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文档序号:36405093发布日期:2023-12-16 11:10阅读:7来源:国知局
一种定位精确的红外连续变焦光机装置的制作方法

1.本发明涉及红外设备技术领域,具体涉及一种定位精确的红外连续变焦光机装置



背景技术:

2.红外连续变焦镜头的基本原理是,利用光学系统中两个或两个以上透镜组的移动,改变光学系统的组合焦距,同时保持像面位置不同,且在变焦过程中像质始终保持良好

3.在现有的红外连续变焦镜头中,变焦及定位的结构形式大致分为两种,第一种是传统的圆柱凸轮结构,该结构依靠圆柱凸轮旋转,带动位于圆柱凸轮变焦

补偿槽上导钉前后移动,导钉带动位于凸轮内部的镜架前后移动,实现变焦;适用于直径小,镜片行程小的光学系统,结构件加工较难,这种结构通常采用直流电机加编码器或者电位器方式对透镜组的位置进行反馈,电位器记录的是圆柱凸轮旋转角度,电机后端的编码器记录的是电机旋转角度

第二种是丝杆驱动镜架结构,镜架安装在直线轨道上,丝杆上螺母紧固在镜架上,电机带动丝杆转动,螺母将丝杆的旋转运动转化为镜架及镜片前后直线运动,这种结构一般采用两个电机加丝杆分别控制变倍

补偿镜架的前后移动,电机尾部带有编码器,通过电子凸轮控制变倍

补偿镜架的位置完成变焦

4.然而,第一种结构形式中,电位器记录的是圆柱凸轮旋转角度,电机后端的编码器记录的是电机旋转角度,都不是透镜组的绝对位置,中间存在一些间隙,导致透镜组的位置反馈有误差,进而造成变倍位置不精确;且在第一种结构形式中,开机时要先通过限位开关寻找零点,若零点位置记录不够准确,也会导致变倍的位置不精确

第二种结构形式适用于大变倍比

长行程

镜片直径较大的红外热像镜头,能够获得较好的光轴一致性和成像效果,但控制部分比较复杂,变倍时间较长,且利用电子凸轮实现变焦时,电机输出轴有回程差,电机尾部编码器对镜片的反馈并不够准确,开机时需要先通过限位开关寻找零点,若零点位置记录不够准确,会导致变倍的位置不精确



技术实现要素:

5.为解决现有技术中透镜组位置反馈不准,导致透镜组的定位不精确的技术问题,本发明提供了一种定位精确的红外连续变焦光机装置

6.为实现上述目的,本发明采用的技术方案为:一种定位精确的红外连续变焦光机装置,包括壳体,壳体内安装有圆柱凸轮,圆柱凸轮沿自身的轴线转动以带动变倍镜架组和补偿镜架组同步直线移动,壳体内安装有位置反馈机构,位置反馈机构包括读数头,读数头固定安装于变倍镜架组,读数头一侧设有绝对值磁栅尺,绝对值磁栅尺安装于壳体的内壁,绝对值磁栅尺的长度方向沿圆柱凸轮的轴向方向设置

7.采用上述结构方案,读数头固定安装于变倍镜架组,读数头的位置即变倍镜架组
的位置,每次开机后,读数头读取绝对值磁栅尺上绝对位置的位置信息,且将位置信息传递给软件,从而实现开机后无需自检零点位置,直接确定变倍镜架组的位置,从而提高变倍镜架组定位的精确度,同时极大地缩短开机时间,由于补偿镜架组与变倍镜架组同步移动,因此也可以提高补偿镜架组定位的精确度,进而提高连续变焦的质量

8.作为一种定位精确的红外连续变焦光机装置的优选的实现方式,位置反馈机构还包括连接架,读数头通过连接架安装于变倍镜架组;位置反馈机构还包括固定架,固定架安装于壳体的底部,绝对值磁栅尺安装于固定架的顶部;读数头位于绝对值磁栅尺的上方,读数头的底部与绝对值磁栅尺的顶部之间设有间隙

9.采用上述结构方案,位置反馈机构固定可靠,进一步提高变倍镜架组和补偿镜架组定位的精确度

10.作为一种定位精确的红外连续变焦光机装置的优选的实现方式,壳体内还安装有线路传导机构,线路传导机构包括拖链,读数头的线缆穿过拖链的内部后与电路板连接,拖链的一端与连接架连接,拖链的另一端与支架连接,支架安装于壳体的底部,壳体的底部还安装有导向架,导向架与拖链滑动接触

11.采用上述结构方案,线路传导机构能够在读数头来回移动时,保护读数头的线缆,提高位置反馈机构工作的可靠性,进一步提高变倍镜架组和补偿镜架组定位的精确度

12.作为一种定位精确的红外连续变焦光机装置的优选的实现方式,壳体的内侧壁还安装有消隙组件,消隙组件包括弹簧固定座,弹簧固定座安装于壳体的内侧壁,弹簧固定座与转轴套转动连接,转轴套的轴向方向与圆柱凸轮的轴向方向在平行平面中垂直设置,转轴套内可转动地插入转轴,转轴套外可转动地套设有恒力弹簧,恒力弹簧的延伸方向沿圆柱凸轮的轴向方向设置,恒力弹簧的延伸端与变倍镜架组或补偿镜架组连接

13.采用上述结构方案,由于恒力弹簧的拉力,使得变倍镜架组或补偿镜架组能够在圆柱凸轮上紧靠一端,消除变倍镜架组或补偿镜架组与圆柱凸轮之间的间隙,进而使得圆柱凸轮沿自身的轴线转动时能够精确控制变倍镜架组或补偿镜架组的位置,进一步提高变倍镜架组或补偿镜架组定位的精确度

14.作为一种定位精确的红外连续变焦光机装置的优选的实现方式,转轴套的外壁设有第一平面,恒力弹簧的内壁设有第二平面,第二平面与第一平面抵接

15.采用上述结构方案,消除恒力弹簧转动时因内壁不平导致的颤振,进而有效保证变焦过程中成像质量稳定

16.作为一种定位精确的红外连续变焦光机装置的优选的实现方式,转轴与转轴套之间套设有轴承;恒力弹簧与弹簧固定座之间设有弹簧挡板,弹簧挡板上开有转轴槽,转轴可转动地插入转轴槽中

17.采用上述结构方案,提高消隙组件工作的可靠性,进一步提高变倍镜架组或补偿镜架组定位的精确度

18.作为一种定位精确的红外连续变焦光机装置的优选的实现方式,壳体内还安装有电机,电机的输出轴上安装有主动齿轮,主动齿轮为消隙齿轮,圆柱凸轮的一端安装有从动齿轮,主动齿轮与从动齿轮啮合

19.采用上述结构方案,消除主动齿轮与从动齿轮之间的啮合间隙,使圆柱凸轮的转动更稳定准确,进一步提高变倍镜架组和补偿镜架组定位的精确度

20.作为一种定位精确的红外连续变焦光机装置的优选的实现方式,壳体的内壁安装有限位开关,限位开关与电机电连接,限位开关安装于变倍镜架组或补偿镜架组的移动路径上

21.采用上述结构方案,限位开关主要用于对变焦过程进行中断,避免超出理论变焦行程,导致变倍镜架组和补偿镜架组与结构件之间接触

损坏

22.作为一种定位精确的红外连续变焦光机装置的优选的实现方式,壳体内部还设有直线导轨组件,直线导轨组件包括直线导轨,直线导轨沿圆柱凸轮的轴向方向设置,直线导轨穿过变倍镜架组和
/
或补偿镜架组,直线导轨的一端插入壳体内壁的第一装配孔,直线导轨的另一端插入壳体内壁的第二装配孔,第二装配孔为楔形孔,第二装配孔的大径端朝向壳体外侧,第二装配孔内设有至少两个楔形半圆柱块,楔形半圆柱块与直线导轨的外周面抵接;壳体的外壁安装有端盖,端盖与直线导轨同轴设置,端盖与壳体通过螺钉固定连接

23.采用上述结构方案,直线导轨组件一方面可以支撑变倍镜架组和
/
或补偿镜架组,另一方面楔形半圆柱块配合螺钉和端盖,能够对直线导轨进行调心,进一步提高变倍镜架组和
/
或补偿镜架组定位的精确度

24.作为一种定位精确的红外连续变焦光机装置的优选的实现方式,直线导轨组件包括两个直线导轨,两个直线导轨关于圆柱凸轮对称设置

25.采用上述结构方案,圆柱凸轮中心驱动变倍镜架组和补偿镜架组直线移动,变倍镜架组和补偿镜架组受力平衡,移动更稳定

26.本发明的有益效果在于:读数头固定安装于变倍镜架组,读数头的位置即变倍镜架组的位置,每次开机后,读数头读取绝对值磁栅尺上绝对位置的位置信息,且将位置信息传递给软件,从而实现开机后无需自检零点位置,直接确定变倍镜架组的位置,从而提高变倍镜架组定位的精确度,同时极大地缩短开机时间,由于补偿镜架组与变倍镜架组同步移动,因此也可以提高补偿镜架组定位的精确度,进而提高连续变焦的质量

附图说明
27.为了更清楚地说明本发明的技术方案,下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图

28.图1为本发明具体实施方式的整体结构的立体结构示意图;图2为本发明具体实施方式中前镜组的剖面结构示意图;图3为本发明具体实施方式中变焦设备的俯视结构示意图;图4为本发明具体实施方式中凸轮轴组件的剖面结构示意图;图5为本发明具体实施方式中直线导轨组件的剖面结构示意图;图6为本发明具体实施方式中变倍镜架组的爆炸结构示意图;图7为本发明具体实施方式中补偿镜架组的爆炸结构示意图;图8为本发明具体实施方式中消隙组件的爆炸结构示意图;图9为本发明具体实施方式中消隙组件的正视结构示意图;图
10
为本发明具体实施方式中位置反馈机构和线路传导机构的立体结构示意图

29.附图标记说明:
1、
变焦机构;
11、
壳体;
111、
第一装配孔;
112、
第二装配孔;
12、
凸轮轴组件;
121、
圆柱凸轮;
122、
变倍导钉;
123、
补偿导钉;
124、
左支撑架;
125、
深沟球轴承;
126、
平面推力轴承;
127、
轴承端盖;
128、
卡簧;
129、
右支撑架;
13、
变倍镜架组;
131、
变倍镜架;
132、
第三透镜;
133、
第四透镜;
134、
第三压圈;
135、
隔圈;
136、
第一直线轴承;
137、
第一轴承压盖;
14、
补偿镜架组;
141、
补偿镜架;
142、
第五透镜;
143、
第五压圈;
144、
第二直线轴承;
145、
第二轴承压盖;
15、
电机;
151、
主动齿轮;
152、
从动齿轮;
16、
限位开关;
17、
直线导轨组件;
171、
直线导轨;
172、
楔形半圆柱块;
173、
端盖;
18、
消隙组件;
181、
弹簧固定座;
182、
弹簧挡板;
183、
转轴套;
1831、
第一平面;
184、
转轴;
185、
恒力弹簧;
1851、
第二平面;
2、
位置反馈机构;
21、
读数头;
22、
连接架;
23、
绝对值磁栅尺;
24、
固定架;
3、
线路传导机构;
31、
拖链;
32、
支架;
33、
导向架;
4、
前镜组;
41、
前镜筒;
42、
第一透镜;
43、
第二透镜;
44、
第一压圈;
45、
第二压圈;
5、
聚焦组;
6、
制冷机芯组件

具体实施方式
30.为使得本发明的目的

特征

优点能够更加的明显和易懂,下面将结合本具体实施例中的附图,对本发明中的技术方案进行清楚

完整地描述,显然,下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而非全部的实施例

基于本专利中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本专利保护的范围

31.参照图
1-10
,本实施例提出一种定位精确的红外连续变焦光机装置,其包括变焦机构
1、
位置反馈机构
2、
线路传导机构
3、
前镜组
4、
聚焦组5和制冷机芯组件
6。
32.变焦机构1包括壳体
11
,壳体
11
前后两端留有与前镜组
4、
聚焦组5和制冷机芯组件6的孔位,壳体
11
底部的中间位置安装有凸轮轴组件
12
,凸轮轴组件
12
包括圆柱凸轮
121
,圆柱凸轮
121
的外周面开有两条凸轮槽,分别为变倍凸轮槽和补偿凸轮槽,变倍凸轮槽中竖直嵌入变倍导钉
122
,变倍导钉
122
固定安装于变倍镜架组
13
,补偿凸轮槽中竖直嵌入补偿导钉
123
,补偿导钉
123
固定安装于补偿镜架组
14
,圆柱凸轮
121
沿自身的轴线转动以带动变倍导钉
122
和补偿导钉
123
同步前后直线移动,从而带动变倍镜组和补偿镜组同步直线移动,变焦过程中,变倍镜组和补偿镜组的相对位置准确,以实现连续变焦且保证像面位置不变

圆柱凸轮
121
的左端设有左台阶,左台阶上连接有左支撑架
124
,左支撑架
124
安装于壳体
11
的孔位中,左侧支撑架与左台阶的外周面之间安装有深沟球轴承
125
,左侧支撑架与左台阶的侧壁之间安装有平面推力轴承
126
,左侧支撑架的左端安装有轴承端盖
127
和卡簧
128
,同理,圆柱凸轮
121
的右端设有右台阶,右台阶上连接有右支撑架
129
,右支撑架
129
安装于壳体
11
的孔位中,右侧支撑架与右台阶的外周面之间安装有深沟球轴承
125
,右侧支撑架与右台阶的侧壁之间安装有平面推力轴承
126
,右侧支撑架的右端安装有轴承端盖
127
和卡簧
128
,其中,深沟球轴承
125、
平面推力轴承
126、
轴承端盖
127
和卡簧
128
为标准件

33.变倍镜架组
13
包括变倍镜架
131
,变倍镜架
131
内同轴安装有第三透镜
132、
第四透镜
133
,第三压圈
134
和隔圈
135
,变倍镜架
131
径向方向的两侧都设有第一直线轴承
136
和第一轴承压盖
137。
34.补偿镜架组
14
包括补偿镜架
141
,补偿镜架
141
内同轴安装有第五透镜
142
和第五压圈
143
,补偿镜架
141
径向方向的两侧都设有第二直线轴承
144
和第二轴承压盖
145。
35.变焦机构1还包括电机
15
,电机
15
为减速直流电机
15
,电机
15
通过专用结构件安装在壳体
11
的底部,电机
15
的输出轴上安装有主动齿轮
151
,主动齿轮
151
为消隙齿轮,圆柱凸轮
121
的右端安装有从动齿轮
152
,主动齿轮
151
与从动齿轮
152
啮合,电机
15
能够为连续变焦提供动力

其中,消隙齿轮为现有技术中典型的双齿轮错齿式间隙调节齿轮,依靠错开的两齿轮夹紧从动齿轮
152
,从而消除主动齿轮
151
与从动齿轮
152
之间的啮合间隙

36.变焦机构1还包括限位开关
16
,限位开关
16
与电机
15
电连接,限位开关
16
固定安装在补偿镜架组
14
的移动路径上,主要用于对变焦过程进行中断,避免超出理论变焦行程,导致变倍镜架组
13
和补偿镜架组
14
与结构件之间接触

损坏

在本实施例中,限位开关
16
为两个,一个位于长焦位置,一个位于广角位置,都用于避免因控制问题导致变倍镜架组
13
或补偿镜架组
14
超出理论变焦行程从而引起的结构件

镜片接触

损坏

37.变焦机构1还包括直线导轨组件
17
,直线导轨组件
17
包括直线导轨
171
,直线导轨
171
有两个,两个直线导轨
171
对称安装于圆柱凸轮
121
的两侧,直线导轨
171
的沿圆柱凸轮
121
的轴向方向设置,两个直线导轨
171
关于圆柱凸轮
121
对称设置,每根直线导轨
171
都分别穿过第一直线轴承
136
和第二直线轴承
145
,以此直线导轨
171
能够将变倍镜架组
13
和补偿镜架组
14
支撑起来

具体地,直线导轨
171
的左端插入壳体
11
内壁的第一装配孔
111
,直线导轨
171
的右端插入壳体
11
内壁的第二装配孔
112
,第二装配孔
112
为楔形孔,第二装配孔
112
的大径端朝向壳体
11
外侧,第二装配孔
112
内设有至少两个楔形半圆柱块
172
,楔形半圆柱块
172
与直线导轨
171
的外周面抵接;壳体
11
的外壁安装有端盖
173
,端盖
173
与直线导轨
171
同轴设置,端盖
173
与壳体
11
通过螺钉固定连接,螺纹孔至少为两个

两个楔形半圆柱块
172
分别置于上下或左右两侧,配合端盖
173
和螺钉实现直线导轨
171
的调心

38.具体调心过程为:安装完直线导轨组件
17
之后,先将变倍导钉
122
和补偿导钉
123
取下,使变倍镜架
131
和补偿镜架
141
能够前后自由移动,然后将两直线导轨
171
右端的楔形半圆柱块
172
安装到位,保证两个楔形半圆柱块
172
的外端面平齐但不用螺钉顶紧;将变焦机构1放置在大理石水平台面,用手拨动变倍镜架
131
和补偿镜架
141
,使变倍镜架
131
和补偿镜架
141
全行程移动,若移动时有卡滞,用千分表分别量取两根直线导轨
171
的高度差,并记录;将变焦机构1侧放,用千分表分别量取两根直线导轨
171
的高度差,并记录,记录完毕再将变焦机构1水平放置;根据第一次量取的高度差调整两根直线导轨
171
的高度偏差,根据第二次记录的高度差调整直线导轨
171
的左右偏摆偏差;当直线导轨
171
的右端靠上,在端盖
173
的上方的螺纹孔内拧入螺钉,螺钉的端部将上侧楔形半圆柱块
172
向左顶,使得下侧的楔形半圆柱块
172
稍往右移动,使直线导轨
171
的右端下调,以此实现直线导轨
171
上下调心,左右调心原理相同;当调节完毕后用手拨动变倍镜架
131
和补偿镜架
141
,变倍镜架
131
和补偿镜架
141
若能顺畅的前后移动,则直线导轨
171
调心完毕,变倍镜架
131
和补偿镜架
141
移动时同轴性好

39.变焦机构1还包括消隙组件
18
,消隙组件
18
包括弹簧固定座
181
,弹簧固定座
181
安装于壳体
11
的内侧壁,弹簧固定座
181
上固定安装有弹簧挡板
182
,弹簧挡板
182
上开有转轴槽,弹簧挡板
182
与转轴套
183
相对转动连接,转轴套
183
的轴向方向与圆柱凸轮
121
的轴向方向在平行平面中垂直设置,转轴套
183
内可转动地插入转轴
184
,转轴
184
与转轴套
183

间设有微型轴承,转轴
184
可转动地插入弹簧挡板
182
上的转轴槽中,转轴套
183
外可转动地套设有恒力弹簧
185
,恒力弹簧
185
的延伸方向沿圆柱凸轮
121
的轴向方向设置,在本实施例中,共设有四个消隙组件
18
,四个消隙组件
18
中的四个恒力弹簧
185
的延伸端分别与变倍镜架
131
径向方向上的两侧和补偿镜架
141
径向方向上的两侧连接,且分别位于变倍镜架
131
径向方向上的两侧的两个恒力弹簧
185
位于同一端,分别位于补偿镜架
141
径向方向上的两侧的两个恒力弹簧
185
位于同一端

在变焦过程中,由于恒力弹簧
185
一直具有拉力,变倍镜架
131
上的变倍导钉
122
始终与变倍凸轮槽沿圆柱凸轮
121
轴向方向上的一侧抵接,消除了变倍导钉
122
与变倍凸轮槽之间的间隙,可消除电机
15
输出轴端的回程差,使得电机
15
能够精确控制变倍镜架组
13
的位置,同理,补偿镜架
141
上的补偿导钉
123
始终与补偿凸轮槽沿圆柱凸轮
121
轴向方向上的一侧抵接,消除了补偿导钉
123
与补偿凸轮槽之间的间隙,可消除电机
15
输出轴端的回程差,使得电机
15
能够精确控制补偿镜架组
14
的位置

为了防止恒力弹簧
185
转动时因内壁不平而引起的颤振,因此转轴套
183
的外壁设有第一平面
1831
,恒力弹簧
185
的内壁设有第二平面
1851
,第二平面
1851
与第一平面
1831
抵接

40.本实施例中的制冷机芯组件6包括制冷热像机芯

固定件

电路板等零件,制冷机芯组件6位于壳体
11
外部右端

41.本实施例中的位置反馈机构2安装于壳体
11
内,位置反馈机构2包括读数头
21
,读数头
21
通过连接架
22
固定安装于变倍镜架组
13
,读数头
21
下方设有绝对值磁栅尺
23
,读数头
21
的底部与绝对值磁栅尺
23
的顶部之间设有
0.5mm-1mm
的间隙,绝对值磁栅尺
23
的长度方向沿圆柱凸轮
121
的轴向方向设置,绝对值磁栅尺
23
安装于固定架
24
,固定架
24
安装于壳体
11
底部的槽内,固定架
24
的材料与绝对值磁栅尺
23
的热膨胀系数接近,避免高低温导致绝对值磁栅尺
23
损坏

绝对值磁栅尺
23
上记录了每一个点的绝对位置,读数头
21
用于读取绝对值磁栅尺
23
上的位置信息

42.本实施例中的线路传导机构3安装于壳体
11
中,线路传导机构3包括拖链
31
,拖链
31
重量轻,读数头
21
的线缆穿过拖链
31
的内部后与制冷机芯组件6的电路板连接,拖链
31
的一端与连接架
22
连接,拖链
31
的另一端与支架
32
连接,支架
32
安装于壳体
11
的底部,壳体
11
的底部还安装有导向架
33
,导向架
33
与拖链
31
滑动接触

在变焦过程中,读数头
21
的线缆与其他结构件之间无接触,导向架
33
对拖链
31
起支撑导向的作用,拖链
31
的大部分重量由导向架
33、
支架
32
分担,几乎不会对变倍镜架
131
产生影响

43.本实施例中前镜组4包括前镜筒
41
,前镜筒
41
中同轴安装有第一透镜
42、
第二透镜
43、
第一压圈
44
和第二压圈
45
,通过第一压圈
44
将第一透镜
42
固定在前镜筒
41
中,通过第二压圈
45
将第二透镜
43
固定在前镜筒
41
上,前镜筒
41
固定安装于壳体
11
的左端

44.本实施例中的聚焦机构固定安装于壳体
11
内部右端,用于聚焦

45.对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明

对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现

因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围

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