CN107589626A - 一种dlp投影仪自动对焦机构及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种DLP投影仪自动对焦机构及其应用，其中，DLP投影仪自动对焦机构包括与主控制器连接的DLP投影仪、驱动组件及摄像头，DLP投影仪包括投影本体和与投影本体连接的调焦旋钮；驱动组件与调焦旋钮连接，用于驱动调焦旋钮转动；摄像头邻近调焦旋钮设置，用于采集DLP投影仪的投影图像。本发明通过主控制器对摄像头采集的图像进行分析和处理，并判断图像的清晰度；在图像清晰度满足要求之前，主控制器自动控制驱动组件驱动调焦旋钮旋转，以实现DLP投影仪的自动对焦。与现有技术中的手动调焦相比，本发明可以实现自动对焦，无需在DLP投影仪上预留供用户查看对焦图像的窗口，并可避免DLP投影仪投射出的紫外光对人的眼睛造成伤害。

Description

一种DLP投影仪自动对焦机构及其应用

技术领域

本发明涉及投影技术，具体涉及一种用于3D打印机的DLP投影仪自动对焦机构及其应用。

背景技术

随着增材制造技术的成熟，3D打印机越来越普遍。DLP技术可以用于3D打印，但是已有的DLP投影设备并不是为了3D打印而专门开发，它们大多具有一个投影仰角。如果只是将DLP进行简单固定安装，在调整投影面大小时，为了使得投影面居中于树脂料槽，只能通过调整DLP的倾斜角，一旦DLP投影光路与投影面不垂直，投影图片会趋于梯形化，最终导致打印物品变形；每次变换投影图片大小时，都需要手动调节对焦旋钮，使得投影图像清晰，由于需要在DLP投影仪上预留供用户查看对焦图像的窗口，造成成本增加。而且，紫外DLP投影仪会投射出波长为405nm的紫外光，容易对人的眼睛造成伤害，而采用手动对焦时无法避免这种伤害。

因此，亟需设计一种DLP投影仪可自动对焦方案，以解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种DLP投影仪自动对焦机构及其应用，可实现自动对焦。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

提供一种DLP投影仪自动对焦机构，包括：

DLP投影仪，所述DLP投影仪包括投影本体和与所述投影本体连接的调焦旋钮；

驱动组件，与所述调焦旋钮连接，用于驱动所述调焦旋钮转动；

摄像头，所述摄像头邻近所述调焦旋钮设置，用于采集所述DLP投影仪的投影图像；

所述DLP投影仪、所述驱动组件和所述摄像头均与主控制器连接。

作为DLP投影仪自动对焦机构的优选方案，所述调焦旋钮的外周呈齿轮结构，所述驱动组件包括与所述调焦旋钮的齿轮结构相啮合的齿轮以及驱动所述齿轮转动的驱动装置，所述驱动装置与所述主控制器连接。

作为DLP投影仪自动对焦机构的优选方案，所述驱动装置为电机，所述电机的输出轴与所述齿轮的中心轴孔连接。

作为DLP投影仪自动对焦机构的优选方案，还包括与所述主控制器连接的角度传感器，所述角度传感器与所述电机的输出轴连接，用于检测所述调焦旋钮的转动角度，当所述转动角度达到极限值时，所述主控制器控制所述电机反转以继续进行调焦。

作为DLP投影仪自动对焦机构的优选方案，还包括固定座和联轴器，所述固定座包括底板和所述底板连接的侧板，所述侧板与所述投影本体连接，所述电机安装于所述侧板上并位于所述底板的上方，所述角度传感器位于所述底板的下方，所述联轴器一端与所述电机的输出轴连接，另一端穿过所述底板与所述角度传感器连接。

作为DLP投影仪自动对焦机构的优选方案，所述摄像头的位置可调节。

作为DLP投影仪自动对焦机构的优选方案，所述摄像头通过连接组件与所述投影本体连接，所述连接组件包括第一连接板和第二连接板，所述第一连接板的一端与所述投影本体连接，另一端与所述第二连接板连接，所述摄像头设置在所述第二连接板上，所述第二连接板可相对所述第一连接板转动并可通过紧固件选择性锁紧。

作为DLP投影仪自动对焦机构的优选方案，所述第一连接板邻近所述第二连接板间隔开有两个螺纹孔，所述第二连接板上对应所述螺纹孔的位置开设有一通孔和一调节长孔，所述调节长孔呈圆弧形结构，所述紧固件包括第一螺丝和第二螺丝，所述第一螺丝穿过所述通孔与其中一个所述螺纹孔旋接，所述第二螺丝穿过所述调节长孔与另一个所述螺纹孔旋接，所述第一螺丝和所述第二螺丝拧紧之前，所述第二连接板可绕所述第一螺丝转动以调节所述摄像头的位置，所述摄像头的位置调整完成后，所述第一螺丝和所述第二螺丝分别拧紧以固定所述第二连接板。

作为DLP投影仪自动对焦机构的优选方案，所述第一连接板通过枢接轴与所述第二连接板连接，所述第一连接板上间隔设置有一个螺纹孔和一个与所述枢接轴插接配合的连接孔，所述第二连接板上设置有与所述枢接轴插接配合的通孔以及与所述通孔间隔设置的调节长孔，所述调节长孔呈圆弧形结构，所述紧固件为螺丝，所述螺丝穿过所述调节长孔与所述第一连接板连接，所述螺丝拧紧前，所述第二连接板可绕所述枢接轴转动以调节所述摄像头的位置，所述摄像头的位置调整完成后，所述螺丝拧紧以固定所述第二连接板。

还提供一种所述的DLP投影仪自动对焦机构的应用，包括以下步骤：

S10、所述主控制器控制所述DLP投影仪投影图像；

S20、所述主控制器控制电机驱动所述调焦旋钮转动以进行调焦；

S30、采用角度传感器监测所述DLP投影仪的调焦镜头是否到达极限位置，若到达所述极限位置，则进行步骤S50，若未到达所述极限位置，则进行步骤S40；

S40、所述摄像头采集所述DLP投影仪投影出的图像，所述主控制器根据对所述图像进行处理和分析，并判断所述图像的清晰度是否满足要求；若所述图像的清晰度达不到设定要求，则继续进行步骤S20；若所述图像的清晰度满足要求，则进行步骤S50；

S50、所述主控制器控制所述电机反转以继续进行调焦，并继续进行步骤S30；

S60、所述主控制器控制所述电机停止工作。

本发明的有益效果：本发明通过主控制器对摄像头采集的图像进行分析和处理，并判断图像的清晰度；在图像清晰度满足要求之前，主控制器自动控制驱动组件驱动调焦旋钮旋转，以实现DLP投影仪的自动对焦。与现有技术中的手动调焦相比，本发明可以实现自动对焦，无需在DLP投影仪上预留供用户查看对焦图像的窗口，并且可避免DLP投影仪投射出的紫外光对人的眼睛造成伤害。

附图说明

图1为本发明实施例的DLP投影仪自动对焦机构的结构示意图。

图2为本发明实施例的DLP投影仪自动对焦机构的局部放大图。

图3为本发明实施例的DLP投影仪自动对焦机构的应用状态图。

图4为本发明实施例的DLP投影仪自动对焦机构的调焦流程图。

图1至3中：

10、DLP投影仪；11、投影本体；12、调焦旋钮；20、驱动组件；21、齿轮；22、电机；30、摄像头；40、角度传感器；50、固定座；51、底板；52、侧板；60、联轴器；70、连接组件；71、第一连接板；72、第二连接板；73、通孔；74、调节长孔；

100、料盘。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的连通或两个部件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之“上”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之“下”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1至3所示，本实施例提供一种DLP投影仪自动对焦机构，包括：DLP投影仪10，所述DLP投影仪10包括投影本体11和与所述投影本体11连接的调焦旋钮12；驱动组件20，与所述调焦旋钮12连接，用于驱动所述调焦旋钮12转动；摄像头30，所述摄像头30邻近所述调焦旋钮12设置，用于采集所述DLP投影仪10的投影图像；所述DLP投影仪10、所述驱动组件20和所述摄像头30均与主控制器连接。本实施例中，主控制器对摄像头30采集的图像进行分析和处理，以判断图像的清晰度(具体通过算法实现，在此不再赘述)；在图像清晰度满足要求之前，主控制器自动控制驱动组件驱动调焦旋钮12逆时针或者顺时针旋转，以实现DLP投影仪10的自动对焦。与现有技术中的手动调焦相比，本发明可以实现自动对焦，无需在DLP投影仪10上预留供用户查看对焦图像的窗口，而且可避免DLP投影仪10投射出的紫外光对人的眼睛造成伤害。

具体地，所述调焦旋钮12的外周呈齿轮结构，所述驱动组件20包括与所述调焦旋钮12的齿轮结构相啮合的齿轮21以及驱动所述齿轮21转动的驱动装置，所述驱动装置与所述主控制器连接。主控制器对摄像头30采集的图像进行分析和处理，在图像清晰度满足要求之前，可自动控制驱动装置驱动齿轮21转动，并带动调焦旋钮12转动，从而实现DLP投影仪10的自动对焦。

其中，所述驱动装置为电机22，所述电机22的输出轴与所述齿轮21的中心轴孔连接。

优选地，调焦旋钮12外周的齿轮结构的直径与齿轮21的直径相同，如此，电机22的输出轴的转动角度即为调焦旋钮12的转动角度。

作为一种优选的本实施例，DLP投影仪自动对焦机构还包括与所述主控制器连接的角度传感器40，所述角度传感器40与所述电机22的输出轴连接，用于检测所述调焦旋钮12的转动角度，当所述转动角度达到极限值时，所述主控制器控制所述电机22反转以继续进行调焦，防止调焦旋钮12过度旋转而损坏DLP投影仪10。例如，主控制器控制电机22的输出轴顺时针转动，从而带动调节旋钮12逆时针转动，当调节旋钮12的转动角度达到极限值时，调节旋钮12即转动至极限位置，此时，主控制器控制电机22的输出轴逆时针转动。

本实施例的DLP投影仪自动对焦机构还包括固定座50和联轴器60，所述固定座50包括底板51和所述底板51连接的侧板52，所述侧板52与所述投影本体11连接，所述电机22安装于所述侧板52上并位于所述底板51的上方，所述角度传感器40位于所述底板51的下方，所述联轴器60一端与所述电机22的输出轴连接，另一端穿过所述底板51与所述角度传感器40连接，采用联轴器60可以使角度传感器40检测到电机22的输出轴转动的角度，从而获得齿轮21及调焦旋钮12的转动角度，通过转动角度可以判断调焦旋钮12是否过度旋转。

作为本发明另一优选的实施例，所述摄像头30的位置可调节，通过调节摄像头30的位置，可以准确地采集DLP投影仪10投影至料盘100上的图像，从而使自动对焦后的图像满足3D打印机的打印要求，进而提高打印产品的品质。

如图2所示，所述摄像头30通过连接组件70与所述投影本体11连接，所述连接组件70包括第一连接板71和第二连接板72，所述第一连接板71的一端与所述投影本体11连接，另一端与所述第二连接板72连接，所述摄像头30设置在所述第二连接板72上，所述第二连接板72可相对所述第一连接板71转动并可通过紧固件选择性锁紧，从而实现对摄像头30的位置进行调节，以使摄像头30准确采集料盘100上的投影图像。

具体地，如图2所示，所述第一连接板71邻近所述第二连接板72间隔开有两个螺纹孔，所述第二连接板72上对应所述螺纹孔的位置开设有一通孔73和一调节长孔74，所述调节长孔74呈圆弧形结构，所述紧固件包括第一螺丝和第二螺丝，所述第一螺丝穿过所述通孔73与其中一个所述螺纹孔旋接，所述第二螺丝穿过所述调节长孔74与另一个所述螺纹孔旋接，所述第一螺丝和所述第二螺丝拧紧之前，所述第二连接板72可绕所述第一螺丝转动以调节所述摄像头30的位置，所述摄像头30的位置调整完成后，所述第一螺丝和所述第二螺丝分别拧紧以固定所述第二连接板72。其中，调节长孔74用于限定摄像头30的最大调节角度。

在本发明的另一实施例中，参考图2，所述第一连接板71通过枢接轴与所述第二连接板72连接，所述第一连接板71上间隔设置有一个螺纹孔和一个与所述枢接轴插接配合的连接孔，所述第二连接板72上设置有与所述枢接轴插接配合的通孔73以及与所述通孔73间隔设置的调节长孔74，所述调节长孔74呈圆弧形结构，所述紧固件为螺丝，所述螺丝穿过所述调节长孔74与所述第一连接板71连接，所述螺丝拧紧前，所述第二连接板72可绕所述枢接轴转动以调节所述摄像头30的位置，所述摄像头30的位置调整完成后，所述螺丝拧紧以固定所述第二连接板72。其中，调节长孔74用于限定摄像头30的最大调节角度。

具体地，第二连接板72包括垂直连接的第一板和第二板，第一板平行于第一连接板71，第二板平行于料盘100的下端面，摄像头30安装于第二板上。

如图4所示，本发明的实施例还提供一种上述任一实施例所述的DLP投影仪自动对焦机构的应用，其包括以下步骤：

S10、所述主控制器控制所述DLP投影仪10投影图像；

S20、所述主控制器控制电机22驱动所述调焦旋钮12转动以进行调焦；

S30、采用角度传感器40监测所述DLP投影仪10的调焦旋钮12是否到达极限位置，若到达所述极限位置，则进行步骤S50，若未到达所述极限位置，则进行步骤S40；

S40、所述摄像头30采集所述DLP投影仪10投影在所述料盘100上的图像，所述主控制器对所述图像进行处理和分析，并判断所述图像的清晰度是否满足要求；若所述图像的清晰度达不到设定要求，则继续进行步骤S20；若所述图像的清晰度满足要求，则进行步骤S60；

S50、所述主控制器控制所述电机反转以继续进行调焦，并继续进行步骤S30；

S60、所述主控制器控制所述电机停止工作。

本发明通过摄像头30采集DLP投影仪10投射的图像，反馈到主控制器，主控制器中的控制系统控制电机22通过齿轮传动系统带动调焦旋钮12进行对焦。当摄像头30采集到的图像为模糊的时候，表示对焦未完成，继续控制电机22工作直到摄像头30采集到的图像最清晰，则表示DLP投影仪10已经对焦完成，主控制器控制电机22停止工作。

其中，电机22的输出轴初始的转动方向可以为顺时针，也可以为逆时针，具体依据主控制器中设定的程序进行。

本发明通过角度传感器40进行齿轮转动状态监测，能有效保护DLP投影仪10的调焦旋钮12不会因过度旋转而损坏。

需要声明的是，上述具体实施方式仅仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理，在本发明所公开的技术范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员所容易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。

以上通过具体的实施例对本发明进行了说明，但本发明并不限于这些具体的实施例。本领域技术人员应该明白，还可以对本发明做各种修改、等同替换、变化等等。但是，这些变换只要未背离本发明的精神，都应在本发明的保护范围之内。另外，本申请说明书和权利要求书所使用的一些术语并不是限制，仅仅是为了便于描述。此外，以上多处的“一个实施例”、“另一个实施例”等表示不同的实施例，当然也可以将其全部或部分结合在一个实施例中。

Claims (10)

1.一种DLP投影仪自动对焦机构，其特征在于，包括：

DLP投影仪，所述DLP投影仪包括投影本体和与所述投影本体连接的调焦旋钮；

驱动组件，与所述调焦旋钮连接，用于驱动所述调焦旋钮转动；

摄像头，所述摄像头邻近所述调焦旋钮设置，用于采集所述DLP投影仪的投影图像；

所述DLP投影仪、所述驱动组件和所述摄像头均与主控制器连接。

2.根据权利要求1所述的DLP投影仪自动对焦机构，其特征在于，所述调焦旋钮的外周呈齿轮结构，所述驱动组件包括与所述调焦旋钮的齿轮结构相啮合的齿轮以及驱动所述齿轮转动的驱动装置，所述驱动装置与所述主控制器连接。

3.根据权利要求2所述的DLP投影仪自动对焦机构，其特征在于，所述驱动装置为电机，所述电机的输出轴与所述齿轮的中心轴孔连接。

4.根据权利要求3所述的DLP投影仪自动对焦机构，其特征在于，还包括与所述主控制器连接的角度传感器，所述角度传感器与所述电机的输出轴连接，用于检测所述调焦旋钮的转动角度，当所述转动角度达到极限值时，所述主控制器控制所述电机反转以继续进行调焦。

5.根据权利要求4所述的DLP投影仪自动对焦机构，其特征在于，还包括固定座和联轴器，所述固定座包括底板和所述底板连接的侧板，所述侧板与所述投影本体连接，所述电机安装于所述侧板上并位于所述底板的上方，所述角度传感器位于所述底板的下方，所述联轴器一端与所述电机的输出轴连接，另一端穿过所述底板与所述角度传感器连接。

6.根据权利要求1所述的DLP投影仪自动对焦机构，其特征在于，所述摄像头的位置可调节。

7.根据权利要求6所述的DLP投影仪自动对焦机构，其特征在于，所述摄像头通过连接组件与所述投影本体连接，所述连接组件包括第一连接板和第二连接板，所述第一连接板的一端与所述投影本体连接，另一端与所述第二连接板连接，所述摄像头设置在所述第二连接板上，所述第二连接板可相对所述第一连接板转动并可通过紧固件选择性锁紧。

8.根据权利要求7所述的DLP投影仪自动对焦机构，其特征在于，所述第一连接板邻近所述第二连接板间隔开有两个螺纹孔，所述第二连接板上对应所述螺纹孔的位置开设有一通孔和一调节长孔，所述调节长孔呈圆弧形结构，所述紧固件包括第一螺丝和第二螺丝，所述第一螺丝穿过所述通孔与其中一个所述螺纹孔旋接，所述第二螺丝穿过所述调节长孔与另一个所述螺纹孔旋接，所述第一螺丝和所述第二螺丝拧紧之前，所述第二连接板可绕所述第一连接板转动以调节所述摄像头的位置，所述摄像头的位置调整完成后，所述第一螺丝和所述第二螺丝分别拧紧以固定所述第二连接板。

9.根据权利要求7所述的DLP投影仪自动对焦机构，其特征在于，所述第一连接板通过枢接轴与所述第二连接板连接，所述第一连接板上间隔设置有一个螺纹孔和一个与所述枢接轴插接配合的连接孔，所述第二连接板上设置有与所述枢接轴插接配合的通孔以及与所述通孔间隔设置的调节长孔，所述调节长孔呈圆弧形结构，所述紧固件为螺丝，所述螺丝穿过所述调节长孔与所述第一连接板连接，所述螺丝拧紧前，所述第二连接板可绕所述枢接轴转动以调节所述摄像头的位置，所述摄像头的位置调整完成后，所述螺丝拧紧以固定所述第二连接板。

10.一种权利要求1至9任一项所述的DLP投影仪自动对焦机构的应用，其特征在于，包括以下步骤：

S10、所述主控制器控制所述DLP投影仪投影图像；

S20、所述主控制器控制电机驱动所述调焦旋钮转动以进行调焦；

S30、采用角度传感器监测所述DLP投影仪的调焦镜头是否到达极限位置，若到达所述极限位置，则进行步骤S50，若未到达所述极限位置，则进行步骤S40；

S40、所述摄像头采集所述DLP投影仪投影出的图像，所述主控制器根据对所述图像进行处理和分析，并判断所述图像的清晰度是否满足要求；若所述图像的清晰度达不到设定要求，则继续进行步骤S20；若所述图像的清晰度满足要求，则进行步骤S60；

S50、所述主控制器控制所述电机反转以继续进行调焦，并继续进行步骤S30；

S60、所述主控制器控制所述电机停止工作。