CN109940264B - 一种高速运动物体的质量分布调节装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种高速运动物体的质量分布调节装置，包括靶目标运动控制器、靶点追踪器、光针发生器和万向导光球；所述靶点追踪器分别与所述光针发生器和万向导光球通信连接。本发明实施例提供的高速运动物体的质量分布调节装置，利用光针发生器发射飞秒级的光针，万向导光球根据靶目标的待处理位置信息，优化光针的运动轨迹，使光针精确作用在靶目标的待处理位置，从而对靶目标的质量分布权重进行调节。与传统的质量分布权重调节方式，本发明利用飞秒级的光针处理靶目标，能够直接打断化学键，不产生过多的热量。本发明能够在物体处于实际工作所需高速运动状态时在线对物体的质量分布权重进行调节，提高了工作效率。

Description

一种高速运动物体的质量分布调节装置

技术领域

本发明实施例涉及质量分布调节领域，尤其涉及一种高速运动物体的质量分布调节装置。

背景技术

高速运动的物体会发生形变，进而导致质量分布权重的改变，或由于质量分布权重未达到要求而导致其在高速运动时无法发挥应有的性能。

传统质量分布权重调节的方式以机械方式为主，需要高速运动物体降速甚至停止后进行处理。一方面，传统的调节方式难以对高速运动的物体进行在线非接触调节。另一方面，传统的调节方式会引入新的静态形变，再次运动至高速状态时，难以保证动态形变与调整前保持比例。

因此，如何提供一种能够在物体处在实际工作所需高速运动状态时在线对物体的质量分布权重进行调节的装置，提升质量分布权重调节的工作效率，成为亟待解决的问题。

发明内容

针对传统质量分布权重调节方式需要高速运动物体降速甚至停止后进行处理，物体再次运动至高速状态时，难以保证动态形变与调整前保持比例的缺陷。本发明实施例提供一种高速运动物体的质量分布调节装置。

本发明实施例提供一种高速运动物体的质量分布调节装置，包括靶目标运动控制器、靶点追踪器、光针发生器和万向导光球；所述靶点追踪器分别与所述光针发生器和万向导光球通信连接；

所述靶目标运动控制器用于驱动和控制靶目标的运动，所述靶点追踪器用于对靶目标的待处理位置进行定位，将靶目标的待处理位置信息发送至万向导光球，并在定位完成后向所述光针发生器发送触发信号；

所述光针发生器用于接收所述触发信号，并发射光针；

所述万向导光球用于根据靶目标的待处理位置信息，优化所述光针的运动轨迹。

优选的，所述靶目标运动控制器包括驱动机构和摆线，所述摆线一端固定连接所述驱动机构，另一端与所述靶目标相连接。

优选的，所述靶目标运动控制器还包括监测模块，所述监测模块用于监测所述靶目标的质量分布，并与靶目标的最佳质量分布相比较，确定所述靶目标的待处理位置。

优选的，所述靶点追踪器包括支撑部、转轴和成像部，所述支撑部的一端面通过所述转轴与所述成像部相连接，所述支撑部的另一端面连接所述万向导光球。

优选的，所述成像部的入口设有挡板，所述挡板为透光玻璃或透光陶瓷。

优选的，所述万向导光球包括壳体、入光口、出光口、传动机构和底座。所述壳体的内侧设有反射面，所述入光口和出光口分别设置在壳体的侧面，所述底座通过传动机构与所述壳体相连接。

优选的，所述入光口和出光口分别设有透光玻璃。

优选的，所述传动机构为传动球珠或万向履带。

优选的，所述光针发生器包括飞秒激光器和光束转换器，所述光束转换器与所述飞秒激光器连接，用于将飞秒激光器发出的飞秒激光转换为光针并发射。

本发明实施例提供的高速运动物体的质量分布调节装置，利用光针发生器发射飞秒级的光针，万向导光球根据靶目标的待处理位置信息，优化光针的运动轨迹，使光针精确作用在靶目标的待处理位置，从而对靶目标的质量分布权重进行调节。与传统的质量分布权重调节方式，本发明利用飞秒级的光针处理靶目标，能够直接打断化学键，不产生过多的热量。本发明能够在物体处于实际工作所需高速运动状态时在线对物体的质量分布权重进行调节，从而提高效率。

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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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1为根据本发明实施例提供的高速运动物体的质量分布调节装置的结构示意图；

图2为根据本发明实施例提供的靶目标运动控制器(摆动型)的结构示意图；

图3为根据本发明实施例提供的靶目标运动控制器的另一种结构示意图；

图4为根据本发明实施例提供的靶目标运动控制器的又一种结构示意图；

图5为根据本发明实施例提供的靶点追踪器的结构示意图；

图6为根据本发明实施例提供的万向导光球的结构示意图；

图7为根据本发明实施例提供的光针发生器的结构示意图；

图8为根据本发明实施例提供的另一种高速运动物体的质量分布调节装置的结构示意图；

图中，1.光针发生器；2.靶点追踪器；3.万向导光球；4.靶目标运动控制器；5.靶目标；6.驱动机构；7.摆线；8.支撑部；9.转轴；10.成像部；11.挡板；12.壳体；13.入光口；14.出光口；15.传动机构；16.底座；17.反射面；18.飞秒激光器；19.光束转换器；直线运动部20；过渡支撑结构21；旋转动能提供装置22；支撑轴23。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。术语“上”、“下”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。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1为根据本发明实施例提供的高速运动物体的质量分布调节装置的结构示意图。参照图1，本发明实施例提供一种高速运动物体的质量分布调节装置，包括靶目标运动控制器4、靶点追踪器2、光针发生器1和万向导光球3；所述靶点追踪器2分别与所述光针发生器1和万向导光球3通信连接；

靶目标运动控制器4用于驱动和控制靶目标的运动，靶点追踪器2用于对靶目标的待处理位置进行定位，将靶目标的待处理位置信息发送至万向导光球3，并在定位完成后向所述光针发生器1发送触发信号；

光针发生器1用于接收所述触发信号，并发射光针；

万向导光球3用于根据靶目标的待处理位置信息，优化所述光针的运动轨迹。

其中，靶目标是指需要进行质量分布调节的物体。在本实施例中，通过靶目标运动控制器4用于驱动和控制靶目标的运动。靶目标运动控制器4能够根据实际需求控制靶目标进行直线、曲线或回转运动。

靶点追踪器2分别与所述光针发生器1和万向导光球3通信连接，靶点追踪器2能够对靶目标的待处理位置进行定位，将靶目标的待处理位置信息发送至万向导光球3。在定位完成后，靶点追踪器2发送触发信号给光针发生器1，光针发生器1发射光针至万向导光球3。如图1所示，光针进入万向导光球3后，运动轨迹发生改变，万向导光球3根据靶目标的待处理位置信息，优化所述光针的运动轨迹，使光针精确作用在靶目标的待处理位置。光针能够使靶目标待处理位置的材料解离，实现对靶目标的质量分布权重进行调节。

需要说明的是，传统质量分布权重调节的方式以机械方式为主，需要高速运动物体降速甚至停止后进行处理。一方面，传统的调节方式难以对高速运动的物体进行在线非接触调节。在物体处于工作状态时，使其停止后进行处理，会影响其工作效率。另一方面，传统的调节方式会引入新的静态形变，再次运动至高速状态时，难以保证动态形变与调整前保持比例。而本发明实施例提供的高速运动物体的质量分布调节装置，利用光针发生器1发射飞秒级的光针。本实施例中，光针发生器对时间的分辨率可以达到飞秒级的程度，能够发射飞秒级的光针。可以理解的是，在实际应用中，光针发生器也能够发射亚皮秒级的光针。万向导光球3根据靶目标的待处理位置信息，优化光针的运动轨迹，使光针精确作用在靶目标的待处理位置。能够实现在物体处于实际工作所需高速运动状态时在线对物体的质量分布权重进行调节，从而提高效率。另外，本实施例提供的质量分布调节装置同样能够对静止的靶目标的质量分布权重进行调节，在此不作限制。

本发明实施例提供的高速运动物体的质量分布调节装置，利用光针发生器发射飞秒级的光针，万向导光球根据靶目标的待处理位置信息，优化光针的运动轨迹，使光针精确作用在靶目标的待处理位置，从而对靶目标的质量分布权重进行调节。与传统的质量分布权重调节方式，本发明利用飞秒级的光针处理靶目标，能够直接打断化学键，不产生过多的热量。本发明能够在物体处于实际工作所需高速运动状态时在线对物体的质量分布权重进行调节，提高了工作效率。

图2为根据本发明实施例提供的靶目标运动控制器的结构示意图，所述靶目标运动控制器4包括驱动机构6和摆线7，所述摆线7一端固定连接所述驱动机构6，另一端与靶目标5相连接。参照图2，摆线7一端与驱动机构6固定连接，另一端连接靶目标5。驱动机构6用于驱动摆线7带动靶目标5运动。需要说明的是，靶目标运动控制器4用于驱动和控制靶目标5的运动，其结构不限于图2示出的结构，图2仅是靶目标运动控制器的一种结构示例。

图3为根据本发明实施例提供的靶目标运动控制器的另一种结构示意图，本实施例中为显示图3与图2所示靶目标运动控制器的区别，图3中的靶目标运动控制器简称为“靶目标运动控制器(直线运动版)”。靶目标运动控制器(直线运动版)包括直线运动部20和过渡支撑结构21。过渡支撑结构21一端与直线运动部20固定连接，另一端连接待处理的靶目标5。过渡支撑结构用于连接靶目标5和直线运动部20，起到固定和支撑靶目标5的作用；直线运动部20用于模拟靶目标5的实际运动状态，可以是单方向运动，也可以是双方向运动。

图4为根据本发明实施例提供的靶目标运动控制器的又一种结构示意图，本实施例中为显示图4与图2、图3所示靶目标运动控制器的区别，图4中的靶目标运动控制器简称为“靶目标运动控制器(旋转体运动版)”。靶目标运动控制器(旋转体运动版)包括旋转动能提供装置22和支撑轴23，支撑轴23的一端固定连接旋转动能提供装置22，另一端连接待处理的靶目标5。旋转动能提供装置22用于为靶目标5提供旋转动力，驱动其模拟按照预期进行旋转运动。旋转动能提供装置22可以是直流电机、步进电机、伺服电机等。支撑轴23用于连接靶目标及旋转动能提供装置，同时将旋转动能提供装置22的动能传递给靶目标，驱动靶目标运动。

在上述各实施例的基础上，靶目标运动控制器4还包括监测模块(图中未示出)，监测模块用于监测所述靶目标的质量分布，并与靶目标的最佳质量分布相比较，确定所述靶目标的待处理位置。本实施例中，通过监测模块实时监测靶目标的质量分布，并与靶目标的最佳质量分布相比较，能够得到靶目标的待处理位置。

图5为根据本发明实施例提供的靶点追踪器的结构示意图，本实施例中，靶点追踪器2包括支撑部8、转轴9和成像部10，所述支撑部8的一端面通过所述转轴9与所述成像部10相连接，所述支撑部8的另一端面连接所述万向导光球。

其中，成像部10主要由镜头和成像元件构成，用于实时捕捉靶目标的位置图像信息，从而定位靶目标的待处理位置。转轴9能够用来调节靶点追踪器2的朝向，以使靶点追踪器2的成像部10对准靶目标。转轴9为球状轴或者柱状轴。靶点追踪器2通过支撑部8与万向导光球相连接。

在上述各实施例的基础上，靶点追踪器2的成像部10的入口设有挡板11，所述挡板11为透光玻璃或透光陶瓷。本实施例通过在成像部10的入口设置挡板11，能够在不影响对靶目标的定位的前提下，保护成像部10内部的镜头和成像元件。

图6为根据本发明实施例提供的万向导光球的结构示意图，如图4所示，万向导光球3包括壳体12、入光口13、出光口14、传动机构15和底座16。所述壳体12的内侧设有反射面17，所述入光口13和出光口14分别设置在壳体12的侧面，所述底座16通过传动机构15与所述壳体12相连接。

具体地，万向导光球3的壳体12为圆球状，壳体12的侧面分别设置有入光口13和出光口14，入光口13和出光口14呈喇叭状。壳体12的内侧设有反射面17，用于对入射万向导光球3的光针进行引导变向，从而优化光针的运动轨迹，使光针精确作用在靶目标的待处理位置。壳体12的底部设有底座16，用于固定和支撑壳体12。壳体12通过传动机构15与底座16相连接。万向导光球3的底座16与靶点追踪器2的支撑部8连接。本实施例通过在壳体12和底座16之间设置传动机构15，使万向导光球3能够根据需要进行调整移动，满足使用需求。其中，传动机构15为传动球珠或万向履带。可以理解的是，图6仅示出了万向导光球一种可行的构造方式。万向导光球的具体结构可以根据质量分布调节装置的实际使用状况进行调整，例如在万向导光球内部添加动力源结构，此处不做具体限定。

在上述各实施例的基础上，万向导光球3的入光口13和出光口14分别设有透光玻璃。其中，入光口13和出光口14也可以设置透光的陶瓷。本实施例通过在万向导光球3的入光口13和出光口14设置透光玻璃，在保证万向导光球3密封的前提下，不影响入光口13和出光口14的通光性能。

图7为根据本发明实施例提供的光针发生器的结构示意图，参照图1和图7，光针发生器1包括激光器18和光束转换器19，所述激光器18用于发射亚皮秒级激光或飞秒级激光，光束转换器19与所述激光器18连接，用于将激光器18发出的激光转换为光针并发射。需要说明的是，本实施例中，激光器对时间的分辨率可以达到飞秒级的程度，能够发射飞秒级的激光。

作为一种可选实施例，激光器18对时间的分辨率可以达到飞秒级的程度，因此能够称为飞秒激光器。飞秒激光器18能够产生飞秒激光，飞秒激光产生热效应小，加工精度高，在材料精密处理加工方面有独特的优势。光束转换器19能够压缩飞秒激光器光束在波导方面的发散，并将飞秒激光器18发出的飞秒激光转换为光针。

进一步地，本发明实施例可以采用对时间分别率在10^-10～10^-18秒的激光器，例如，本发明实施例可以采用亚皮秒激光器或飞秒激光器。

图8为根据本发明实施例提供的另一种高速运动物体的质量分布调节装置的结构示意图。如图8所述，该装置包括靶目标运动控制器4、若干靶点追踪器2、若干光针发生器1和若干万向导光球3；各个靶点追踪器2各自连接一个光针发生器1和一个万向导光球3；

靶目标运动控制器4驱动和控制靶目标的运动，各个靶点追踪器2分别对靶目标的多个待处理位置进行定位，各个靶点追踪器2分别将各自对应的靶目标的待处理位置信息发送至各个万向导光球3，并在定位完成后向各自对应的光针发生器1发送触发信号；各个光针发生器1接收到各自对应的触发信号后，分别发射出光针至各自对应的万向导光球3；各个万向导光球3能够优化各自对应的光针的运动轨迹。

其中，靶目标是指需要进行质量分布调节的物体。在本实施例中，通过靶目标运动控制器4用于驱动和控制靶目标的运动。靶目标运动控制器4能够根据实际需求控制靶目标进行直线、曲线或回转运动。

如图8所示，各个光针发生器1接收到各自对应的触发信号后，分别发射出光针至各自对应的万向导光球3。光针进入万向导光球3后，运动轨迹发生改变，万向导光球3根据靶目标的待处理位置信息，优化光针的运动轨迹，使各个光针分别精确作用在靶目标的多个个待处理位置。多个光针使靶目标各个待处理位置的材料解离，实现对靶目标的质量分布权重进行调节。

需要说明的是，传统质量分布权重调节的方式以机械方式为主，需要高速运动物体降速甚至停止后进行处理。一方面，传统的调节方式难以对高速运动的物体进行在线非接触调节。在物体处于工作状态时，使其停止后进行处理，会影响其工作效率。另一方面，传统的调节方式会引入新的静态形变，再次运动至高速状态时，难以保证动态形变与调整前保持比例。而本发明实施例提供的高速运动物体的质量分布调节装置，利用光针发生器1发射飞秒级的光针，万向导光球根据靶目标的待处理位置信息，优化光针的运动轨迹，使光针精确作用在靶目标的待处理位置。能够实现在物体处于实际工作所需高速运动状态时在线对物体的质量分布权重进行调节，从而提高效率。

本发明实施例提供的高速运动物体的质量分布调节装置，利用光针发生器发射飞秒级的光针，万向导光球根据靶目标的待处理位置信息，优化光针的运动轨迹，使光针精确作用在靶目标的待处理位置，从而对靶目标的质量分布权重进行调节。与传统的质量分布权重调节方式，本发明利用飞秒级的光针处理靶目标，能够直接打断化学键，不产生过多的热量。本发明能够在物体处于实际工作所需高速运动状态时在线对物体的质量分布权重进行调节，从而提高效率。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种高速运动物体的质量分布调节装置，其特征在于，包括靶目标运动控制器、靶点追踪器、光针发生器和万向导光球；所述靶点追踪器分别与所述光针发生器和万向导光球通信连接；

所述靶目标运动控制器用于驱动和控制靶目标的运动，所述靶点追踪器用于对靶目标的待处理位置进行定位，将靶目标的待处理位置信息发送至万向导光球，并在定位完成后向所述光针发生器发送触发信号；

所述光针发生器用于接收所述触发信号，并发射光针；

所述万向导光球用于根据靶目标的待处理位置信息，优化所述光针的运动轨迹；

所述光针发生器包括激光器和光束转换器，所述光束转换器与所述激光器连接，用于将所述激光器发出的激光转换为光针并发射。

2.根据权利要求1所述的质量分布调节装置，其特征在于，所述靶目标运动控制器包括驱动机构和摆线，所述摆线一端固定连接所述驱动机构，另一端与所述靶目标相连接。

3.根据权利要求2所述的质量分布调节装置，其特征在于，所述靶目标运动控制器还包括监测模块，所述监测模块用于监测所述靶目标的质量分布，并与靶目标的最佳质量分布相比较，确定所述靶目标的待处理位置。

4.根据权利要求1所述的质量分布调节装置，其特征在于，所述靶点追踪器包括支撑部、转轴和成像部，所述支撑部的一端面通过所述转轴与所述成像部相连接，所述支撑部的另一端面连接所述万向导光球。

5.根据权利要求4所述的质量分布调节装置，其特征在于，所述成像部的入口设有挡板，所述挡板为透光玻璃或透光陶瓷。

6.根据权利要求1所述的质量分布调节装置，其特征在于，所述万向导光球包括壳体、入光口、出光口、传动机构和底座；所述壳体的内侧设有反射面，所述入光口和出光口分别设置在壳体的侧面，所述底座通过传动机构与所述壳体相连接。

7.根据权利要求6所述的质量分布调节装置，其特征在于，所述入光口和出光口分别设有透光玻璃。

8.根据权利要求6所述的质量分布调节装置，其特征在于，所述传动机构为传动球珠或万向履带。

9.根据权利要求1所述的质量分布调节装置，其特征在于，所述激光器为飞秒激光器。

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