專利名稱：紅外光學(xué)系統(tǒng)調(diào)焦機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種紅外光學(xué)系統(tǒng)調(diào)焦機構(gòu)。
背景技術(shù)：
在紅外光學(xué)系統(tǒng)中，為了保證各個視場成像清晰，利用電機驅(qū)動，將參與成像的調(diào)焦透鏡單元沿光軸方向移動，這樣可以滿足紅外系統(tǒng)各個視場的成像要求，也可以滿足長作用距離、高分辨率的發(fā)展要求?，F(xiàn)有的紅外光學(xué)系統(tǒng)調(diào)焦機構(gòu)中，傳動連接在電機與調(diào)焦透鏡單元之間的傳動機構(gòu)主要有螺紋傳動機構(gòu)、渦輪蝸桿傳動機構(gòu)和絲杠螺母傳動機構(gòu)，但螺紋傳動機構(gòu)和絲杠螺母傳動機構(gòu)對機械裝配精度要求較高，裝配較為繁瑣，裝配難度較大，裝配效率較低，而渦輪蝸桿傳動機構(gòu)具有較大的傳動比，因而主要應(yīng)用于微調(diào)，而且渦輪蝸桿傳動機構(gòu)的體積較大，不適用于機載紅外光學(xué)系統(tǒng)，另外，采用螺紋傳動機構(gòu)、渦輪蝸桿傳動機構(gòu)或絲杠螺母傳動機構(gòu)均需要通過控制電機正反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)對調(diào)焦透鏡單元位置的調(diào)整，而且還需要在調(diào)焦透鏡單元的兩個極限位置設(shè)置限位裝置，因而電機的整個控制電路結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，控制成本較高。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是:提供一種控制簡單、安裝方便的紅外光學(xué)系統(tǒng)調(diào)焦機構(gòu)。本實用新型的技術(shù)方案是:一種紅外光學(xué)系統(tǒng)調(diào)焦機構(gòu)，包括安裝座，安裝座上通過直線導(dǎo)向機構(gòu)導(dǎo)向裝配有調(diào)焦透鏡單元，在調(diào)焦透鏡單元通過傳動機構(gòu)與驅(qū)動該調(diào)焦透鏡單元沿直線導(dǎo)向機構(gòu)導(dǎo)向移動的驅(qū)動機構(gòu)傳動連接，所述驅(qū)動機構(gòu)包括電機，所述的傳動機構(gòu)包括凸輪導(dǎo)桿傳動機構(gòu)，所述凸輪為固定安裝在電機輸出軸上的盤形凸輪，所述導(dǎo)桿的一端與調(diào)焦透鏡單元固定連接，導(dǎo)桿的另一端與所述盤形凸輪的外輪緣頂觸配合，在凸輪導(dǎo)桿傳動機構(gòu)下方的安裝座上并列設(shè)有與調(diào)焦透鏡單元連接、用于驅(qū)使所述導(dǎo)桿與盤形凸輪外輪緣始終保持接觸的拉簧。所述的直線導(dǎo)向機構(gòu)包括固定安裝在安裝座上的直線導(dǎo)桿及滑動裝配在直線導(dǎo)軌上的滑塊，所述調(diào)焦透鏡單元固定安裝在滑塊上。所述拉簧的拉伸方向與導(dǎo)桿平行。所述拉簧的中心線與所述直線導(dǎo)向機構(gòu)的導(dǎo)向方向平行設(shè)置，該拉簧的一端固定在調(diào)焦透鏡單元上，拉簧的另一端固定在安裝座上。所述的驅(qū)動機構(gòu)為伺服電機，在伺服電機上還連接有用于控制調(diào)焦透鏡單元移動精度的到位感應(yīng)單元和到位精度控制單元。所述的到位感應(yīng)單元固定在調(diào)焦透鏡單元上，所述到位精度控制單元固定在安裝座上，在所述到位感應(yīng)單元中設(shè)有磁體，在所述到位精度控制單元中設(shè)有用于感應(yīng)磁體信號的霍爾器件。本實用新型的紅外光學(xué)系統(tǒng)調(diào)焦機構(gòu)中，調(diào)焦透鏡單元通過凸輪導(dǎo)桿傳動機構(gòu)和拉簧的配合驅(qū)動調(diào)焦透鏡單元沿直線導(dǎo)向機構(gòu)導(dǎo)向裝移動，使該調(diào)焦透鏡單元可以在保證視場要求的前提下，確保系統(tǒng)在調(diào)焦過程中產(chǎn)品的光軸不發(fā)生偏移，在調(diào)焦透鏡單元與驅(qū)動機構(gòu)之間連接凸輪導(dǎo)桿傳動機構(gòu)，盤形凸輪在驅(qū)動機構(gòu)帶動下沿一個方向循環(huán)轉(zhuǎn)動，通過盤形凸輪長短軸之間的長度差實現(xiàn)對調(diào)焦透鏡單元位置的精確控制，其結(jié)構(gòu)簡單，簡化了驅(qū)動機構(gòu)的控制電路，同時，在調(diào)焦透鏡單元上連接的拉簧還具有吸振、緩沖的作用，有效地提高了產(chǎn)品的穩(wěn)定性要求，并滿足了機載振動環(huán)境下對視軸的精度要求。
圖1為本實用新型紅外光學(xué)系統(tǒng)調(diào)焦機構(gòu)具體實施例的主視圖；圖2為圖1的俯視圖；圖3為圖1的左視圖。
具體實施方式
本實用新型的紅外光學(xué)系統(tǒng)調(diào)焦機構(gòu)的具體實施例如圖1、圖2、圖3所示，該紅外光學(xué)系統(tǒng)調(diào)焦機構(gòu)主要由安裝座1、直線導(dǎo)軌2、滑塊3、調(diào)焦透鏡單元4、導(dǎo)桿5、盤形凸輪6、伺服電機7、到位感應(yīng)單元8、到位精度控制單元9及拉簧10組成，其中，安裝座I采用鋁合金材料制成，制作時要求用于安裝直線導(dǎo)軌2的上安裝面與其下表面之間的平行度不大于0.01mm。直線導(dǎo)軌2固定在安裝座I的上安裝面上，滑塊3導(dǎo)向滑動裝配在直線導(dǎo)軌2上，該直線導(dǎo)軌2與滑塊3的配合精度要求滑塊3的上表面與下表面的平行度不大于
0.004mm，滑塊3的側(cè)面在運動過程中與底面的垂直度不大于0.004mm。本實施例中，滑塊3在移動過程中其上表面與下表面的平行度為0.02mm，滑塊2的側(cè)面在運動過程中與底面的垂直度為0.02mm。調(diào)焦透鏡單元4由固定安裝在滑塊3上的調(diào)焦鏡座和鑲裝在調(diào)焦鏡座上的調(diào)焦透鏡組成，調(diào)焦鏡座采用鈦合金TC4制成，可滿足調(diào)焦透鏡的熱變形要求，調(diào)焦透鏡采用單晶鍺材料制成，其第一個面的半徑為-955mm、第二個面的半徑為709.6_、中心厚度為5_并采用定心裝配技術(shù)安裝座調(diào)焦鏡座中。到位感應(yīng)單元8固定在調(diào)焦透鏡單元4上，在到位感應(yīng)單元8中設(shè)有磁體；到位精度控制單元9與伺服電機7分別固定在安裝座I上，在到位精度控制單元9中設(shè)有霍爾器件，到位精度控制單元9采用霍爾器件來保證電限位，當(dāng)調(diào)焦透鏡單元4移動到位時，到位精度控制單元9通過霍爾器件感應(yīng)到磁體的感應(yīng)信號，從而對私伺服電機7進行控制。盤形凸輪6由不銹鋼采用熱處理HRC30-35制成并徑向固定在伺服電機7的輸出軸上。導(dǎo)桿5由錫黃銅QSn6.5-0.1\GB/T4423_1992材料并進行表面處理制成，其一端固定在調(diào)焦透鏡單元4上，另一端與盤形凸輪6的外輪緣頂觸滑動配合組成凸輪導(dǎo)桿傳動機構(gòu)。拉簧10采用鋼絲70\GB/T4358-1995材料并進行回火處理制成，保證該拉簧10的彈性系數(shù)為K=270N/m，拉簧10并列安裝在凸輪導(dǎo)桿傳動機構(gòu)下方，拉簧10的的一端固定在導(dǎo)桿5下方的調(diào)焦透鏡單元4上，另一端固定在伺服電機7下方的安裝座I上，保證該拉簧10的拉伸方向與導(dǎo)桿5平行，通過該拉簧10的彈力作用確保導(dǎo)桿5始終保持與盤形凸輪6外輪緣的接觸，起到與盤形凸輪6配合驅(qū)動調(diào)焦透鏡單元4的作用，該拉簧10還同時起到了緩沖及隔離外界振動的作用，避免光軸發(fā)生偏移，使該紅外光學(xué)系統(tǒng)調(diào)焦機構(gòu)滿足在振動環(huán)境下精確調(diào)焦的要求。該紅外光學(xué)系統(tǒng)調(diào)焦機構(gòu)在使用時，伺服電機的輸出軸帶動盤形凸輪沿一個方向循環(huán)轉(zhuǎn)動，拉簧通過自身彈力使調(diào)焦透鏡單元上固定的導(dǎo)桿始終于盤形凸輪的外周緣頂觸滑動配合，從而通過盤形凸輪長軸與短軸之間的長度差驅(qū)動調(diào)焦透鏡單元沿直線導(dǎo)軌作直線往復(fù)運動，實現(xiàn)調(diào)焦透鏡單元的調(diào)整，達到視場調(diào)焦、成像清晰的目的，并在保證視場要求的前提下，確保系統(tǒng)在調(diào)焦過程中產(chǎn)品的光軸不發(fā)生偏移；當(dāng)調(diào)焦透鏡單元移動到位時，通過連接在調(diào)焦透鏡單元與安裝座之間的拉簧實現(xiàn)對調(diào)焦透鏡單元的緩沖并隔離外界振動對調(diào)焦透鏡單元的影響，同時，通過到位精度控制單元中的霍爾器件對到位感應(yīng)單元中磁體的感應(yīng)信號對伺服電機進行控制。本實用新型不局限于上述實施例，安裝座上固定的用于與調(diào)焦透鏡單元導(dǎo)向配合的直線導(dǎo)向機構(gòu)還可以采用燕尾槽或?qū)еc導(dǎo)向孔配合的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)；導(dǎo)桿與調(diào)焦透鏡單元之間可以采用分體連接也可以采用一體制作結(jié)構(gòu)；拉簧的彈性參數(shù)可以根據(jù)實際情況具體設(shè)計；其都在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種紅外光學(xué)系統(tǒng)調(diào)焦機構(gòu)，包括安裝座，安裝座上通過直線導(dǎo)向機構(gòu)導(dǎo)向裝配有調(diào)焦透鏡單元，在調(diào)焦透鏡單元通過傳動機構(gòu)與驅(qū)動該調(diào)焦透鏡單元沿直線導(dǎo)向機構(gòu)導(dǎo)向移動的驅(qū)動機構(gòu)傳動連接，其特征在于，所述驅(qū)動機構(gòu)包括電機，所述的傳動機構(gòu)包括凸輪導(dǎo)桿傳動機構(gòu)，所述凸輪為固定安裝在電機輸出軸上的盤形凸輪，所述導(dǎo)桿的一端與調(diào)焦透鏡單元固定連接，導(dǎo)桿的另一端與所述盤形凸輪的外輪緣頂觸配合，在凸輪導(dǎo)桿傳動機構(gòu)下方的安裝座上并列設(shè)有與調(diào)焦透鏡單元連接、用于驅(qū)使所述導(dǎo)桿與盤形凸輪外輪緣始終保持接觸的拉簧。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外光學(xué)系統(tǒng)調(diào)焦機構(gòu)，其特征在于，所述的直線導(dǎo)向機構(gòu)包括固定安裝在安裝座上的直線導(dǎo)桿及滑動裝配在直線導(dǎo)軌上的滑塊，所述調(diào)焦透鏡單元固定安裝在滑塊上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外光學(xué)系統(tǒng)調(diào)焦機構(gòu)，其特征在于，所述拉簧的拉伸方向與導(dǎo)桿平行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外光學(xué)系統(tǒng)調(diào)焦機構(gòu)，其特征在于，所述拉簧的中心線與所述直線導(dǎo)向機構(gòu)的導(dǎo)向方向平行設(shè)置，該拉簧的一端固定在調(diào)焦透鏡單元上，拉簧的另一端固定在安裝座上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任意一項所述的紅外光學(xué)系統(tǒng)調(diào)焦機構(gòu)，其特征在于，所述的驅(qū)動機構(gòu)為伺服電機，在伺服電機上還連接有用于控制調(diào)焦透鏡單元移動精度的到位感應(yīng)單元和到位精度控制單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的紅外光學(xué)系統(tǒng)調(diào)焦機構(gòu)，其特征在于，所述的到位感應(yīng)單元固定在調(diào)焦透鏡單元上，所述到位精度控制單元固定在安裝座上，在所述到位感應(yīng)單元中設(shè)有磁體，在所述到位精度控制單元中設(shè)有用于感應(yīng)磁體信號的霍爾器件。
專利摘要本實用新型公開了一種紅外光學(xué)系統(tǒng)調(diào)焦機構(gòu)，其安裝座上通過直線導(dǎo)向機構(gòu)導(dǎo)向裝配有調(diào)焦透鏡單元，在調(diào)焦透鏡單元通過傳動機構(gòu)與驅(qū)動該調(diào)焦透鏡單元沿直線導(dǎo)向機構(gòu)導(dǎo)向移動的驅(qū)動機構(gòu)傳動連接，驅(qū)動機構(gòu)包括電機，傳動機構(gòu)包括凸輪導(dǎo)桿傳動機構(gòu)，凸輪為固定安裝在電機輸出軸上的盤形凸輪，導(dǎo)桿的一端與調(diào)焦透鏡單元固定連接，導(dǎo)桿的另一端與所述盤形凸輪的外輪緣頂觸配合，在凸輪導(dǎo)桿傳動機構(gòu)下方的安裝座上并列設(shè)有與調(diào)焦透鏡單元連接、用于驅(qū)使所述導(dǎo)桿與盤形凸輪外輪緣始終保持接觸的拉簧。本實用新型的紅外光學(xué)系統(tǒng)調(diào)焦機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，簡化了驅(qū)動機構(gòu)的控制電路，并有效地提高了產(chǎn)品的穩(wěn)定性要求，并滿足了機載振動環(huán)境下對視軸的精度要求。
文檔編號G02B7/04GK202939353SQ201220557490
公開日2013年5月15日 申請日期2012年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月24日
發(fā)明者李運動, 仇振安 申請人:中國航空工業(yè)集團公司洛陽電光設(shè)備研究所