CN109512381A - 一种三维运动定位装置及验光装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种三维运动定位装置，通过X轴滚珠丝杠和X轴导轨使X轴移动支架相对于机身底座横向平移，通过X轴移动支架两侧分别设置的Z轴移动支架和Z轴导轨使Z轴移动支架相对于X轴移动支架作竖向平移，通过Y轴滚珠丝杠和Y轴导轨使Y轴移动支架相对于Z轴移动支架作横向平移，且Y轴导轨与X轴导轨相互垂直，X轴滚珠丝杠、Z轴滚珠丝杠和Y轴滚珠丝杠由电机驱动旋转，使Y轴移动支架上设置的光学仪器可以在三维空间内移动，在两眼之间移动，采用滚珠丝杠和导轨相互配合的形式，可以实现更为精确的控制，合理布置滚珠丝杠导轨的位置，在狭小空间内精准定位。

Description

一种三维运动定位装置及验光装置

技术领域

本发明涉及电脑验光技术领域，更进一步涉及一种三维运动定位装置。此外，本发明还涉及一种验光装置。

背景技术

电脑验光仪工作时，需要将光学机构的测量窗口对准患者眼睛，光学机构仅有一组，一次检验一侧眼睛，在两眼之间移动调整；运动机构的精度和稳定性会直接影响测量准确度，现有各种验光仪的运动机构多通过手柄操控实现光学机构的三维运动，运动副多采用普通滑轨，工作时需要反复对准和调焦，测量时容易发生滑移，引起测量不准。

验光仪内部空间狭小，对于本领域的技术人员来说，如何在狭小空间内实现精准定位，是目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种三维运动定位装置，能够在狭小空间内实现精准定位，满足验光要求，具体方案如下：

一种三维运动定位装置，包括与机身底座固定连接的支撑座，所述支撑座上设置X轴滚珠丝杠和X轴导轨，所述X轴导轨上滑动装配X轴移动支架，所述X轴移动支架由所述X轴滚珠丝杠驱动沿所述X轴导轨作横向平移；

所述X轴移动支架的两侧分别设置Z轴滚珠丝杠和Z轴导轨，所述Z轴导轨上滑动装配Z轴移动支架，所述Z轴移动支架由所述Z轴滚珠丝杠驱动沿所述Z轴导轨作竖向平移；

所述Z轴移动支架上设置Y轴滚珠丝杠和Y轴导轨，所述Y轴导轨上滑动装配Y轴移动支架，所述Y轴移动支架由所述Y轴滚珠丝杠驱动沿所述Y轴导轨作横向平移，所述Y轴导轨与所述X轴导轨相互垂直；所述Y轴移动支架上设置光学仪器；

所述X轴滚珠丝杠、所述Z轴滚珠丝杠和所述Y轴滚珠丝杠由电机驱动旋转。

可选地，所述Z轴移动支架与所述X轴移动支架之间设置弹性支撑件，所述弹性支撑件用于对所述Z轴移动支架提供向上的弹力，所述弹性支撑件用以平衡所述Z轴移动支架及其上安装部件的重量。

可选地，所述X轴移动支架的中部竖向设置导向套筒，所述导向套筒向上滑动插装于Z轴移动支架，所述弹性支撑件套装于所述导向套筒之外。

可选地，所述X轴滚珠丝杠、所述Z轴滚珠丝杠和所述Y轴滚珠丝杠上分别设置码盘，所述码盘用于检测转角脉冲数据、并将转角脉冲数据传递至控制系统，实现对各自对应的电机的转角控制。

可选地，所述支撑座、所述X轴移动支架、所述Z轴移动支架上分别设置所述X轴移动支架各运动方向上设置用于检测所述Z各轴移动支架位置的位置感应器，所述位置感应器将位置数据传递至控制系统，所述Z轴滚珠丝杠实现对各自对应的电机的转角控制。

可选地，所述X轴移动支架的侧边凸出设置与所述X轴滚珠丝杠配合的凸块，所述X轴滚珠丝杠和所述Z轴滚珠丝杠分别位于所述X轴移动支架的两侧；所述Y轴滚珠丝杠和所述Y轴导轨均设置于所述Y轴移动支架的中间、并呈上下布置。

可选地，所述X轴导轨、所述Z轴导轨、所述Y轴导轨的两侧分别设置滚珠。

可选地，所述支撑座包括用于转动安装X轴滚珠丝杠两端的支撑板和用于支撑所述X轴导轨的支撑座固定块；

所述X轴移动支架包括X轴移动板和固定于其上表面的X轴导向板和X轴支撑板；

所述Z轴移动支架包括Z轴移动板，其下表面固定设置Z轴导向板，其上表面固定设置Z轴支撑板。

本发明还提供一种验光装置，包括上述任一项所述的三维运动定位装置。

本发明提供了一种三维运动定位装置，通过X轴滚珠丝杠和X轴导轨使X轴移动支架相对于机身底座横向平移，通过X轴移动支架两侧分别设置的Z轴移动支架和Z轴导轨使Z轴移动支架相对于X轴移动支架作竖向平移，通过Y轴滚珠丝杠和Y轴导轨使Y轴移动支架相对于Z轴移动支架作横向平移，且Y轴导轨与X轴导轨相互垂直，X轴滚珠丝杠、Z轴滚珠丝杠和Y轴滚珠丝杠由电机驱动旋转，使Y轴移动支架上设置的光学仪器可以在三维空间内移动，在两眼之间移动，采用滚珠丝杠和导轨相互配合的形式，可以实现更为精确的控制，合理布置滚珠丝杠导轨的位置，在狭小空间内精准定位。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1A为本发明提供的三维运动定位装置一种具体实施例的三维结构图；

图1B为本发明提供的三维运动定位装置的爆炸图；

图1C为本发明提供的三维运动定位装置另一方向的爆炸图；

图2为本发明提供的三维运动定位装置与机身底座固定连接的结构示意图；

图3A为本发明三维运动定位装置的横向剖面结构图；

图3B为本发明三维运动定位装置的竖向剖面结构图

图4A为支撑座的轴测图；

图4B为支撑座另一角度的轴测图；

图5A为X轴移动支架的轴测图；

图5B为X轴移动支架另一角度的轴测图；

图6A为Z轴移动支架的轴测图；

图6B为Z轴移动支架另一角度的轴测图。

图中包括：

支撑座1、X轴滚珠丝杠11、X轴导轨12、支撑板101、固定块102、X轴移动支架2、Z轴滚珠丝杠21、Z轴导轨22、导向套筒23、X轴移动板201、X轴导向板202、X轴支撑板203、Z轴移动支架3、Y轴滚珠丝杠31、Y轴导轨32、Z轴移动板301、Z轴导向板302、Z轴支撑板303、Y轴移动支架4、弹性支撑件5、码盘6、位置感应器7。

具体实施方式

本发明的核心在于提供一种三维运动定位装置，能够在狭小空间内实现精准定位，满足验光要求。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图及具体的实施方式对本发明的三维运动定位装置及验光装置进行详细的介绍说明。

如图1A所示，为本发明提供的三维运动定位装置一种具体实施例的三维结构图，图1B和图1C分别为本发明提供的三维运动定位装置两个不同方向的爆炸图；其中包括与机身底座固定连接的支撑座1，支撑座1对其他结构提供支撑，与验光装置的外壳固定为一体；支撑座1上设置X轴滚珠丝杠11和X轴导轨12，X轴滚珠丝杠11和X轴导轨12相互平行，X轴滚珠丝杠11可相对于支撑座1旋转。X轴导轨12上滑动装配X轴移动支架2，支撑座1对X轴移动支架2提供支撑，并且X轴移动支架2由X轴导轨12导向滑动；X轴移动支架2上设置滚珠螺母，与X轴滚珠丝杠11相互螺纹配合，滚珠螺母内部的螺母滚道处设置滚珠，以减小摩擦，X轴滚珠丝杠11旋转可转换为X轴移动支架2的平移运动，X轴移动支架2由X轴滚珠丝杠11驱动沿X轴导轨12作横向平移。

在X轴移动支架2的两侧分别设置Z轴滚珠丝杠21和Z轴导轨22，Z轴滚珠丝杠21和Z轴导轨22相互竖向平行设置，并且Z轴滚珠丝杠21和Z轴导轨22分别位于X轴移动支架2的两侧，使重量分布均匀；Z轴导轨22上滑动装配Z轴移动支架3，Z轴移动支架3由Z轴滚珠丝杠21驱动沿Z轴导轨22作竖向平移，在Z轴移动支架3内设置滚珠螺母，将Z轴滚珠丝杠21的转动转换为直线运动，带动X轴移动支架2沿Z轴导轨22竖向平移。

Z轴移动支架3上设置Y轴滚珠丝杠31和Y轴导轨32，优选地设置在Z轴移动支架3的上表面，Y轴导轨32上滑动装配Y轴移动支架4，Y轴移动支架4上设置滚珠螺母，Y轴移动支架4由Y轴滚珠丝杠31驱动沿Y轴导轨32作横向平移，Y轴导轨32与X轴导轨12相互垂直；X轴移动支架2带动其上设置的Z轴移动支架3和Y轴移动支架4沿X轴移动，Z轴移动支架3带动其上设置的Y轴移动支架4沿Z轴移动，Y轴移动支架4可沿Y轴移动，在Y轴移动支架4上设置光学仪器，光学仪器可在三个维度上移动，调节光学仪器的空间位置。

图2为本发明提供的三维运动定位装置与机身底座固定连接的结构示意图，Y轴移动支架4上安装光学仪器。X轴滚珠丝杠11、Z轴滚珠丝杠21和Y轴滚珠丝杠31由电机驱动旋转；滚珠丝杠的功能是将旋转运动转化成直线运动，能够精确地控制各部件的移动，实现精准调节，并能够降低磨损。本发明的三维运动定位装置通过合理地布置各部件的位置，Z轴滚珠丝杠21和Z轴导轨22分别设置在X轴移动支架2的两侧，以平衡重量，可在验光装置狭小的外壳体内部移动。

在上述方案的基础上，本发明在Z轴移动支架3与X轴移动支架2之间设置弹性支撑件5，弹性支撑件5用于对Z轴移动支架3提供向上的弹力，用于平衡Z轴移动支架3以及其上安装部件的重力，在通过Z轴滚珠丝杠21转动调节时，基本不承受Z轴移动支架3的重力，进一步提高Z轴调节的精准度。弹性支撑件5优选地设置为螺旋弹簧。

图3A为本发明三维运动定位装置的横向剖面结构图，如图3B所示，为本发明三维运动定位装置的竖向剖面结构图，图3B为图3A中A-A处的剖面结构；X轴移动支架2的中部竖向设置导向套筒23，导向套筒23的底端与X轴移动支架2相固定，导向套筒23向上滑动插装于Z轴移动支架3，导向套筒23和Z轴移动支架3可相对滑动，弹性支撑件5套装于导向套筒23之外，设置导向套筒可对弹性支撑件5起到导向的作用，避免弹性支撑件5倾斜。以上实施例中仅在X轴移动支架2的中部竖向设置一个弹性支撑件5，使四周重力分布平均，除了此实施例之外，还可在X轴移动支架2与Z轴移动支架3的四周均匀地设置弹性支撑件，这些具体的实施例均应包含在本发明的保护范围之内。

X轴滚珠丝杠11、Z轴滚珠丝杠21和Y轴滚珠丝杠31上分别设置码盘6，码盘6用于检测其相对应的滚珠丝杠的转角脉冲数据，并将脉冲数据传递至控制系统，实现对各自对应的电机和滚珠丝杠的转角控制。

支撑座1、X轴移动支架2、Z轴移动支架3上分别设置位置感应器7，位置感应器7将位置数据传递至控制系统，实现对各自对应的电机的转角控制。支撑座1上设置的位置感应器用于感应X轴移动支架2的位置，当支撑座1上的位置感应器检测到X轴移动支架2时，使X轴滚珠丝杠11停止转动，限定X轴移动支架2的位置。同样地，在X轴移动支架2上设置用于检测Z轴移动支架3位置的位置感应器7，Z轴移动支架3可相对于X轴移动支架2竖向移动，当Z轴移动支架3向下移动被位置感应器7检测到后，位置感应器7将位置数据传递至Z轴滚珠丝杠31对应的电机，电机收到信号后停止转动。Z轴移动支架3上设置位置感应器7，当Z轴移动支架3上的位置感应器7检测到Y轴移动支架4时，电机收到信号后使Y轴滚珠丝杠31停止转动。X轴移动支架2、Z轴移动支架3、Y轴移动支架4的位置分别由各自对应的位置感应器实现限位。

优选地，在X轴移动支架2的侧边凸出设置凸块结构，在此凸块上设置滚珠螺母，通过此凸块与X轴滚珠丝杠11配合；X轴滚珠丝杠11和Z轴滚珠丝杠21分别位于X轴移动支架2的两侧，也即X轴滚珠丝杠11位于Z轴导轨23所在的一侧，Y轴滚珠丝杠31和Y轴导轨32均设置于Y轴移动支架4的中间，两者呈上下布置，Y轴滚珠丝杠31在上，Y轴导轨32在下。

X轴导轨12、Z轴导轨22、Y轴导轨32的两侧分别设置滚珠，各导轨通过志向块配合实现导向，导轨与导向块之间通过滚珠实现滚动接触，使平移更加稳定，摩擦力更小，移动调节更为精准。

优选地，如图4A和图4B所示，分别为支撑座1两个不同方向的轴测图，支撑座1包括支撑板101和固定块102，支撑板101相互平行设置两块，其上开设通孔，用于转动安装X轴滚珠丝杠11两端，支撑板101和固定块102相互垂直，用于支撑X轴导轨12。

如图5A和图5B所示，分别为X轴移动支架2两个不同方向的轴测图，X轴移动支架2包括X轴移动板201、X轴导向板202和X轴支撑板203，X轴移动板201呈板状，X轴移动板201呈的上表面竖向凸出设置X轴导向板202和X轴支撑板203，X轴导向板202用于安装Z轴导轨22，X轴支撑板203与X轴移动板201相互配合，分别转动连接Z轴滚珠丝杠21的两端。

如图6A和图6B所示，分别为Z轴移动支架3两个不同方向的轴测图，Z轴移动支架3包括Z轴移动板301，Z轴移动板301的下表面固定设置Z轴导向板302，用于与Z轴导轨22相配合，Z轴移动板301上表面固定设置Z轴支撑板303，两个Z轴支撑板303用于转动安装Y轴滚珠丝杠31。

本发明还提供一种验光装置，包括上述的三维运动定位装置，该验光装置能够实现精准定位。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理，可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种三维运动定位装置，其特征在于，包括与机身底座固定连接的支撑座(1)，所述支撑座(1)上设置X轴滚珠丝杠(11)和X轴导轨(12)，所述X轴导轨(12)上滑动装配X轴移动支架(2)，所述X轴移动支架(2)由所述X轴滚珠丝杠(11)驱动沿所述X轴导轨(12)作横向平移；

所述X轴移动支架(2)的两侧分别设置Z轴滚珠丝杠(21)和Z轴导轨(22)，所述Z轴导轨(22)上滑动装配Z轴移动支架(3)，所述Z轴移动支架(3)由所述Z轴滚珠丝杠(21)驱动沿所述Z轴导轨(22)作竖向平移；

所述Z轴移动支架(3)上设置Y轴滚珠丝杠(31)和Y轴导轨(32)，所述Y轴导轨(32)上滑动装配Y轴移动支架(4)，所述Y轴移动支架(4)由所述Y轴滚珠丝杠(31)驱动沿所述Y轴导轨(32)作横向平移，所述Y轴导轨(32)与所述X轴导轨(12)相互垂直；所述Y轴移动支架(4)上设置光学仪器；

所述X轴滚珠丝杠(11)、所述Z轴滚珠丝杠(21)和所述Y轴滚珠丝杠(31)由电机驱动旋转。

2.根据权利要求1所述的三维运动定位装置，其特征在于，所述Z轴移动支架(3)与所述X轴移动支架(2)之间设置弹性支撑件(5)，所述弹性支撑件(5)用于对所述Z轴移动支架(3)提供向上的弹力，所述弹性支撑件(5)用以平衡所述Z轴移动支架(3)及其上安装部件的重量。

3.根据权利要求2所述的三维运动定位装置，其特征在于，所述X轴移动支架(2)的中部竖向设置导向套筒(23)，所述导向套筒(23)向上滑动插装于Z轴移动支架(3)，所述弹性支撑件(5)套装于所述导向套筒(23)之外。

4.根据权利要求2所述的三维运动定位装置，其特征在于，所述X轴滚珠丝杠(11)、所述Z轴滚珠丝杠(21)和所述Y轴滚珠丝杠(31)上分别设置码盘(6)，所述码盘(6)用于检测脉冲数据、并将脉冲数据传递至控制系统，实现对各自对应的电机的转角控制。

5.根据权利要求4所述的三维运动定位装置，其特征在于，所述支撑座(1)、所述X轴移动支架(2)、所述Z轴移动支架(3)上分别设置位置感应器(7)，所述位置感应器(7)将位置数据传递至控制系统，实现对各自对应的电机的转角控制。

6.根据权利要求5所述的三维运动定位装置，其特征在于，所述X轴移动支架(2)的侧边凸出设置与所述X轴滚珠丝杠(11)配合的凸块，所述X轴滚珠丝杠(11)和所述Z轴滚珠丝杠(21)分别位于所述X轴移动支架(2)的两侧；所述Y轴滚珠丝杠(31)和所述Y轴导轨(32)均设置于所述Y轴移动支架(4)的中间、并呈上下布置。

7.根据权利要求5所述的三维运动定位装置，其特征在于，所述X轴导轨(12)、所述Z轴导轨(22)、所述Y轴导轨(32)的两侧分别设置滚珠。

8.根据权利要求5所述的三维运动定位装置，其特征在于，所述支撑座(1)包括用于安装X轴滚珠丝杠(11)两端的支撑板(101)和用于支撑所述X轴导轨(12)的固定块(102)；

所述X轴移动支架(2)包括X轴移动板(201)和固定于其上表面的X轴导向板(202)和X轴支撑板(203)；

所述Z轴移动支架(3)包括Z轴移动板(301)，其下表面固定设置Z轴导向板(302)，其上表面固定设置Z轴支撑板(303)。

9.一种验光装置，其特征在于，包括权利要求1至8任一项所述的三维运动定位装置。