CN106443953B - 一种多用途视场中的透镜切换机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多用途视场中的透镜切换机构，包括基座、齿轮副、切换机构、电机、到位吸附机构和限位机构。电机驱动齿轮，通过齿轮副驱动经过配平的切换部件，严格按照系统要求实现大视场、非均匀校正、小视场3个位置的有序切换。本发明用于多用途视场切换机构来改变光学系统焦距，达到提高发现、识别红外目标的目的。红外热成像系统主要用于对一定距离的特定物体热辐射进行感应、识别，改变红外热成像系统的焦距，即可以实现不同距离热辐射的感应、识别。本设计采用结构的方式，精确的将切换透镜移入、移出光学系统，从而实现实现大视场和小视场光学系统的转换，同时利用镜筒上的结构件实现系统的非均匀校正功能。

Description

一种多用途视场中的透镜切换机构

技术领域

本发明属于机械结构技术，涉及一种多用途视场中的透镜切换机构。采用本发明的切换机构，结构小巧、可靠，由一套运动及控制机构实现了大小视场切换、非均匀校正两个功能，并且电限位、机械限位、到位吸附等安全措施齐全，在恶劣环境中工作稳定。

背景技术

利用多用途视场切换机构，可以实现红外光学系统中不同视场的切换及非均匀校正功能。大视场红外光学系统中，根据光学系统需求，需要将切换透镜精确放置在光学系统中，实现大视场光学要求；小视场红外光学系统中，根据光学系统需求，需要将切换透镜完全移出光学系统且不能有结构件拦光，实现小视场光学要求；在特定条件下，根据光学系统需求，需要用结构件完全将光路拦住，实现系统的非均匀校正功能。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种多用途视场中的透镜切换机构，实现同一个红外光学系统中不同视场的快速切换，同时实现系统的非均匀校正功能，满足了系统视场切换及非均匀校正要求。

技术方案

一种多用途视场中的透镜切换机构，其特征在于包括基座7、齿轮副、切换机构和电机11；；电机11安装于基座7支撑板的一侧，支撑板另一侧的主齿轮1与电机11的主轴连接；切换机构的切换镜框4的转轴与啮合主齿轮的副齿轮2轴连接，与切换镜框4相对的一侧设有配重块6；在基座7,一端的立柱上设有到位开关和到位吸附对，第一到位吸附对10设在切换镜框4与立柱上端衔接的部位，第二到位吸附对设在配重块6与立柱下端衔接的部位；所述切换镜框4内设有切换透镜5。

在副齿轮2和基座7上设有能够进行非均匀校正机械限位结构，包括限位凹槽13和机械限位3；限位凹槽13位于基座7副齿轮2的运动轨迹上，机械限位3为一个弹簧钢球部件，位于副齿轮2上，随着副齿轮2的转动一起转动；在运动过程中，机械限位3中的弹簧处于被压缩状态，钢球定位于机械限位3内；当运动到限位凹槽13时，机械限位3中的弹簧将钢球的顶出进入限位凹槽，使得切换镜框4在电机11下电的位于精确位置；当电机11接到命令，重新上电带动副齿轮2克服弹簧的压缩力，将钢球压缩回机械限位13内部，切换镜框4运动到其位置。

在基座7的立柱上设有相互垂直的第一到位开关8和第二到位开关9；第二到位开关9穿过立柱纵向设置，其碰触端处于配重块6的运动轨迹，当配重块6运动到预定位置与第二到位开关9碰触发出控制电机11下电信号；第一到位开关8横向设置立柱上，其碰触端处于切换镜框4的运动轨迹，当切换镜框4到预定位置与第一到位开关8碰触发出控制电机11下电信号。

在基座7的立柱上设有第一到位开关8，第一到位开关8横向设置立柱上，其碰触端处于切换镜框4的运动轨迹，当切换镜框4到预定位置与第一到位开关8碰触发出控制电机11下电信号。

在基座7的立柱上设有第二到位开关9；第二到位开关9穿过立柱纵向设置，其碰触端处于配重块6的运动轨迹，当配重块6运动到预定位置与第二到位开关9碰触发出控制电机11下电信号。

有益效果

本发明提出的一种多用途视场中的透镜切换机构，由一套运动及控制机构实现了大小视场切换、非均匀校正两个功能。根据系统需要合理地确定到位开关支撑方式、基座的大小、以及安装位置。并且电限位、机械限位、到位吸附等安全措施齐全，结构小巧、可靠，具有较大的应用价值。

本发明用于多用途视场切换机构来改变光学系统焦距，达到提高发现、识别红外目标的目的。红外热成像系统主要用于对一定距离的特定物体热辐射进行感应、识别，改变红外热成像系统的焦距，即可以实现不同距离热辐射的感应、识别。本设计采用结构的方式，精确的将切换透镜移入、移出光学系统，从而实现实现大视场和小视场光学系统的转换，同时利用镜筒上的结构件实现系统的非均匀校正功能。

附图说明

图1：本发明结构位置图，显示切换透镜处于光路中的位置

图2：本发明结构位置图，显示切换透镜移出光路中的位置

图3：本发明结构位置图，非均匀校正位置图

A-光路，1-主齿轮，2-副齿轮，3-机械限位，4-切换镜框，5-切换透镜，6-配重块，7-基座，8-第一到位开关，9-第二到位开关，10-第一到位吸附对，11-电机，12-第二到位吸附对，13-限位凹槽。

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

本实施例是一种用于多用途视场切换机构，电机驱动齿轮，通过齿轮副驱动经过配平的切换部件，严格按照系统要求实现大视场、非均匀校正、小视场3个位置的有序切换。

大视场切换到位，电限位起作用，电机断电；机械限位和到位吸附同时起作用，保证结构可靠。

非均匀校正切换到位，电机断电，机械限位起作用，结构可靠。

小视场切换到位，电限位起作用，电机断电；机械限位和到位吸附同时起作用，保证结构可靠。

包括基座7、齿轮副、切换机构、电机11、到位吸附机构和限位机构；电机11安装于基座7支撑板的一侧，支撑板另一侧的主齿轮1与电机11的主轴连接；切换机构的切换镜框4的转轴与啮合主齿轮的副齿轮2轴连接，与切换镜框4相对的一侧设有配重块6；在基座7,一端的立柱上设有到位开关和到位吸附对，第一到位吸附对10设在切换镜框4与立柱上端衔接的部位，第二到位吸附对设在配重块6与立柱下端衔接的部位；所述切换镜框4内设有切换透镜5。

机械限位3是一个安装于副齿轮2上的一个弹簧钢球部件，随着副齿轮2的转动一起转动；限位凹槽是基座7上位置相对精确的一个凹槽；在运动过程中，机械限位3中的弹簧一般是处于被压缩状态，钢球处于机械限位3内部；当运动到限位凹槽13处时，机械限位3中的弹簧可以伸展开来，讲钢球的一部分顶出机械限位3、进入限位凹槽，从而保证切换镜框4在电机11下电的情况下的相对精确位置，并且可以克服一定的环境干扰因素；电机11接到命令，重新上电，克服弹簧的压缩力，将钢球压缩回机械限位13内部，切换镜框4可以运动到其他位置了。

第一到位开关8，第二到位开关9均安装在基座7上；如图1所示位置，第二到位开关9会感应到配重块6已经运动到预定位置，第二到位开关9会发出信号，电机11接收到信号以后会下电、停止工作；当切换镜框运动到如图2所示位置时，第一到位开关8会感应到切换镜框已经运动到预定位置，第一到位开关8会发出信号，电机11接收到信号以后会下电、停止工作。

第一到位开关8，第二到位开关9的作用是感应相应的结构件是否到达预定位置，如果到达，就发出信号，电机收到信号下电、停止工作，从而避免电机长时间堵转损坏电机。

本机构的作用，在振动、冲击等恶劣环境根据命令长时间可靠地工作在大视场(图1位置)、小视场(图2位置)和非均匀校正状态(图3位置)。命令切换到大视场，电机工作，通过齿轮副驱动切换镜框转动，切换镜框带动配重块转动；当运动到图1位置时，第二到位开关9会感应到配重块6已经运动到预定位置，第二到位开关9会发出信号，电机11接收到信号以后会下电、停止工作；第二到位吸附起作用，将配重块吸附在基座7上，保证切换镜框在振动、冲击等恶劣环境不会发生转动；当有其他命令时，电机上电工作，克服吸附力，完成其他命令。

命令切换到小视场，电机工作，通过齿轮副驱动切换镜框转动，切换镜框带动配重块转动；当运动到图2位置时，第一到位开关8会感应到切换镜框4已经运动到预定位置，第一到位开关8会发出信号，电机11接收到信号以后会下电、停止工作；第一到位吸附起作用，将切换镜框吸附在基座7上，保证切换镜框在振动、冲击等恶劣环境不会发生转动；当有其他命令时，电机上电工作，克服吸附力，完成其他命令。

命令切换到非均匀校正状态，电机工作，通过齿轮副驱动切换镜框转动，切换镜框带动配重块转动；当运动到图3位置时，电机根据其自身的编码器提示下电、停止工作；机械限位3、限位凹槽13起作用，将切换镜框固定在图3所示位置，保证切换镜框在振动、冲击等恶劣环境不会发生转动；当有其他命令时，电机上电工作，克服机械限位3中的弹簧压缩力，完成其他命令。

相对于大视场、小视场，非均匀校正状态对切换镜框的位置要求不高，所以可以利用电机自身的编码器控制电机下电，可以利用弹簧钢球部件进行机械限位；而大视场、小视场位置精度要求高，就必须利用经过仔细调整的到位开关控制电机下电，同时利用吸附力足够的到位吸附对保证切换镜框在振动、冲击等恶劣环境不会发生转动，从而实现总体对本机构的命令要求。

大视场结构位置图如图1所示，由基座7、第一到位开关8、电机、到位吸附、齿轮1、齿轮2、非均匀校正机械限位、切换镜框、切换透镜、配重块及紧固件等组成。

功能：电机通过齿轮副驱动切换镜框、带动切换透镜转动，运动到图1所示位置时，到位开关1感应到信号，电机断电，大视场到位吸附起作用，保证切换透镜稳定。

(2)小视场结构位置图如图2所示，其组成与大视场结构相同。

功能：电机通过齿轮副驱动切换镜框、带动切换透镜转动，运动到图2所示位置时，到位开关2感应到信号，电机断电，小视场到位吸附起作用，保证光路完全不拦光。

(3)非均匀校正位置图如图3所示，组成与大视场结构相同。

功能：此为本发明一个重要组成部分，用以在两个极限位置中间的可靠定位，利用结构进完全遮拦光路，实现系统的非均匀校正功能。系统进行非均匀校正时，电机通过齿轮副驱动切换镜框转动，运动到图3所示位置时，电机有编码器控制断电，非均匀校正机械限位起作用。非均匀校正机械限位部件是一个弹簧钢球系统，在图3位置时，钢球被弹簧顶入限位凹槽中进行非均匀校正机械限位。

工作过程：

(1)在任意位置，部件收到大视场切换命令，电机上电工作，通过齿轮副驱动切换镜框、带动切换透镜转动，运动到图1所示位置时，到位开关1感应到信号，电机断电，大视场到位吸附起作用，保证切换透镜在光路中的精确位置，且在恶劣环境中稳定工作。

(2)在任意位置，部件收到小视场切换命令，电机上电工作，电机通过齿轮副驱动切换镜框、带动切换透镜转动，运动到图2所示位置时，到位开关2感应到信号，电机断电，小视场到位吸附起作用，保证切换镜框、切换透镜完全在光路之外，且在恶劣环境中系统不拦光。

(3)在任意位置，部件收到非均匀校正命令，电机上电工作，通过齿轮副驱动切换镜框、带动切换透镜转动，运动到图3所示位置时，电机有编码器控制断电，非均匀校正机械限位起作用。非均匀校正机械限位部件是一个弹簧钢球系统，在图3位置时，钢球被弹簧顶入限位凹槽中进行非均匀校正机械限位，保证机构在恶劣环境中对光学系统能进行可靠的非均匀校正。当部件收到大、小视场切换命令时，电机上电工作，钢球克服弹簧力，被顶入非均匀校正机械限位部件内部，从而顺利地根据命令切换到大、小视场位置。

Claims (1)

1.一种多用途视场中的透镜切换机构，其特征在于包括基座(7)、齿轮副、切换机构、电机(11)、到位吸附机构和限位机构；电机(11)安装于基座(7)支撑板的一侧，支撑板另一侧的主齿轮(1)与电机(11)的主轴连接；切换机构的切换镜框(4)的转轴与啮合主齿轮的副齿轮(2)轴连接，与切换镜框(4)相对的一侧设有配重块(6)；在基座(7)一端的立柱上设有到位开关和到位吸附对，第一到位吸附对(10)设在切换镜框(4)与立柱上端衔接的部位，第二到位吸附对设在配重块(6)与立柱下端衔接的部位；所述切换镜框(4)内设有切换透镜(5)；在副齿轮(2)和基座(7)上设有能够进行非均匀校正机械限位结构，包括限位凹槽(13)和机械限位(3)；限位凹槽(13)位于基座(7)副齿轮(2)的运动轨迹上，机械限位(3)为一个弹簧钢球部件，位于副齿轮(2)上，随着副齿轮(2)的转动一起转动；在运动过程中，机械限位(3)中的弹簧处于被压缩状态，钢球定位于机械限位(3)内；当运动到限位凹槽(13)时，机械限位(3)中的弹簧将钢球顶出进入限位凹槽，从而保证切换镜框(4)在电机(11)下电的情况下的相对精确位置；当电机(11)接到命令，重新上电带动副齿轮(2)克服弹簧的压缩力，将钢球压缩回机械限位(13)内部，切换镜框(4)运动到其位置；

在基座(7)的立柱上设有第一到位开关(8)，第一到位开关(8)横向设置在立柱上，其碰触端处于切换镜框(4)的运动轨迹，当切换镜框(4)到达预定位置与第一到位开关(8)碰触发出控制电机(11)下电信号；

在基座(7)的立柱上设有第二到位开关(9)；第二到位开关(9)穿过立柱纵向设置，其碰触端处于配重块(6)的运动轨迹，当配重块(6)运动到预定位置与第二到位开关(9)碰触发出控制电机(11)下电信号。