紅外光學系統調焦機構的製作方法
2023-05-24 20:35:06 3
專利名稱：紅外光學系統調焦機構的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種紅外光學系統調焦機構。
背景技術：
在紅外光學系統中，為了保證各個視場成像清晰，利用電機驅動，將參與成像的調焦透鏡單元沿光軸方向移動，這樣可以滿足紅外系統各個視場的成像要求，也可以滿足長作用距離、高解析度的發展要求。現有的紅外光學系統調焦機構中，傳動連接在電機與調焦透鏡單元之間的傳動機構主要有螺紋傳動機構、渦輪蝸杆傳動機構和絲槓螺母傳動機構，但螺紋傳動機構和絲槓螺母傳動機構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，而渦輪蝸杆傳動機構具有較大的傳動比，因而主要應用於微調，而且渦輪蝸杆傳動機構的體積較大，不適用於機載紅外光學系統，另外，採用螺紋傳動機構、渦輪蝸杆傳動機構或絲槓螺母傳動機構均需要通過控制電機正反轉來實現對調焦透鏡單元位置的調整，而且還需要在調焦透鏡單元的兩個極限位置設置限位裝置，因而電機的整個控制電路結構較為複雜，控制成本較高。
實用新型內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系統調焦機構。本實用新型的技術方案是:一種紅外光學系統調焦機構，包括安裝座，安裝座上通過直線導向機構導向裝配有調焦透鏡單元，在調焦透鏡單元通過傳動機構與驅動該調焦透鏡單元沿直線導向機構導向移動的驅動機構傳動連接，所述驅動機構包括電機，所述的傳動機構包括凸輪導杆傳動機構，所述凸輪為固定安裝在電機輸出軸上的盤形凸輪，所述導杆的一端與調焦透鏡單元固定連接，導杆的另一端與所述盤形凸輪的外輪緣頂觸配合，在凸輪導杆傳動機構下方的安裝座上並列設有與調焦透鏡單元連接、用於驅使所述導杆與盤形凸輪外輪緣始終保持接觸的拉簧。所述的直線導向機構包括固定安裝在安裝座上的直線導杆及滑動裝配在直線導軌上的滑塊，所述調焦透鏡單元固定安裝在滑塊上。所述拉簧的拉伸方向與導杆平行。所述拉簧的中心線與所述直線導向機構的導向方向平行設置，該拉簧的一端固定在調焦透鏡單元上，拉簧的另一端固定在安裝座上。所述的驅動機構為伺服電機，在伺服電機上還連接有用於控制調焦透鏡單元移動精度的到位感應單元和到位精度控制單元。所述的到位感應單元固定在調焦透鏡單元上，所述到位精度控制單元固定在安裝座上，在所述到位感應單元中設有磁體，在所述到位精度控制單元中設有用於感應磁體信號的霍爾器件。本實用新型的紅外光學系統調焦機構中，調焦透鏡單元通過凸輪導杆傳動機構和拉簧的配合驅動調焦透鏡單元沿直線導向機構導向裝移動，使該調焦透鏡單元可以在保證視場要求的前提下，確保系統在調焦過程中產品的光軸不發生偏移，在調焦透鏡單元與驅動機構之間連接凸輪導杆傳動機構，盤形凸輪在驅動機構帶動下沿一個方向循環轉動，通過盤形凸輪長短軸之間的長度差實現對調焦透鏡單元位置的精確控制，其結構簡單，簡化了驅動機構的控制電路，同時，在調焦透鏡單元上連接的拉簧還具有吸振、緩衝的作用，有效地提高了產品的穩定性要求，並滿足了機載振動環境下對視軸的精度要求。
圖1為本實用新型紅外光學系統調焦機構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系統調焦機構的具體實施例如圖1、圖2、圖3所示，該紅外光學系統調焦機構主要由安裝座1、直線導軌2、滑塊3、調焦透鏡單元4、導杆5、盤形凸輪6、伺服電機7、到位感應單元8、到位精度控制單元9及拉簧10組成，其中，安裝座I採用鋁合金材料製成，製作時要求用於安裝直線導軌2的上安裝面與其下表面之間的平行度不大於0.01mm。直線導軌2固定在安裝座I的上安裝面上，滑塊3導向滑動裝配在直線導軌2上，該直線導軌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於
0.004mm，滑塊3的側面在運動過程中與底面的垂直度不大於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的側面在運動過程中與底面的垂直度為0.02mm。調焦透鏡單元4由固定安裝在滑塊3上的調焦鏡座和鑲裝在調焦鏡座上的調焦透鏡組成，調焦鏡座採用鈦合金TC4製成，可滿足調焦透鏡的熱變形要求，調焦透鏡採用單晶鍺材料製成，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_並採用定心裝配技術安裝座調焦鏡座中。到位感應單元8固定在調焦透鏡單元4上，在到位感應單元8中設有磁體；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中設有霍爾器件，到位精度控制單元9採用霍爾器件來保證電限位，當調焦透鏡單元4移動到位時，到位精度控制單元9通過霍爾器件感應到磁體的感應信號，從而對私伺服電機7進行控制。盤形凸輪6由不鏽鋼採用熱處理HRC30-35製成並徑向固定在伺服電機7的輸出軸上。導杆5由錫黃銅QSn6.5-0.1\GB/T4423_1992材料並進行表面處理製成，其一端固定在調焦透鏡單元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杆傳動機構。拉簧10採用鋼絲70\GB/T4358-1995材料並進行回火處理製成，保證該拉簧10的彈性係數為K=270N/m，拉簧10並列安裝在凸輪導杆傳動機構下方，拉簧10的的一端固定在導杆5下方的調焦透鏡單元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的拉伸方向與導杆5平行，通過該拉簧10的彈力作用確保導杆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配合驅動調焦透鏡單元4的作用，該拉簧10還同時起到了緩衝及隔離外界振動的作用，避免光軸發生偏移，使該紅外光學系統調焦機構滿足在振動環境下精確調焦的要求。該紅外光學系統調焦機構在使用時，伺服電機的輸出軸帶動盤形凸輪沿一個方向循環轉動，拉簧通過自身彈力使調焦透鏡單元上固定的導杆始終於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動調焦透鏡單元沿直線導軌作直線往復運動，實現調焦透鏡單元的調整，達到視場調焦、成像清晰的目的，並在保證視場要求的前提下，確保系統在調焦過程中產品的光軸不發生偏移；當調焦透鏡單元移動到位時，通過連接在調焦透鏡單元與安裝座之間的拉簧實現對調焦透鏡單元的緩衝並隔離外界振動對調焦透鏡單元的影響，同時，通過到位精度控制單元中的霍爾器件對到位感應單元中磁體的感應信號對伺服電機進行控制。本實用新型不局限於上述實施例，安裝座上固定的用於與調焦透鏡單元導向配合的直線導向機構還可以採用燕尾槽或導柱與導向孔配合的導向結構；導杆與調焦透鏡單元之間可以採用分體連接也可以採用一體製作結構；拉簧的彈性參數可以根據實際情況具體設計；其都在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種紅外光學系統調焦機構，包括安裝座，安裝座上通過直線導向機構導向裝配有調焦透鏡單元，在調焦透鏡單元通過傳動機構與驅動該調焦透鏡單元沿直線導向機構導向移動的驅動機構傳動連接，其特徵在於，所述驅動機構包括電機，所述的傳動機構包括凸輪導杆傳動機構，所述凸輪為固定安裝在電機輸出軸上的盤形凸輪，所述導杆的一端與調焦透鏡單元固定連接，導杆的另一端與所述盤形凸輪的外輪緣頂觸配合，在凸輪導杆傳動機構下方的安裝座上並列設有與調焦透鏡單元連接、用於驅使所述導杆與盤形凸輪外輪緣始終保持接觸的拉簧。
2.根據權利要求1所述的紅外光學系統調焦機構，其特徵在於，所述的直線導向機構包括固定安裝在安裝座上的直線導杆及滑動裝配在直線導軌上的滑塊，所述調焦透鏡單元固定安裝在滑塊上。
3.根據權利要求1所述的紅外光學系統調焦機構，其特徵在於，所述拉簧的拉伸方向與導杆平行。
4.根據權利要求1所述的紅外光學系統調焦機構，其特徵在於，所述拉簧的中心線與所述直線導向機構的導向方向平行設置，該拉簧的一端固定在調焦透鏡單元上，拉簧的另一端固定在安裝座上。
5.根據權利要求1至4任意一項所述的紅外光學系統調焦機構，其特徵在於，所述的驅動機構為伺服電機，在伺服電機上還連接有用於控制調焦透鏡單元移動精度的到位感應單元和到位精度控制單元。
6.根據權利要求5所述的紅外光學系統調焦機構，其特徵在於，所述的到位感應單元固定在調焦透鏡單元上，所述到位精度控制單元固定在安裝座上，在所述到位感應單元中設有磁體，在所述到位精度控制單元中設有用於感應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系統調焦機構，其安裝座上通過直線導向機構導向裝配有調焦透鏡單元，在調焦透鏡單元通過傳動機構與驅動該調焦透鏡單元沿直線導向機構導向移動的驅動機構傳動連接，驅動機構包括電機，傳動機構包括凸輪導杆傳動機構，凸輪為固定安裝在電機輸出軸上的盤形凸輪，導杆的一端與調焦透鏡單元固定連接，導杆的另一端與所述盤形凸輪的外輪緣頂觸配合，在凸輪導杆傳動機構下方的安裝座上並列設有與調焦透鏡單元連接、用於驅使所述導杆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系統調焦機構結構簡單，簡化了驅動機構的控制電路，並有效地提高了產品的穩定性要求，並滿足了機載振動環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 優先權日2012年10月24日
發明者李運動, 仇振安 申請人:中國航空工業集團公司洛陽電光設備研究所