CN106441240B - 一种基于凸轮机构的面阵成像仪高频像移补偿装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于凸轮机构的面阵成像仪高频像移补偿装置。装置使用压簧张紧的凸轮机构实现了对面阵成像仪摆扫的高频振动像移补偿，结构及控制简单，可靠性高，制造容易，安装简便，成本低，使用方便，适用于各种面阵成像仪，振动补偿频率达到50Hz以上。

Description

一种基于凸轮机构的面阵成像仪高频像移补偿装置
技术领域
本发明专利涉及一种像移补偿装置，具体涉及一种基于凸轮机构的面阵成像仪高频像移补偿装置。
背景技术
面阵成像仪是实现对远方景物成像的设备。目前在研的面阵成像仪主要采用摆扫的方式完成大范围扫描成像。面阵成像仪在凝视成像时需要一定的积分时间(或曝光时间)，使感光介质获取足够的光能量。在这个时间内，由于面阵成像仪在进行摆扫扫描，会引起积分时间内成像光轴移动，从而产生图像像移。基于以上原因为了消除高空间分辨率、长积分时间条件下大视场成像像移对成像质量的影响，同时满足高速多画幅重叠成像，需要进行高精度高频响像移补偿。一般的像移补偿装置控制复杂，且只能实现中、低频补偿，对于30Hz以上的高频响补偿则力不从心，且控制困难，精度低，结构复杂繁琐、成本高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于凸轮机构的面阵成像仪高频像移补偿装置，安装在面阵成像仪上，对面阵成像仪摆扫扫描像移进行高频振动补偿。像移补偿装置结构及控制简单，成本低。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种基于凸轮机构的面阵成像仪高频像移补偿装置，包括高频摆镜部件1，凸轮基架部件2，滚动轴承部件3，左轴承4，右轴承5，左轴承压盖6，右轴承压盖7，压簧一8，压簧二9；其特征在于：
所述的高频摆镜部件1包括高频摆镜1-1，摆镜转轴一1-2，摆镜转轴二1-3，压簧导向支撑杆一1-4，压簧导向支撑杆二1-5；其结构为：所述的高频摆镜1-1为椭圆形结构，正面为补偿镜面，椭圆长轴两端有转轴定位孔及安装平面，背面后侧为方形安装槽；所述的摆镜转轴一1-2与高频摆镜1-1椭圆长轴左端面通过转轴定位孔及轴肩定位并通过螺钉固定连接，所述的摆镜转轴二1-3与高频摆镜1-1椭圆长轴右端面通过转轴定位孔及轴肩定位并通过螺钉固定连接，为了便于安装，摆镜转轴一1-2比摆镜转轴二1-3长度长10～20毫米；所述的压簧导向支撑杆一1-4与所述的压簧导向支撑杆二1-5为相同结构，一端为螺杆，另一端为导向轴，压簧导向支撑杆一1-4螺杆端通过螺纹连接固定安装在高频摆镜1-1背面前部偏左位置，压簧导向支撑杆二1-5螺杆端通过螺纹连接固定安装在高频摆镜1-1背面前部偏右位置。
所述的凸轮基架部件2包括盘形凸轮2-1，凸轮基板2-2，摆镜基架2-3，压簧导向支撑杆三2-4，压簧导向支撑杆四2-5，直流无刷电机2-6，电机安装架2-7；其结构为：所述的凸轮基板2-2下端面中部通过螺钉固定安装在所述的摆镜基架2-3上端面安装槽内；所述的电机安装架2-7通过螺钉固定安装在凸轮基板2-2后端，所述的直流无刷电机2-6套装在电机安装架2-7下端安装孔内，直流无刷电机2-6通过螺钉与电机安装架2-7固定连接；所述的盘形凸轮2-1在圆周0°至360°范围内半径变化行程按照像移补偿运动曲线加工，盘形凸轮2-1中心孔套装在直流无刷电机2-6输出轴上，盘形凸轮2-1通过紧定螺钉及胶粘与直流无刷电机2-6输出轴固定连接；所述的压簧导向支撑杆三2-4、所述的压簧导向支撑杆四2-5、所述的压簧导向支撑杆一1-4、所述的压簧导向支撑杆二1-5均为相同结构，一端为螺杆，另一端为导向轴，压簧导向支撑杆三2-4螺杆端通过螺纹连接固定安装在凸轮基板2-2下端面前部偏左位置，压簧导向支撑杆四2-5螺杆端通过螺纹连接固定安装在凸轮基板2-2下端面前部偏右位置。
所述的滚动轴承部件3包括轴承底座3-1，轴承销轴3-2，滚动轴承3-3，轴承套筒3-4，锁紧螺母3-5；其结构为：所述的滚动轴承3-3为带法兰滚珠轴承，所述的轴承销轴3-2套装在所述的轴承底座3-1左右两端中心孔内，轴承销轴3-2右侧轴肩靠装在轴承底座3-1右侧端面上，滚动轴承3-3与所述的轴承套筒3-4中心孔套装在轴承销轴3-2上，轴承销轴3-2中部轴肩、滚动轴承3-3、轴承套筒3-4、轴承底座3-1左侧内端面从右到左依次连接，所述的锁紧螺母3-5通过螺纹固定安装在轴承销轴3-2左侧，同时锁紧螺母3-5靠装在轴承底座3-1左侧外端面上，从而对轴承销轴3-2、滚动轴承3-3、轴承套筒3-4轴向位置进行锁紧定位。
所述的左轴承4与所述的右轴承5为深沟球轴承。
所述的左轴承4滑套安装在所述的凸轮基架部件2的摆镜基架2-3的左端安装孔内，左轴承4外圈右端面靠装在摆镜基架2-3左端安装孔内环形靠面上，所述的右轴承5滑套安装在摆镜基架2-3的右端安装孔内，右轴承5外圈左端面靠装在摆镜基架2-3右端安装孔内环形靠面上，所述的左轴承压盖6通过螺钉固定安装在所述的凸轮基架部件2的摆镜基架2-3左端面，将左轴承4外圈压紧紧固，所述的右轴承压盖7通过螺钉固定安装在摆镜基架2-3右端面，将右轴承5外圈压紧紧固；所述的滚动轴承部件3的轴承底座3-1通过螺钉固定安装在所述的高频摆镜部件1的高频摆镜1-1的方形安装槽内，所述的高频摆镜部件1的高频摆镜1-1、摆镜转轴一1-2及摆镜转轴二1-3组成一个整体摆动转轴，整体摆动转轴左端的摆镜转轴一1-2滑套安装在所述的左轴承4内圈内，整体摆动转轴右端的摆镜转轴二1-3滑套安装在所述的右轴承5内圈内，整体摆动转轴依靠摆镜转轴一1-2及摆镜转轴二1-3的轴肩进行左右轴向定位；所述的压簧一8下端套装在所述的高频摆镜部件1的压簧导向支撑杆二1-5导向轴上，压簧一8上端套装在所述的凸轮基架部件2的压簧导向支撑杆四2-5导向轴上，所述的压簧二9下端套装在所述的高频摆镜部件1的压簧导向支撑杆一1-4导向轴上，压簧二9上端套装在所述的凸轮基架部件2的压簧导向支撑杆三2-4导向轴上，所述的高频摆镜部件1、压簧一8、压簧二9、所述的滚动轴承部件3、所述的凸轮基架部件2的盘形凸轮2-1组成一个凸轮机构，通过压簧一8和压簧二9压缩时的张紧力使得所述的滚动轴承部件3的滚动轴承3-3与凸轮基架部件2的盘形凸轮2-1圆周端面始终保持接触，且盘形凸轮2-1通过滚动轴承3-3的法兰端面进行轴向定位，当所述的凸轮基架部件2的直流无刷电机2-6输出轴高速转动时，通过凸轮机构的传动，高频摆镜1-1按照盘形凸轮2-1的运动曲线高频往复旋转摆动，实现了装置对面阵成像仪摆扫的高频振动像移补偿。
将本基于凸轮机构的面阵成像仪高频像移补偿装置的凸轮基架部件2的摆镜基架2-3上端面通过螺钉固定安装，使得所述的高频摆镜部件1的高频摆镜1-1补偿镜面在面阵成像仪光路像移补偿处，启动所述的凸轮基架部件2的直流无刷电机2-6，使得直流无刷电机2-6输出轴高速转动，通过凸轮机构的传动，使得高频摆镜1-1高频往复旋转摆动，实现了装置对面阵成像仪摆扫的高频振动像移补偿。
本发明具有如下优点：本发明结构合理、紧凑，采用压簧张紧的凸轮机构，只需控制直流无刷电机驱动凸轮以恒定高速速率转动即可实现高精度像移补偿，控制简单，可靠性高，制造容易，安装简便，成本低，使用方便，适用于各种面阵成像仪，振动补偿频率达到50Hz以上。
附图说明
图1是本发明的一个实施例的总体结构示意图。
图2是图1的俯视图。
图3是图2中A-A处的剖视图。
图4是图1的后视图。
图5是本发明的一个实施例的高频摆镜部件1的轴侧图。
图6是本发明的一个实施例的凸轮基架部件2的轴侧图。
图7是图6的前视图。
图8是本发明的一个实施例的盘形凸轮2-1的运动曲线图。
图9是本发明的一个实施例的滚动轴承部件3的轴侧图。
图10是图9的俯视图。
图11是图10中B-B处的剖视图。
具体实施方式
本发明的优选实施例结合附图说明如下：
参见图1至图4，本基于凸轮机构的面阵成像仪高频像移补偿装置，包括高频摆镜部件1，凸轮基架部件2，滚动轴承部件3，左轴承4，右轴承5，左轴承压盖6，右轴承压盖7，压簧一8，压簧二9；其特征在于：
参见图5，高频摆镜部件1包括高频摆镜1-1，摆镜转轴一1-2，摆镜转轴二1-3，压簧导向支撑杆一1-4，压簧导向支撑杆二1-5；其结构为：高频摆镜1-1为椭圆形结构，正面为补偿镜面，椭圆长轴两端有转轴定位孔及安装平面，背面后侧为方形安装槽；摆镜转轴一1-2与高频摆镜1-1椭圆长轴左端面通过转轴定位孔及轴肩定位并通过螺钉固定连接，摆镜转轴二1-3与高频摆镜1-1椭圆长轴右端面通过转轴定位孔及轴肩定位并通过螺钉固定连接，为了便于安装，摆镜转轴一1-2比摆镜转轴二1-3长度长13毫米；压簧导向支撑杆一1-4与压簧导向支撑杆二1-5为相同结构，一端为螺杆，另一端为导向轴，压簧导向支撑杆一1-4螺杆端通过螺纹连接固定安装在高频摆镜1-1背面前部偏左位置，压簧导向支撑杆二1-5螺杆端通过螺纹连接固定安装在高频摆镜1-1背面前部偏右位置。
参见图6和图7，凸轮基架部件2包括盘形凸轮2-1，凸轮基板2-2，摆镜基架2-3，压簧导向支撑杆三2-4，压簧导向支撑杆四2-5，直流无刷电机2-6，电机安装架2-7；其结构为：凸轮基板2-2下端面中部通过螺钉固定安装在摆镜基架2-3上端面安装槽内；直流无刷电机2-6采用瑞士maxon motor公司的EC16，电机安装架2-7通过螺钉固定安装在凸轮基板2-2后端，直流无刷电机2-6套装在电机安装架2-7下端安装孔内，直流无刷电机2-6通过螺钉与电机安装架2-7固定连接；盘形凸轮2-1基圆半径为12毫米，在圆周0°至360°范围内半径变化行程运动曲线如图8所示，最大行程为0.63毫米，盘形凸轮2-1中心孔套装在直流无刷电机2-6输出轴上，盘形凸轮2-1通过紧定螺钉及胶粘与直流无刷电机2-6输出轴固定连接；压簧导向支撑杆三2-4、压簧导向支撑杆四2-5、压簧导向支撑杆一1-4、压簧导向支撑杆二1-5均为相同结构，一端为螺杆，另一端为导向轴，压簧导向支撑杆三2-4螺杆端通过螺纹连接固定安装在凸轮基板2-2下端面前部偏左位置，压簧导向支撑杆四2-5螺杆端通过螺纹连接固定安装在凸轮基板2-2下端面前部偏右位置。
参见图9至图11，滚动轴承部件3包括轴承底座3-1，轴承销轴3-2，滚动轴承3-3，轴承套筒3-4，锁紧螺母3-5；其结构为：滚动轴承3-3为带法兰滚珠轴承，采用日本MISUMI公司的FL603ZZ，轴承销轴3-2套装在轴承底座3-1左右两端中心孔内，轴承销轴3-2右侧轴肩靠装在轴承底座3-1右侧端面上，滚动轴承3-3与轴承套筒3-4中心孔套装在轴承销轴3-2上，轴承销轴3-2中部轴肩、滚动轴承3-3、轴承套筒3-4、轴承底座3-1左侧内端面从右到左依次连接，锁紧螺母3-5通过螺纹固定安装在轴承销轴3-2左侧，同时锁紧螺母3-5靠装在轴承底座3-1左侧外端面上，从而对轴承销轴3-2、滚动轴承3-3、轴承套筒3-4轴向位置进行锁紧定位。
左轴承4与右轴承5为深沟球轴承，采用日本MISUMI公司的B6001DDU，左轴承4滑套安装在凸轮基架部件2的摆镜基架2-3的左端安装孔内，左轴承4外圈右端面靠装在摆镜基架2-3左端安装孔内环形靠面上，右轴承5滑套安装在摆镜基架2-3的右端安装孔内，右轴承5外圈左端面靠装在摆镜基架2-3右端安装孔内环形靠面上，左轴承压盖6通过螺钉固定安装在凸轮基架部件2的摆镜基架2-3左端面，将左轴承4外圈压紧紧固，右轴承压盖7通过螺钉固定安装在摆镜基架2-3右端面，将右轴承5外圈压紧紧固；滚动轴承部件3的轴承底座3-1通过螺钉固定安装在高频摆镜部件1的高频摆镜1-1的方形安装槽内，高频摆镜部件1的高频摆镜1-1、摆镜转轴一1-2及摆镜转轴二1-3组成一个整体摆动转轴，整体摆动转轴左端的摆镜转轴一1-2滑套安装在左轴承4内圈内，整体摆动转轴右端的摆镜转轴二1-3滑套安装在右轴承5内圈内，整体摆动转轴依靠摆镜转轴一1-2及摆镜转轴二1-3的轴肩进行左右轴向定位；压簧一8和压簧二9都采用采用日本MISUMI公司的UL8-25，压簧一8下端套装在高频摆镜部件1的压簧导向支撑杆二1-5导向轴上，压簧一8上端套装在凸轮基架部件2的压簧导向支撑杆四2-5导向轴上，压簧二9下端套装在高频摆镜部件1的压簧导向支撑杆一1-4导向轴上，压簧二9上端套装在凸轮基架部件2的压簧导向支撑杆三2-4导向轴上，高频摆镜部件1、压簧一8、压簧二9、滚动轴承部件3、凸轮基架部件2的盘形凸轮2-1组成一个凸轮机构，通过压簧一8和压簧二9压缩时的张紧力使得滚动轴承部件3的滚动轴承3-3与凸轮基架部件2的盘形凸轮2-1圆周端面始终保持接触，且盘形凸轮2-1通过滚动轴承3-3的法兰端面进行轴向定位，当凸轮基架部件2的直流无刷电机2-6输出轴高速转动时，通过凸轮机构的传动，高频摆镜1-1按照盘形凸轮2-1的运动曲线高频往复旋转摆动，实现了装置对面阵成像仪摆扫的高频振动像移补偿。
实施例动作流程：将本基于凸轮机构的面阵成像仪高频像移补偿装置的凸轮基架部件2的摆镜基架2-3上端面通过螺钉固定安装，使得高频摆镜部件1的高频摆镜1-1补偿镜面在面阵成像仪光路像移补偿处，启动凸轮基架部件2的直流无刷电机2-6，使得直流无刷电机2-6输出轴高速转动，通过凸轮机构的传动，使得高频摆镜1-1高频往复旋转摆动，实现了装置对面阵成像仪摆扫的高频振动像移补偿。

Claims (1)

1.一种基于凸轮机构的面阵成像仪高频像移补偿装置，包括高频摆镜部件(1)，凸轮基架部件(2)，滚动轴承部件(3)，左轴承(4)，右轴承(5)，左轴承压盖(6)，右轴承压盖(7)，压簧一(8)，压簧二(9)；其特征在于：
所述的高频摆镜部件(1)包括高频摆镜(1-1)，摆镜转轴一(1-2)，摆镜转轴二(1-3)，压簧导向支撑杆一(1-4)，压簧导向支撑杆二(1-5)；其结构为：所述的高频摆镜(1-1)为椭圆形结构，正面为补偿镜面，椭圆长轴两端有转轴定位孔及安装平面，背面后侧为方形安装槽；所述的摆镜转轴一(1-2)与高频摆镜(1-1)椭圆长轴左端面通过转轴定位孔及轴肩定位并通过螺钉固定连接，所述的摆镜转轴二(1-3)与高频摆镜(1-1)椭圆长轴右端面通过转轴定位孔及轴肩定位并通过螺钉固定连接，为了便于安装，摆镜转轴一(1-2)比摆镜转轴二(1-3)长度长10～20毫米；所述的压簧导向支撑杆一(1-4)与所述的压簧导向支撑杆二(1-5)为相同结构，一端为螺杆，另一端为导向轴，压簧导向支撑杆一(1-4)螺杆端通过螺纹连接固定安装在高频摆镜(1-1)背面前部偏左位置，压簧导向支撑杆二(1-5)螺杆端通过螺纹连接固定安装在高频摆镜(1-1)背面前部偏右位置；
所述的凸轮基架部件(2)包括盘形凸轮(2-1)，凸轮基板(2-2)，摆镜基架(2-3)，压簧导向支撑杆三(2-4)，压簧导向支撑杆四(2-5)，直流无刷电机(2-6)，电机安装架(2-7)；其结构为：所述的凸轮基板(2-2)下端面中部通过螺钉固定安装在所述的摆镜基架(2-3)上端面安装槽内；所述的电机安装架(2-7)通过螺钉固定安装在凸轮基板(2-2)后端，所述的直流无刷电机(2-6)套装在电机安装架(2-7)下端安装孔内，直流无刷电机(2-6)通过螺钉与电机安装架(2-7)固定连接；所述的盘形凸轮(2-1)在圆周0°至360°范围内半径变化行程按照像移补偿运动曲线加工，盘形凸轮(2-1)中心孔套装在直流无刷电机(2-6)输出轴上，盘形凸轮(2-1)通过紧定螺钉及胶粘与直流无刷电机(2-6)输出轴固定连接；所述的压簧导向支撑杆三(2-4)、所述的压簧导向支撑杆四(2-5)、所述的压簧导向支撑杆一(1-4)、所述的压簧导向支撑杆二(1-5)均为相同结构，一端为螺杆，另一端为导向轴，压簧导向支撑杆三(2-4)螺杆端通过螺纹连接固定安装在凸轮基板(2-2)下端面前部偏左位置，压簧导向支撑杆四(2-5)螺杆端通过螺纹连接固定安装在凸轮基板(2-2)下端面前部偏右位置；
所述的滚动轴承部件(3)包括轴承底座(3-1)，轴承销轴(3-2)，滚动轴承(3-3)，轴承套筒(3-4)，锁紧螺母(3-5)；其结构为：所述的滚动轴承(3-3)为带法兰滚珠轴承，所述的轴承销轴(3-2)套装在所述的轴承底座(3-1)左右两端中心孔内，轴承销轴(3-2)右侧轴肩靠装在轴承底座(3-1)右侧端面上，滚动轴承(3-3)与所述的轴承套筒(3-4)中心孔套装在轴承销轴(3-2)上，轴承销轴(3-2)中部轴肩、滚动轴承(3-3)、轴承套筒(3-4)、轴承底座(3-1)左侧内端面从右到左依次连接，所述的锁紧螺母(3-5)通过螺纹固定安装在轴承销轴(3-2)左侧，同时锁紧螺母(3-5)靠装在轴承底座(3-1)左侧外端面上，从而对轴承销轴(3-2)、滚动轴承(3-3)、轴承套筒(3-4)轴向位置进行锁紧定位；
所述的左轴承(4)与所述的右轴承(5)为深沟球轴承；
所述的左轴承(4)滑套安装在所述的凸轮基架部件(2)的摆镜基架(2-3)的左端安装孔内，左轴承(4)外圈右端面靠装在摆镜基架(2-3)左端安装孔内环形靠面上，所述的右轴承(5)滑套安装在摆镜基架(2-3)的右端安装孔内，右轴承(5)外圈左端面靠装在摆镜基架(2-3)右端安装孔内环形靠面上，所述的左轴承压盖(6)通过螺钉固定安装在所述的凸轮基架部件(2)的摆镜基架(2-3)左端面，将左轴承(4)外圈压紧紧固，所述的右轴承压盖(7)通过螺钉固定安装在摆镜基架(2-3)右端面，将右轴承(5)外圈压紧紧固；所述的滚动轴承部件(3)的轴承底座(3-1)通过螺钉固定安装在所述的高频摆镜部件(1)的高频摆镜(1-1)的方形安装槽内，所述的高频摆镜部件(1)的高频摆镜(1-1)、摆镜转轴一(1-2)及摆镜转轴二(1-3)组成一个整体摆动转轴，整体摆动转轴左端的摆镜转轴一(1-2)滑套安装在所述的左轴承(4)内圈内，整体摆动转轴右端的摆镜转轴二(1-3)滑套安装在所述的右轴承(5)内圈内，整体摆动转轴依靠摆镜转轴一(1-2)及摆镜转轴二(1-3)的轴肩进行左右轴向定位；所述的压簧一(8)下端套装在所述的高频摆镜部件(1)的压簧导向支撑杆二(1-5)导向轴上，压簧一(8)上端套装在所述的凸轮基架部件(2)的压簧导向支撑杆四(2-5)导向轴上，所述的压簧二(9)下端套装在所述的高频摆镜部件(1)的压簧导向支撑杆一(1-4)导向轴上，压簧二(9)上端套装在所述的凸轮基架部件(2)的压簧导向支撑杆三(2-4)导向轴上，所述的高频摆镜部件(1)、压簧一(8)、压簧二(9)、所述的滚动轴承部件(3)、所述的凸轮基架部件(2)的盘形凸轮(2-1)组成一个凸轮机构，通过压簧一(8)和压簧二(9)压缩时的张紧力使得所述的滚动轴承部件(3)的滚动轴承(3-3)与凸轮基架部件(2)的盘形凸轮(2-1)圆周端面始终保持接触，且盘形凸轮(2-1)通过滚动轴承(3-3)的法兰端面进行轴向定位，当所述的凸轮基架部件(2)的直流无刷电机(2-6)输出轴以恒定高速速率转动时，通过凸轮机构的传动，高频摆镜(1-1)按照盘形凸轮(2-1)的运动曲线高频往复旋转摆动，实现了装置对面阵成像仪摆扫的高频振动像移补偿。
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