CN106791368B - 单电机驱动二维平移装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于机械结构技术领域,具体为一种在细长圆孔内布置的二维移动装置。一种单电机驱动二维平移装置,其技术方案是:它包括:外框组(1),中间组(2),内腔组(3),垂直弹簧(18),水平弹簧(30),带丝杠电机(19),导向杆(23);本发明的外框组固定,中间组及内腔组浮动,安装调整拆卸方便;使用预压缩弹簧复位,较好的替代了另一路动力;采用电驱动,方便遥控操作;在小型CCD摄像机小成像面尺寸情况下,充分利用宽视场镜头的技术性能;尺寸小,适合空间受限场合;使用范围广,不局限于CCD摄像机平移,类似需求可以涵盖,可搭载其它传感器。

Description

单电机驱动二维平移装置
技术领域
本发明属于机械结构技术领域,具体为一种在细长圆孔内布置的二维移动装置。
背景技术
一些观察仪器如监控系统,光学镜头后面接CCD摄像机进行视频信号远距离传输。光学镜头的聚焦面与CCD的成像面尺寸一样时,才能达到最大的观察视场。实际情况为,有些光学镜头有足够的聚焦面(视场角),而大成像面小外形尺寸的CCD摄像机难以获得,只能用小成像面的小型CCD摄像机匹配观察,为了获得光学镜头的全部视场角,这就必须将CCD摄像机浮动起来,上下左右平移,以覆盖整个画面,类似传统光学相机移动取景框的操作。
满足上述需求的通用结构为,采用水平垂直两个电机驱动,较容易实现。丝杆直接同轴与导杆连接,占用空间大,同时需两路电气驱动信号。另一种方式,采用偏心转接筒,用一个电机使CCD摄像机相对光学镜头旋转,也可以移动画面,但视频图像会跟着旋转,后续要采用软件反旋过来,较麻烦。
发明内容
本发明的目的是:提供一种尺寸较小,结构简单,适用于有限空间的微型单电机驱动二维移动装置。
本发明的技术方案是:一种单电机驱动二维平移装置,它包括:外框组,中间组,内腔组,垂直弹簧,水平弹簧,带丝杠电机,导向杆;
外框组包括:连接座,固定座,上板,下板;连接座和固定座均具有中心圆孔,连接座和固定座同轴放置,上板安装在连接座和固定座的上方,下板安装在连接座和固定座下方;连接座位于外框组左端,其内螺纹连接光学镜头;固定座位于外框组的右端面,其上设有用于固定单电机驱动二维平移装置的四个螺纹孔;上板位于外框组的上平面,上板设有两个凸台,用于安装带丝杠电机,还设有用于固定导向杆的两个螺纹孔,还设有四个光孔;下板位于外框组的下平面,设有四个光孔;连接座,固定座,上板与下板连接成框架结构,四根垂直导柱分别镶于上板和下板的四个光孔中;
中间组包括:左板,右板,四个水平导柱;左板和右板的对应位置设有四个光孔,外侧面均设有对应于垂直导柱的两个滑动长孔,滑动长孔中分别镶有导套;左板上侧端面设有多边曲面的垂直移动轨道板;四个水平导柱位于左板和右板之间,两端分别镶于左板及右板的四个光孔中;中间组通过其滑动长孔装入外框组的垂直导柱,并压紧套在垂直导柱上的垂直弹簧,实现在外框组内的竖直移动;
内腔组包括:两个内框,水平移动轨道板;两个内框分别套在CCD摄像机前后部位,并紧固;内框的上方和下方设有对应于水平导柱的滑动长孔,其中镶入导套;水平移动轨道板位于两个内框的中间,具有多边曲面;内腔组通过其滑动长孔装入中间组的水平导柱,并压紧套在水平导柱上的水平弹簧,实现在中间组内的水平移动;
带丝杠电机固紧于外框组的上部,丝杠上装有螺套,导向杆用螺钉固定在外框组的上部;螺套与导向杆直角接触,螺套上装有水平导钉和竖直导钉,分别与水平移动轨道板和垂直移动轨道板接触,同时与水平弹簧和垂直弹簧构成平衡受力状态;当带丝杠电机带动螺套移动时,水平导钉和垂直导钉分别拨动水平移动轨道板和垂直移动轨道板,使内腔组和中间组分别做水平和竖直移动。
有益效果:本发明的外框组固定,中间组及内腔组浮动,安装调整拆卸方便;使用预压缩弹簧复位,较好的替代了另一路动力;采用电驱动,方便遥控操作;在小型CCD摄像机小成像面尺寸情况下,充分利用宽视场镜头的技术性能;尺寸小,适合空间受限场合;使用范围广,不局限于CCD摄像机平移,类似需求可以涵盖,可搭载其它传感器。
附图说明
图1为本发明的结构主视图;
图2为图1的左视图;
图3为图1的剖视图;
图4为图1的A-A向剖视图;
图5为图1的俯视图;
图6为本发明中外框组的右视图;
图7为图6的主视图;
图8为图6的俯视图;
图9为本发明中中间组的主视图;
图10为图9的左视图;
图11为图9的俯视图;
图12为本发明中内腔组的主视图;
图13为图12的A-A向剖视图;
图14为图12的俯视图;
图15为图13的B-B向旋转剖视图;
图16为CCD摄像机成像面二维平移示意图。
具体实施方式
参见附图1-5,一种单电机驱动二维平移装置,它包括:外框组1,中间组2,内腔组3,垂直弹簧18,水平弹簧30,带丝杠电机19,导向杆23;
参见附图6-8,外框组1包括:连接座4,固定座5,上板6,下板7;连接座4和固定座5均具有中心圆孔,连接座4和固定座5同轴放置,上板6安装在连接座4和固定座5上方,两端分别与连接座4和固定座5固接,下板7安装在连接座4和固定座5下方,两端分别与连接座4和固定座5固接;由此连接座4,固定座5,上板6与下板7用螺钉连接成框架结构,即外框组1。连接座4位于外框组1左端,其内螺纹连接光学镜头17;固定座5位于外框组1的右端面;上板6位于外框组1的上平面,设有两个凸台61,62,分别加工有螺纹孔和光孔,用于安装带丝杠电机19,还设有用于固定导向杆23的两个螺纹孔63,还设有四个光孔64;下板7位于外框组1的下平面,设有四个光孔;四根垂直导柱8分别镶于上板6和下板7的四个光孔中;固定座5上设有用于固定单电机驱动二维平移装置的四个螺纹孔51;
参见附图9-11,中间组2包括:左板9,右板10,四个水平导柱12;左板9和右板10的对应位置设有四个光孔91,外侧面均设有对应于垂直导柱8的两个滑动长孔92,滑动长孔92中分别镶有导套11;左板9上侧端面设有多边曲面的垂直移动轨道板93;四个水平导柱12位于左板9和右板10之间,两端分别镶于左板9及右板10的四个光孔中;中间组2通过其滑动长孔92装入外框组1的垂直导柱8,并压紧套在垂直导柱8上的垂直弹簧18,实现在外框组1内的竖直移动;
参见附图12-15,内腔组3包括:两个内框13,水平移动轨道板15;两个内框13分别套在CCD摄像机16前后部位,并用螺钉紧固,内框13的上方和下方设有对应于水平导柱12的滑动长孔31,其中镶入导套14;水平移动轨道板15具有用于导向的多边曲面,位于两个内框13的中间,并用螺钉互相固紧;内腔组3通过其滑动长孔31装入中间组2的水平导柱12,并压紧套在水平导柱12上的水平弹簧30,实现在中间组2内的水平移动;
参见附图1-3及附图16,带丝杠电机19通过螺纹连接固紧于外框组1的上部,丝杠35上装有螺套20,导向杆23用螺钉固定在外框组1的上部;螺套20与导向杆23直角接触,保证单电机驱动二维平移装置不旋转的平移,螺套20上装有水平导钉21和竖直导钉22,分别与水平移动轨道板15和垂直移动轨道板93接触,同时与水平弹簧30和垂直弹簧18构成平衡受力状态,保证内腔组3和中间组2的位置稳定;当带丝杠电机19带动螺套20移动时,水平导钉21和垂直导钉22分别拨动水平移动轨道板15和垂直移动轨道板93,使内腔组3和中间组2分别做水平和竖直移动,实现CCD摄像机16成像面在光学镜头17聚焦面内的二维平移。
进一步的,竖直导钉22上装有限位杆24,限位开关25固定在中间组2的侧面,在螺套20平移到两端时,限位杆24碰触限位开关25,发出到位信号,控制换向操作。
进一步的,水平移动轨道板15和垂直移动轨道板93设计为可更换的,使用不同多曲面结构的的水平移动轨道板15和垂直移动轨道板93,使CCD摄像机16成像面在光学镜头17聚焦面内以不同的方式进行二维平移。

Claims (2)

1.一种单电机驱动二维平移装置,其特征是:包括:外框组(1),中间组(2),内腔组(3),垂直弹簧(18),水平弹簧(30),带丝杠电机(19),导向杆(23);
所述外框组(1)包括:连接座(4),固定座(5),上板(6),下板(7);所述连接座(4)和所述固定座(5)均具有中心圆孔,所述连接座(4)和所述固定座(5)同轴放置,所述上板(6)安装在所述连接座(4)和所述固定座(5)的上方,所述下板(7)安装在所述连接座(4)和所述固定座(5)下方;所述连接座(4)位于所述外框组(1)左端,其内螺纹连接光学镜头(17);所述固定座(5)位于所述外框组(1)的右端面,其上设有用于固定所述单电机驱动二维平移装置的四个螺纹孔(51);所述上板(6)位于所述外框组(1)的上平面,所述上板(6)设有两个凸台(61,62),用于安装所述带丝杠电机(19),还设有用于固定所述导向杆(23)的两个螺纹孔(63),还设有四个光孔(64);所述下板(7)位于所述外框组(1)的下平面,设有四个光孔;所述连接座(4)、所述固定座(5)、所述上板(6)与所述下板(7)连接成框架结构,四根垂直导柱(8)分别镶于所述上板(6)和所述下板(7)的所述四个光孔中;
所述中间组(2)包括:左板(9),右板(10),四个水平导柱(12);所述左板(9)和所述右板(10)的对应位置设有四个光孔(91),外侧面均设有对应于所述垂直导柱(8)的两个滑动长孔(92),所述滑动长孔(92)中分别镶有导套(11);所述左板(9)上侧端面设有多边曲面的垂直移动轨道板(93);所述四个水平导柱(12)位于所述左板(9)和所述右板(10)之间,两端分别镶于所述左板(9)及所述右板(10)的所述四个光孔中;所述中间组(2)通过其滑动长孔(92)装入所述外框组(1)的所述垂直导柱(8),并压紧套在所述垂直导柱(8)上的所述垂直弹簧(18),实现在所述外框组(1)内的竖直移动;
所述内腔组(3)包括:两个内框(13),水平移动轨道板(15);所述两个内框(13)分别套在CCD摄像机(16)前后部位,并紧固;所述内框(13)的上方和下方设有对应于所述水平导柱(12)的滑动长孔(31),其中镶入导套(14);所述水平移动轨道板(15)位于所述两个内框(13)的中间,具有多边曲面;所述内腔组(3)通过其滑动长孔(31)装入所述中间组(2)的所述水平导柱(12),并压紧套在所述水平导柱(12)上的所述水平弹簧(30),实现在所述中间组(2)内的水平移动;
所述带丝杠电机(19)固紧于所述外框组(1)的上部,丝杠(35)上装有螺套(20),所述导向杆(23)用螺钉固定在所述外框组(1)的上部;所述螺套(20)与所述导向杆(23)直角接触,所述螺套(20)上装有水平导钉(21)和竖直导钉(22),分别与所述水平移动轨道板(15)和垂直移动轨道板(93)接触,同时与所述水平弹簧(30)和所述垂直弹簧(18)构成平衡受力状态;当所述带丝杠电机(19)带动所述螺套(20)移动时,所述水平导钉(21)和所述垂直导钉(22)分别拨动所述水平移动轨道板(15)和垂直移动轨道板(93),使所述内腔组(3)和所述中间组(2)分别做水平和竖直移动。
2.根据权利要求1所述的单电机驱动二维平移装置,其特征是:所述垂直导钉(22)上装有限位杆(24),限位开关(25)固定在所述中间组(2)的侧面,在所述螺套(20)平移到两端时,所述限位杆(24)碰触所述限位开关(25),发出到位信号,控制换向操作。
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