CN109765182A - 转盘机构及检测仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种转盘机构及检测仪。转盘机构包括支撑座，支撑座设有光学通孔；转盘，转盘设有至少两个第一安装通孔；光学单元，光学单元设有至少两个，光学单元包括安装座和设于安装座的光学件，转盘转动、使一个光学单元与光学通孔相对应；及挠性件，挠性件设于第一安装通孔的内壁和安装座之间。检测仪包括前述的转盘机构及检测机构，检测机构包括光源件和探测件。挠性件使安装座在第一安装通孔内能够进行一定幅度的运动，相比大量导向副及传感器的导向定位方式，定位可靠性高，当需要切换光学单元时，转盘转动，挠性件使第一定位部和第二定位部能够实现分离，以顺利切换到另一个光学单元，切换灵活，并实现另一个光学单元的定位。

Description

转盘机构及检测仪

技术领域

本发明涉及光学组件安装技术领域，特别是涉及一种转盘机构及检测仪。

背景技术

多镜片转盘指具有多个镜片的转盘，在光学系统中，镜片可以是多种不同用途及不同参数的波片。使用时，光通常仅从其中一个镜片穿过，当需要使用其他镜片时通过转动转盘、以将对应的镜片旋转到光路上，而光源不动。

光学检测仪器是工业生产及日常生活中必不可少的一类科学仪器，其检测精度和检测结果至关重要，并影响着该类产品的市场占有率。在科学研究领域，光学检测仪器越来越趋向于自动化和智能化，以尽量避免人为因素导致的误差及可能形成的错误研究结论。

光学检测仪，例如大气颗粒物检测仪、热成像仪及高速摄像机等，对光轴的精度要求极高，常规的多镜片转盘通常定位精度差，且需要设置导向副，同时，还需要设置较多的传感器等组件，成本高昂。

发明内容

基于此，有必要提供一种转盘机构及检测仪，该转盘机构的定位可靠性高，转换灵活，造价成本低；该检测仪包含前述的转盘机构。

其技术方案如下：

一方面，提供了一种转盘机构，包括支撑座，支撑座设有第一定位部和光学通孔；转盘，转盘设有第一安装通孔，第一安装通孔设有至少两个、并呈间距设置；光学单元，光学单元设有至少两个、并与第一安装通孔一一对应设置，光学单元包括安装座和设于安装座的光学件，安装座设有与第一定位部配合定位的第二定位部，转盘转动、使一个光学单元与光学通孔相对应；及挠性件，挠性件设于第一安装通孔的内壁和安装座之间，挠性件使安装座能够在第一安装通孔内活动、以使第一定位部和第二定位部进行定位或分离。

上述转盘机构，通过挠性件的设置，使安装座在第一安装通孔内能够进行一定幅度的运动，当转盘转动到某个位置时，对应位置光学单元的第二定位部与第一定位部定位配合，相比大量导向副及传感器的导向定位方式，定位可靠性高，且实现简单，成本低廉，当需要切换光学单元时，转盘转动，由于挠性件能够使安装座在第一安装通孔内移动，使得第一定位部和第二定位部能够实现分离，以顺利切换到另一个光学单元，切换灵活，并实现另一个光学单元的定位。

下面进一步对技术方案进行说明：

在其中一个实施例中，安装座包括安装筒和设于安装筒的一端的定位板，第二定位部设于定位板的一侧，转盘还设有至少一个抵压组件，抵压组件用于抵压定位板的另一侧、以使第一定位部和第二定位部配合定位。

在其中一个实施例中，转盘还设有抵压槽，抵压组件包括抵压杆和抵压弹簧，抵压弹簧的一端抵压抵压槽的槽底，抵压弹簧的另一端抵压抵压杆、使抵压杆抵压定位板的另一侧。

在其中一个实施例中，挠性件为套设于第一安装通孔的内壁和安装座之间的胶圈；

或挠性件为一端设于第一安装通孔的内壁的挠性杆，挠性杆的另一端抵压安装座；

或挠性杆为一端设于安装座的挠性杆，挠性杆的另一端抵压第一安装通孔的内壁。

在其中一个实施例中，第一定位部为设于支撑座的第一容纳槽，第二定位部为设于安装座的第二容纳槽，第一容纳槽和第二容纳槽配合形成定位槽，支撑座和安装座之间还设有定位球，定位球与定位槽对应设置；

或第一定位部为设于支撑座的定位块，第二定位部为设于安装座的定位槽，定位槽与定位块对应设置。

在其中一个实施例中，光学单元还包括光学安装组件，安装座还设有第二安装通孔，光学安装组件用于将光学件安装于第二安装通孔内。

在其中一个实施例中，光学安装组件包括第一安装环和第二安装环，第一安装环和第二安装环呈间距设于第二安装通孔内，光学件安装于第一安装环和第二安装环之间。

在其中一个实施例中，第一安装通孔设有多个，第一安装通孔环绕转盘的转轴轴线布设。

在其中一个实施例中，转盘机构还包括驱动器和锁紧螺母，驱动器用于驱动转盘转动，锁紧螺母用于将转盘锁定于驱动器的驱动轴。

另一方面，还提供了一种检测仪，包括如上述任一个技术方案所述的转盘机构；及检测机构，检测机构包括光源件和探测件，光源件和探测件分别设于支撑座的两侧，光源件发出的检测光通过光学单元、并被探测件接收。

上述检测仪，采用前述的转盘机构，定位可靠性高，切换灵活，成本低，获得更好的检测结果。

附图说明

图1为实施例中转盘机构的结构示意图；

图2为图1实施例的A局部结构示意图；

图3为图1实施例的光学单元的仰视图；

图4为图1中光学单元的部分结构分解图；

图5为图1实施例的转盘部分的俯视图；

图6为实施例中的检测仪的结构示意图。

附图标注说明：

100、支撑座，110、光学通孔，200、转盘，210、抵压组件，211、抵压杆，212、抵压弹簧，213、缓冲部，214、抵压块，220、第一安装通孔，300、驱动器，310、驱动轴，320、锁紧螺母，400、光学单元，410、安装座，411、安装筒，412、定位板，413、第二安装通孔，420、光学件，431、第一安装环，432、第二安装环，500、定位球，600、挠性件，710、光源件，720、探测件，730、滤光件，740、偏振器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明：

需要说明的是，文中所称元件与另一个元件“固定”时，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是与另一个元件“连接”时，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1至图6所示的实施例，提供了一种转盘机构，包括支撑座100，支撑座100设有第一定位部和光学通孔110；转盘200，转盘200设有第一安装通孔220，第一安装通孔220设有至少两个、并呈间距设置；光学单元400，光学单元400设有至少两个、并与第一安装通孔220一一对应设置，光学单元400包括安装座410和设于安装座410的光学件420，安装座410设有与第一定位部配合定位的第二定位部，转盘200转动、使一个光学单元400与光学通孔110相对应；及挠性件600，挠性件600设于第一安装通孔220的内壁和安装座410之间，挠性件600使安装座410能够在第一安装通孔220内活动、以使第一定位部和第二定位部进行定位或分离。

通过挠性件600的设置，使安装座410在第一安装通孔220内能够进行一定幅度的运动，当转盘200转动到某个位置时，对应位置光学单元400的第二定位部与第一定位部定位配合，相比大量导向副及传感器的导向定位方式，定位可靠性高，且实现简单，成本低廉，当需要切换光学单元400时，转盘200转动，由于挠性件600能够使安装座410在第一安装通孔220内移动，使得第一定位部和第二定位部能够实现分离，以顺利切换到另一个光学单元400，切换灵活，并实现另一个光学单元400的定位。

该转盘机构可应用于检测仪，转盘机构配合检测仪的检测机构进行设置，检测机构的光源件710和探测件720分别设在光学单元400的两侧，以使光源件710发出的检测光通过光学单元400、并被探测件720接收，以进行检测，使检测结构更为精准可靠。

光学系统中的转动及镜片切换对精度要求较高，常规的转盘200切换通常无法实现较高的精度。如果要实现较高的精度，通常在转盘200上设置大量传感器或设置外围传感器，并配合大量的运动结构实现高精度旋转或切换，这大大增加了设备成本；同时，多个运动结构的设置，使得一旦出现其中一个或多个运动结构的精度变差，则势必影响到整体的运动及检测精度，使设备的运行及检测可靠性变差。

本实施例提供的转盘机构，驱动器300驱动转盘200转动，挠性件600的设置，使光学单元400的安装座410能够在第一安装通孔220内具有一定的自由度，使得光学单元400能够在转盘200转动时克服第一定位部和第二定位部之间的结合力，安装座410回缩、并使光学单元400整体回缩，从而使第一定位部和第二定位部实现分离，以切换到下一个光学单元400；下一个光学单元400到达对应位置时，挠性件600的作用力使下一个光学单元400的安装座410稍微移动、以使其第二定位部与支撑座100上的第一定位部配合定位，迅速实现精准定位，挠性件600的设置使不同光学单元400之间的切换更加流畅，也不需要设置大量导向副或传感器等部件，成本更加低廉。

第一定位部和第二定位部的配合实现了转盘200上光学单元400与支撑座100之间的迅速可靠的定位配合。因此，其可以是多种不同的定位配合方式，如对接结构、卡接接口等，不再赘述。

挠性件600的设置是为了使安装座410在第一安装通孔220内具有一定的调整量，也即使光学单元400在第一安装通孔220内具有一定的活动自由度；同时，在第一定位部和第二定位部配合定位后，又能使光学单元400的位置稳定且不再活动。因此，挠性件600具有挠性(或柔性或弹性)，以使安装座410既可以回缩，又可以施力使安装座410移动若干位置、使安装座410的第二定位部与支撑座100的第一定位部实现配合定位。

当然，在满足需要的情况下，挠性件600也可以替换为其他能够实现相同或等同技术效果的结构，以满足实际需要。

另外，不同光学单元400上的光学件420可以选择规格不相同；也可以根据需要设置为规格部分相同或全部相同，以满足实际需要。

如图1、图2、图4和图6所示的实施例，安装座410包括安装筒411和设于安装筒411的一端的定位板412，第二定位部设于定位板412的一侧，转盘200还设有至少一个抵压组件210，抵压组件210用于抵压定位板412的另一侧、以使第一定位部和第二定位部配合定位。

安装座410的安装筒411用于安装光学件420，第二定位部设于定位板412，以实现定位板412上第二定位部与支撑座100上的第一定位部之间的定位配合。

如图4所示，由于安装筒411和定位板412的设置，第一安装通孔220的设置呈阶梯状设置，以与安装筒411和定位板412匹配，不再赘述。

抵压组件210在第一定位部和第二定位部配合定位后，进一步抵压定位板412实现第一定位部和第二定位部之间的牢靠配合，防止松动或滑脱，提高定位可靠性。

如图5所示，抵压组件210设有三个，抵压组件210环绕光学单元400布置，以起到三点定位的技术效果。

如图2所示的实施例，转盘200还设有抵压槽，抵压组件210包括抵压杆211和抵压弹簧212，抵压弹簧212的一端抵压抵压槽的槽底，抵压弹簧212的另一端抵压抵压杆211、使抵压杆211抵压定位板412的另一侧。

抵压弹簧212通过弹簧作用力实现伸缩、以抵压该抵压杆211、使该抵压杆211抵压定位板412的另一侧；在进行光学单元400的切换时，转盘200转动的产生的扭力，使当前第二定位部与第一定位部分离，此时，定位板412与支撑座100之间的距离增大，抵压弹簧212被压缩，以实现抵压杆211回缩的技术效果。

当然，这里的抵压杆211起到的作用是传递抵压弹簧212的作用力并抵压定位板412的另一侧的作用。为了便于抵压弹簧212的连接及抵压定位板412的安装和配合需要，可以设置为多种不同的形式。

如图2所示，在抵压杆211的下端设置有缓冲部213，缓冲部213可以是缓冲垫或缓冲球(可以采用橡胶材质)，以避免抵压杆211抵压定位板412时用力过大，从而造成使光学单元400产生振动等问题，并影响使用寿命及配合精度等问题。

进一步地，抵压槽为抵压通槽，转盘200上还设有可拆卸的抵压块214，抵压弹簧212的一端抵压该抵压块214，抵压弹簧212的另一端抵压抵压杆211，同样起到相同的技术效果。在这种情况下，可以更为方便的更换不同长度或不同压缩力的抵压弹簧212，以实现整体结构的更好匹配，也便于安装调配和维修。

如图2所示的实施例，挠性件600为套设于第一安装通孔220的内壁和安装座410之间的胶圈。

胶圈具有挠性(如橡胶圈)，其套设在第一安装通孔220的内壁和安装座410上安装筒411的外壁之间，起到缓冲及使安装筒411在第一安装通孔220内进行轻微活动的技术效果。

另外，在第一安装通孔220的内壁设置有环形槽，以便于设置胶圈，环形槽的槽深小于胶圈的直径，以使胶圈的一部分位于环形槽的外部。

当然，如图2所示，胶圈可以设置多个，胶圈还可以设在定位板412的板边壁与第一安装通孔220的内壁之间。由于定位板412的设置，第一安装通孔220的开设实际需要开设两个不同的半径(也即形成阶梯状的孔)，以匹配安装筒411的外壁和定位板412的板边壁，本领域技术人员在加工时具体设置，不再赘述。

另外，还可以是：挠性件600为一端设于第一安装通孔220的内壁的挠性杆，挠性杆的另一端抵压安装座410。

相对地，还可以是：挠性杆为一端设于安装座410的挠性杆，挠性杆的另一端抵压第一安装通孔220的内壁。

这里，挠性杆指刚性杆的一端或中部设有弹簧等能够实现伸缩、但又具有伸缩回复力的杆结构，挠性杆即是柔性杆。

挠性杆的设置，同样能够使安装座410在第一安装通孔220内进行一定幅度的运动，但又保证安装座410的位置可靠性，保证了光学单元400调整过程及调整后的位置可靠性，不再赘述。

如图1至图4所示的实施例，第一定位部为设于支撑座100的第一容纳槽，第二定位部为设于安装座410的第二容纳槽，第一容纳槽和第二容纳槽配合形成定位槽，支撑座100和安装座410之间还设有定位球500，定位球500与定位槽对应设置；

第一容纳槽和第二容纳槽在安装座410与支撑座100对接配合后形成定位槽，而定位球500在对接时容纳于定位槽内，从而实现限位或定位的技术效果。

如此设置，使光学单元400的安装座410与支撑座100之间通过无源自定位的方式进行定位，而不需要依靠额外的反馈控制，避免了电气控制本身自带的微小振动导致产生的光学件420(如镜片)抖动的问题，从而提高了光学单元400的检测精度。

进一步地，定位球500固设于安装座410(的第二容纳槽内)，在进行光学单元400的切换时，不同光学单元400的安装座410上的定位球500与支撑座100上的第一容纳槽配合实现定位。

更进一步地，定位球500和定位槽均配套设有三套，以起到三点定位的技术效果，以使安装座410上的光学件420获得更高的位置精度，避免镜片重复定位精度不够高而导致分析错误或分析不准确的问题。

工作时，转盘200上的光学单元400需要多次切换及定位，三点定位实现了高重复性的精准定位。

定位球500可以是钢球，也可以是其他能够满足定位要求的结构。

当然，还可以是：第一定位部为设于支撑座100的定位块，第二定位部为设于安装座410的定位槽，定位槽与定位块对应设置。

定位块与定位槽的设置，结构简单，同样实现定位的技术效果。

如图2所示的实施例，光学单元400还包括光学安装组件，安装座410还设有第二安装通孔413，光学安装组件用于将光学件420安装于第二安装通孔413内。

光学安装组件用于将光学件420安装在第二安装通孔413内，以起到对光学件420的支撑、固定等作用。

如图2所示的实施例，光学安装组件包括第一安装环431和第二安装环432，第一安装环431和第二安装环432呈间距设于第二安装通孔413内，光学件420安装于第一安装环431和第二安装环432之间。

第一安装环431和第二安装环432将光学件420卡设于第二安装通孔413内，使光学件420的位置更加稳固。

进一步地，第一安装环431和第二安装环432均为螺母，第二安装通孔413的内壁设有与螺母对应螺接的螺纹。第一安装环431和第二安装环432螺接于第二安装通孔413内，从而将光学件420卡设于第二安装通孔413内。

如图2所示，在对应的光学单元400实现定位后，光学通孔110、第一安装通孔220和第二安装通孔413呈同轴设置。当然，第二安装通孔413具体可以是安装筒411的筒腔。

如图5所示的实施例，第一安装通孔220设有多个，第一安装通孔220环绕转盘200的转轴轴线布设。相应地，光学单元400也设有多个、并与第一安装通孔220一一对应设置。

第一安装通孔220呈等间距地环绕转盘200的转轴轴线布设，以使光学单元400也等间距布置，如此，使驱动器300在驱动转盘200转动时，每次转动的角度相同，即可恰好使下一个对应的光学单元400或相隔若干个距离的对应光学单元400与光学通孔110对应，使驱动器300的转动控制更加简单方便，提高控制精度。

如图1和图6所示的实施例，转盘机构还包括驱动器300和锁紧螺母320，驱动器300用于驱动转盘200转动，锁紧螺母320用于将转盘200锁定于驱动器300的驱动轴310。

驱动器300用于驱动转盘200转动，锁紧螺母320用于将转盘200锁紧在驱动器300的驱动轴310上，以实现转盘200转动时更加稳固的技术效果，并提升整体的转动精度。

驱动器300可以是具有旋转输出轴(即驱动轴310)的驱动电机，驱动器300启动时，驱动轴310转动；驱动器300还可以是通过同步电机和同步带带动驱动轴310转动的方式；当然，驱动器300还可以是其他任意能够实现带动驱动轴310旋转，并最终使驱动轴310带动转盘200转动的结构，不再赘述。

为满足驱动器300的安装需要，可以根据实际需要配套不同的安装座410。但是，第二定位部的位置需与第一定位部对应设置，且第一定位部和第二定位部进行配合定位后，光学件420与光学通孔110对应设置，以满足通用要求。

如图1和图6所示，驱动器300通过螺钉固定在支撑座100上。此时，支撑座100相当于驱动器300的安装基座，支撑座100设有用于驱动器300的驱动轴310伸出的伸出孔，支撑座100上还设有与驱动器300对应配置的轴承组件，轴承起到无间隙导向的作用。转盘200固定在轴承上，驱动器300启动时驱动轴310转动、并带动转盘200转动。

如图6所示的实施例，还提供了一种检测仪，包括如上述任一个实施例所述的转盘机构；及检测机构，检测机构包括光源件710和探测件720，光源件710和探测件720分别设于支撑座100的两侧，光源件710发出的检测光通过光学单元400、并被探测件720接收。

该检测仪采用前述的转盘机构，定位可靠性高，切换灵活，成本低，获得更好的检测结果。

该检测仪可以应用于多个领域，如检测光学特性，又如检测大气颗粒物，如大气成分分析等。该检测仪至少具有定位可靠性高，转动切换灵活，成本低等优点，从而获得更好的检测结果。

进一步地，光源件710为激光器，探测件720为探测器。

如图6所示，检测机构还包括滤光组件，滤光组件包括至少一个滤光件730。当存在两个或两个以上的滤光件730时，相邻滤光件730之间呈间隔设置。滤光件730用于对光源件710发出的检测光进行滤光处理。

进一步地，滤光件730为滤光片。

如图6所示，探测件720设有两个，两个探测件720分别设于不同的位置，其中一个探测件720还配合设有偏振器740，以对产生偏振的情况进行处理。

在上述任一个实施例的基础上，光学件420可以是任意一种用于满足光学检测或探测或观测等需求的镜片；转盘200可以是圆盘。

图6所示的检测仪可以应用于大气颗粒的成分检测。图6中，光源件710发出检测光，检测光通过滤光件730、并通过光学单元400和光学通孔110进入探测件720，若产生偏振，还通过偏振器740进入与偏振器740对应的探测件720，从而实现对大气颗粒的成分检测分析，需要切换光学单元400时，通过驱动器300驱动转盘200转动，从而实现对不同光学单元400的切换。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种转盘机构，其特征在于，包括：

支撑座，所述支撑座设有第一定位部和光学通孔；

转盘，所述转盘设有第一安装通孔，所述第一安装通孔设有至少两个、并呈间距设置；

光学单元，所述光学单元设有至少两个、并与所述第一安装通孔一一对应设置，所述光学单元包括安装座和设于所述安装座的光学件，所述安装座设有与所述第一定位部配合定位的第二定位部，所述转盘转动、使一个所述光学单元与所述光学通孔相对应；及

挠性件，所述挠性件设于所述第一安装通孔的内壁和所述安装座之间，所述挠性件使所述安装座能够在所述第一安装通孔内活动、以使所述第一定位部和所述第二定位部进行定位或分离。

2.根据权利要求1所述的转盘机构，其特征在于，所述安装座包括安装筒和设于所述安装筒的一端的定位板，所述第二定位部设于所述定位板的一侧，所述转盘还设有至少一个抵压组件，所述抵压组件用于抵压所述定位板的另一侧、以使所述第一定位部和所述第二定位部配合定位。

3.根据权利要求2所述的转盘机构，其特征在于，所述转盘还设有抵压槽，所述抵压组件包括抵压杆和抵压弹簧，所述抵压弹簧的一端抵压所述抵压槽的槽底，所述抵压弹簧的另一端抵压所述抵压杆、使所述抵压杆抵压所述定位板的另一侧。

4.根据权利要求1所述的转盘机构，其特征在于，所述挠性件为套设于所述第一安装通孔的内壁和所述安装座之间的胶圈；

或所述挠性件为一端设于所述第一安装通孔的内壁的挠性杆，所述挠性杆的另一端抵压所述安装座；

或所述挠性杆为一端设于安装座的挠性杆，所述挠性杆的另一端抵压所述第一安装通孔的内壁。

5.根据权利要求1所述的转盘机构，其特征在于，所述第一定位部为设于所述支撑座的第一容纳槽，所述第二定位部为设于所述安装座的第二容纳槽，所述第一容纳槽和所述第二容纳槽配合形成定位槽，所述支撑座和所述安装座之间还设有定位球，所述定位球与所述定位槽对应设置；

或所述第一定位部为设于所述支撑座的定位块，所述第二定位部为设于所述安装座的定位槽，所述定位槽与所述定位块对应设置。

6.根据权利要求1所述的转盘机构，其特征在于，所述光学单元还包括光学安装组件，所述安装座还设有第二安装通孔，所述光学安装组件用于将所述光学件安装于所述第二安装通孔内。

7.根据权利要求6所述的转盘机构，其特征在于，所述光学安装组件包括第一安装环和第二安装环，所述第一安装环和所述第二安装环呈间距设于所述第二安装通孔内，所述光学件安装于所述第一安装环和所述第二安装环之间。

8.根据权利要求1-7任一项所述的转盘机构，其特征在于，所述第一安装通孔设有多个，所述第一安装通孔环绕所述转盘的转轴轴线布设。

9.根据权利要求1-7任一项所述的转盘机构，其特征在于，所述转盘机构还包括驱动器和锁紧螺母，所述驱动器用于驱动所述转盘转动，所述锁紧螺母用于将所述转盘锁定于所述驱动器的驱动轴。

10.一种检测仪，其特征在于，包括：

如权利要求1-9任一项所述的转盘机构；及

检测机构，所述检测机构包括光源件和探测件，所述光源件和所述探测件分别设于所述支撑座的两侧，所述光源件发出的检测光通过所述光学单元、并被所述探测件接收。