī)輸出齒輪、上光楔軸承驅(qū)動齒輪和齒輪軸輸入齒輪嚙合；上軸承裝配體中部開有第一中軸通光孔，與下軸承裝配體連接的一端中心處開有與第一中軸通光孔同軸的第一軸承沉孔；上光楔高速軸承安裝在第一軸承沉孔內(nèi)，上光楔軸承驅(qū)動齒輪的轉(zhuǎn)軸從上軸承裝配體上端面的第一中軸通光孔插入且與上光楔高速軸承內(nèi)圈配合；下軸承裝配體與上軸承裝配體連接的一端中部開有同軸的第二中軸通光孔和第二軸承沉孔，第一中軸通光孔、第二中軸通光孔同軸；下光楔高速軸承安裝在第二軸承沉孔內(nèi)，下光楔軸承驅(qū)動齒輪的轉(zhuǎn)軸與下光楔高速軸承內(nèi)圈配合；傳動齒輪安裝在上軸承裝配體上端面，齒輪軸輸入齒輪安裝在齒輪軸一端；齒輪軸安裝在上軸承裝配體、下軸承裝配體和末端端蓋內(nèi)，齒輪軸中部的齒輪與下光楔軸承驅(qū)動齒輪嚙合；上光楔同軸固定安裝于上光楔高速軸承內(nèi)圈中，下光楔同軸固定安裝于下光楔高速軸承內(nèi)圈中，上光楔和下光楔的平面相對且光軸重合；C型墊圈安裝在上光楔高速軸承、下光楔高速軸承之間；電機(jī)通過齒輪傳動組驅(qū)動上光楔、下光楔，上光楔與下光楔同軸轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動方向相反。

所述上軸承裝配體、下軸承裝配體、末端端蓋由上至下，通過螺栓固定連接成一整體；上軸承裝配體、下軸承裝配體之間通過階梯型的安裝面配合連接。

所述的齒輪軸一端為D型端頭，通過鍵與齒輪軸輸入齒輪配合安裝，并使用環(huán)氧膠固化；齒輪軸兩端分別固定于軸承上，兩個軸承分別安裝在上軸承裝配體上端面、下軸承裝配體與末端端蓋連接面。

所述下軸承裝配體與上軸承裝配體配合的階梯型側(cè)壁面處開有容納齒輪軸齒輪轉(zhuǎn)動的側(cè)壁切口。

所述C型墊圈開口與下軸承裝配體的側(cè)壁切口配合，齒輪軸的齒輪在側(cè)壁切口和C型墊圈開口內(nèi)轉(zhuǎn)動。

所述末端端蓋中心處有第三中軸通光孔，與第一中軸通光孔、第二中軸通光孔均同軸。

所述上光楔軸承驅(qū)動齒輪或下光楔軸承驅(qū)動齒輪中心處開有通孔。

所述上光楔與上光楔高速軸承之間、下光楔與下光楔高速軸承之間通過厭氧膠粘結(jié)固化。

所述上軸承裝配體上端面設(shè)有沉槽，沉槽深度完全容納裝配后的電機(jī)輸出齒輪、傳動齒輪、上光楔軸承驅(qū)動齒輪、齒輪軸輸入齒輪。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于：

(1)本發(fā)明采用單電機(jī)驅(qū)動的雙光楔掃描機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，微型電機(jī)轉(zhuǎn)速高、掃描頻率快，運(yùn)動過程中雙光楔轉(zhuǎn)速比波動較小，且加工與裝配工藝簡單。

(2)本發(fā)明通過單輸入多輸出的齒輪傳動組，單電機(jī)同時驅(qū)動兩個雙光楔按固定速比繞相同的轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)激光掃描功能；充分利用軸承內(nèi)圈空間及齒輪組傳動功能，具有功能結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，雙光楔轉(zhuǎn)速比誤差小等優(yōu)點，保證了激光掃描軌跡的穩(wěn)定性和可靠性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明雙光楔光學(xué)掃描執(zhí)行機(jī)構(gòu)的立體圖。

圖2為本發(fā)明雙光楔光學(xué)掃描執(zhí)行機(jī)構(gòu)的俯視圖。

圖3為圖2中A線的剖面圖。

圖4為本發(fā)明雙光楔光學(xué)掃描執(zhí)行機(jī)構(gòu)的仰視圖。

圖5為本發(fā)明上軸承裝配體的立體圖。

圖6為本發(fā)明上軸承裝配體的俯視圖。

圖7為本發(fā)明上軸承裝配體的仰視圖。

圖8為本發(fā)明下軸承裝配體的立體圖。

圖9為本發(fā)明下軸承裝配體的俯視圖。

圖10為本發(fā)明下軸承裝配體的仰視圖。

圖11為本發(fā)明末端端蓋的立體圖。

具體實施方式

如圖1、圖2、圖3、圖4所示，一種基于單電機(jī)驅(qū)動的雙光楔光學(xué)掃描執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括：齒輪傳動組1、上軸承裝配體2、下軸承裝配體3、末端端蓋5、電機(jī)4、C型墊圈18、上光楔高速軸承13、下光楔高速軸承15、上光楔14、下光楔16；

如圖1和圖3所示，齒輪傳動組1，包括電機(jī)輸出齒輪7、傳動齒輪11、上光楔軸承驅(qū)動齒輪8、下光楔軸承驅(qū)動齒輪17、齒輪軸9和齒輪軸輸入齒輪10。齒輪軸9是一個中部加工有齒輪的細(xì)長軸，其一端為設(shè)置為D型。電機(jī)輸出齒輪7與傳動齒輪11嚙合，傳動齒輪11與上光楔軸承驅(qū)動齒輪8和齒輪軸輸入齒輪10嚙合；齒輪軸輸入齒輪10帶動齒輪軸9轉(zhuǎn)動，齒輪軸9中部的齒輪與下光楔軸承驅(qū)動齒輪17嚙合；上光楔軸承驅(qū)動齒輪8與上光楔高速軸承13內(nèi)圈緊配合；下光楔軸承驅(qū)動齒輪17與下光楔高速軸承15內(nèi)圈緊配合；上光楔軸承驅(qū)動齒輪8和下光楔軸承驅(qū)動齒輪17中心設(shè)有通孔；

電機(jī)4為帶絕對值編碼器的直流無刷電機(jī)，該電機(jī)4具有力矩大、運(yùn)動控制精度高等優(yōu)點。齒輪傳動組1為單輸入、多輸出；電機(jī)4的D型電機(jī)輸出軸通過鍵配合與電機(jī)輸出齒輪7裝配一體，并利用環(huán)氧膠粘結(jié)固化；齒輪軸輸入齒輪10利用鍵配合與齒輪軸9一端的D型口配合，并通過環(huán)氧膠粘結(jié)固化。

如圖5、圖6、圖7所示，上軸承裝配體2中心處設(shè)有第一中軸通光孔206，臨近第一中軸通光孔206處另設(shè)有裝配第一電機(jī)通孔204。頂部臨近第一電機(jī)通孔204和第一中軸通光孔206的地方設(shè)有固定傳動齒輪11的軸承沉槽203，并設(shè)有第一齒輪軸通孔202及同軸的第一軸承沉孔201。頂部設(shè)有沉槽207，沉槽207深度完全容納裝配后的電機(jī)輸出齒輪7、傳動齒輪11、上光楔軸承驅(qū)動齒輪8、齒輪軸輸入齒輪10；底部設(shè)有裝配上光楔高速軸承13的第一軸承沉孔208，第一軸承沉孔208與第一中軸通光孔206同軸；如圖5所示，上軸承裝配體2底部過第一中軸通光孔206軸心設(shè)置為階梯型205與下軸承裝配體3配合；上軸承裝配體2底部設(shè)有兩處螺紋孔209、210。

如圖8、圖9、圖10所示，下軸承裝配體3中心處設(shè)有第二中軸通光孔306，臨近通光孔處206設(shè)置有裝配電機(jī)的第二電機(jī)通孔303，第二電機(jī)通孔303的底部為電機(jī)線纜設(shè)有電機(jī)線切口304；臨近第二中軸通光孔306處設(shè)有第二齒輪軸通孔301，第二齒輪軸通孔301底部設(shè)有第二軸承沉孔310；頂部中心設(shè)有裝配下光楔高速軸承15的第二軸承沉孔307與第二中軸通光孔306同軸；第二中軸通光孔306兩側(cè)設(shè)有螺栓通孔302、305。

如圖8所示，頂部過第二中軸通光孔306軸心設(shè)置為階梯型，下軸承裝配體3階梯結(jié)構(gòu)凸起部分的側(cè)壁設(shè)有容納齒輪軸9齒輪轉(zhuǎn)動的側(cè)壁切口308；與上軸承裝配體2配合。

上軸承裝配體2中的第一軸承沉孔201與下軸承裝配體3中第二軸承沉孔310中各裝配一個微型軸承，用于固定支撐齒輪軸9。

如圖3所示，上光楔高速軸承13緊配合于上軸承裝配體2的軸承沉孔208內(nèi)；所述的下光楔高速軸承15緊配合于下軸承裝配體3的第二軸承沉孔307內(nèi)；上光楔14同軸固定安裝于上光楔高速軸承13內(nèi)圈中；下光楔16同軸固定安裝于下光楔高速軸承15內(nèi)圈中；上光楔14、下光楔16裝配上光楔高速軸承13、下光楔高速軸承15內(nèi)圈并通過厭氧膠粘結(jié)固化，能夠隨高速軸承內(nèi)圈轉(zhuǎn)動；上光楔14與下光楔16的平面相對且光軸重合，與上軸承裝配體2的第一中軸通光孔206、下軸承裝配體3的第二中軸通光孔306位置對應(yīng)，形成光學(xué)通路；

C型墊圈18裝配在疊放的上光楔高速軸承13、下光楔高速軸承15外圈中間；C型墊圈18開口配合下軸承裝配體3側(cè)壁切口308，為齒輪軸9齒輪留有足夠的運(yùn)動空間。C型墊圈18為有開口的圓環(huán)形墊圈。

如圖11所示，末端端蓋5中心設(shè)有第三中軸通光孔502，第三中軸通光孔502附近設(shè)置有裝配電機(jī)的電機(jī)沉孔503，兩側(cè)設(shè)有裝配螺栓的通孔501、504。為了保證裝配精度，在末端端蓋5為電機(jī)4設(shè)置沉槽用于裝配定位。

兩個螺栓6、19將上軸承裝配體2、下軸承裝配體3以及末端端蓋5連接一起，形成相通的中軸通光孔、電機(jī)內(nèi)孔和齒輪軸內(nèi)孔。

本發(fā)明的工作原理是，通電后的電機(jī)4通過齒輪傳動組1驅(qū)動所述的上光楔14與下光楔16轉(zhuǎn)動。本實施例中，電機(jī)4通過電機(jī)輸出齒輪7驅(qū)動傳動齒輪11，傳動齒輪11同時驅(qū)動上光楔軸承齒輪8驅(qū)動上光楔高速軸承13內(nèi)圈轉(zhuǎn)動并通過齒輪軸輸入齒輪10帶動齒輪軸9轉(zhuǎn)動，齒輪軸9同時驅(qū)動下光楔軸承齒輪17旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動下光楔高速軸承15內(nèi)圈轉(zhuǎn)動。軸承內(nèi)圈與光楔通過厭氧膠粘結(jié)固化，能夠隨著內(nèi)圈一起轉(zhuǎn)動。上光楔14與下光楔16同軸轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動方向相反，從而產(chǎn)生穩(wěn)定的掃描路徑。

以上對本發(fā)明的具體實施例進(jìn)行了描述。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下，所作出的任何修改、等同替換、變型和改進(jìn)，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

本發(fā)明說明書未詳細(xì)說明部分屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員公知技術(shù)。