CN110058403A - 一种可自动组合棱镜的转镜系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可自动组合棱镜的转镜系统，包括机架、转镜装置、转镜库装置、固装于所述转镜库装置侧面的机械臂装置、以及可拆卸安装于所述转镜装置和转镜库装置上的镜体组件；所述转镜库装置滑动连接于所述机架上，沿所述转镜库装置的滑动方向，所述机架上安装有若干个转镜装置；所述机械臂装置夹取所述镜体组件，并将所述镜体组件在所述转镜装置和转镜库装置之间切换。与现有技术相比，本发明具有镜片更换方便，自动化程度高、扫描精度高、无扫描盲区以及镜体安装无挤压等优点。
Description
技术领域
本发明涉及光学传递系统领域，尤其是涉及一种可自动组合棱镜的转镜装置。
背景技术
旋转棱镜扫描机构在动态光学跟踪、扫描、捕获、通信、测距等领域具有广泛的应用，双棱镜在扫描、跟踪等工作状态下，存在扫描盲区且扫描域较小，需采用多棱镜同时作业消除盲区，扩大扫描范围。在先技术(李安虎等专利，申请号201711381976.8，申请日2017年12月20日，专利名称“同步带驱动的旋转双棱镜集成机构”；祖继锋等专利，申请号03129234.8，申请日2003年6月13日，专利名称“卫星轨迹光学模拟装置；李安虎等专利，申请号201510152371.6，申请日2015年4月2日，专利名称“一种级联粗精藕合光学扫描装置”；及李安虎等专利，申请号201210439061.9，申请日2012年11月7日，专利名称“实现粗精两级扫描的转动棱镜装置”)，均对双棱镜进行控制和应用，不具备多镜片自动组合和更换功能。
在先技术(李安虎等专利，申请号201711381976.8，申请日2017年12月20日，专利名称“同步带驱动的旋转双棱镜集成机构”、李安虎等专利，申请号201210375722.6，申请日2012年10月8日，专利名称“采用凸轮驱动的摆镜机构”及李安虎等专利，申请号201510560372.4，申请日2015年9月7日，专利名称“一种曲柄滑块驱动的摆镜机构”)均采用挠性件挤压镜体实现镜体的安装，由于镜体是光学敏感器件，挤压将使镜体表面变形，降低镜子面型精度，将直接影响装置的跟踪及扫描精度。
发明内容
本发明的目的就是为了克服当前多棱镜旋转装置无法实现镜片自动组合和更换的问题，提供了一种可自动更换镜片和自动组合镜片的转镜装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种可自动组合棱镜的转镜系统，包括机架、转镜装置、转镜库装置、固装于所述转镜库装置侧面的机械臂装置、以及可拆卸安装于所述转镜装置和转镜库装置上的镜体组件；
所述转镜库装置滑动连接于所述机架上，沿所述转镜库装置的滑动方向，所述机架上安装有若干个转镜装置；
所述机械臂装置夹取所述镜体组件，并将所述镜体组件在所述转镜装置和转镜库装置之间切换。
所述转镜装置或转镜库装置上设有电磁铁，所述镜体组件通过电磁铁可拆卸安装于所述转镜装置或转镜库装置上。
所述转镜库装置底部与滑块固连，该滑块与固装在机架上的导轨滑动连接；
所述转镜库装置与安装于所述机架上的丝杠组件连接；该丝杠组件包括与第一轴承座、架设于所述第一轴承座上的丝杠、与所述丝杠一端连接的第一步进电机、螺旋连接于所述丝杠上的螺母，所述转镜库装置的底部与所述螺母固定连接。
所述转镜库装置包括底座、转动电机、转盘和第一电磁铁；所述底座固装在滑块上，所述转动电机固装在底座上，所述转盘固装在转动电机主轴上，所述转盘的端面上固定连接有若干个第一电磁铁，待更换的镜体组件磁力吸附于所述第一电磁铁的端面上。
所述转镜装置包括安装座、内套、第二步进电机、第一电磁铁、以及啮合连接的主动齿轮和从动齿轮；
所述安装座固装于所述机架上；所述内套贯穿设置在所述安装座的上部，所述内套与所述安装座之间设有轴承，该轴承的侧面通过压盖压紧；
所述内套的一端与所述第二电磁铁固定连接，另一端与所述动齿轮固定连接，所述镜体组件磁力吸附于所述第一电磁铁的端面上；
所述第二步进电机固装在安装座的下部，所述主动齿轮固装于所述第二步进电机的主轴上。
所述转镜装置底部一端与机架活动连接，另一端与固装于机架上的缓冲器接触连接。
所述转镜装置还包括转轴、第二轴承座、第三步进电机、减速器；
所述转轴与安装座底部固定连接，并且通过第二轴承座安装于机架上，该转轴的端部通过减速器与第三步进电机连接。
所述镜体组件包括通过胶水粘合连接的镜框和镜体；所述镜框的形状与所述转镜装置或转镜库装置上的电磁铁形状匹配，并且通过磁力吸附于所述电磁铁上。
所述机械臂装置包括固装在转镜库侧面的工业机器人和固装于所述工业机器人的转臂末端的夹爪组件，该夹爪组件与所述镜体组件接触连接。
所述夹爪组件包括转臂、气缸、转指和弹性块；所述转臂一端与工业机器人的末端固定连接，所述转臂另一端与转指中部铰接，所述转指一端与气缸主轴铰接，该气缸尾部与转臂铰接，所述弹性块固装在转指另一端，并且所述弹性块与镜体组件接触连接。优选地，弹性块材料为橡胶。
本发明中的镜体是光楔、平面镜或其他类型光学镜子中任一种；其中，光楔为不同楔角的棱镜。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)采用多棱镜全圆周大范围旋转，可实现大范围高精度扫描和跟踪，且无扫描盲区。
(2)采用机械臂组件爪取转镜库中的镜片，可实现镜片的自动更换。
(3)工业机器人与导轨滑块结合，将转镜库中不同类型的待更换镜体组件更换到不同转镜组件中，实现不同类型镜片的组合。
(4)工业机器人与导轨滑块结合，将转镜库中不同楔角的待更换镜体组件更换到不同转镜组件中，实现相同类型镜片不同楔角镜片的组合。
(5)镜体与镜框采用胶水连接，通过压紧镜框间接实现镜体固定，可避免镜体因安装挤压产生镜面变形，可提高装置的工作精度。
附图说明
图1为本发明的主视结构示意图；
图2为图1的A-A向剖视图；
图3为本发明中安装座的侧视方向剖视图；
图4为本发明中安装座的主视结构示意图；
图5为本发明中镜体组件的结构示意图；
图6的图1的B-B向剖视图；
图7为本发明中夹爪组件的主视方向剖视图；
图中，1为转镜装置、2为机架、3为缓冲器、4为机械臂装置、5为导轨、6为滑块、7为转镜库装置、8为第一轴承座、9为丝杠、10为第一步进电机、11为螺母、12为压盖、13为轴承、14为第二电磁铁、15为内套、16为镜体组件、17为第二步进电机、18为第二轴承座、19为转轴、110为减速器、111为第三步进电机、112为主动齿轮、113为从动齿轮、114为安装座、41为工业机器人、42为夹爪组件、71为底座、72为转动电机、73为转盘、74为第一电磁铁、1141为第一通孔、1142为第二通孔、161为镜框、162为镜体、421为转臂、422为气缸、423为转指、424为弹性块。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对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。
实施例
一种可自动组合棱镜的转镜系统，如图1所示，包括机架2、转镜装置1、转镜库装置7、固装于转镜库装置7侧面的机械臂装置4、以及可拆卸安装于转镜装置1和转镜库装置7上的镜体组件16；转镜库装置7滑动连接于机架2上，沿转镜库装置7的滑动方向，机架2上安装有若干个转镜装置7；机械臂装置4夹取镜体组件16，并将镜体组件16在转镜装置1和转镜库装置7之间切换；本实施例中，转镜装置1或转镜库装置7上设有电磁铁，镜体组件16通过电磁铁可拆卸安装于转镜装置1或转镜库装置7上。
转镜装置1包括安装座141、内套15、第二步进电机17、第一电磁铁14、啮合连接的主动齿轮112和从动齿轮113、转轴19、第二轴承座18、第三步进电机111和减速器110，如图2所示；转镜装置1底部一端与机架2活动连接，另一端与固装于机架2上的缓冲器3接触连接，转轴19与安装座114底部固定连接，并且通过第二轴承座18安装于机架2上，该转轴19的端部通过减速器110与第三步进电机111连接；安装座114固装于机架2上；内套15贯穿设置在安装座114的上部，内套15与安装座114之间设有轴承13，轴承13的侧面通过压盖12压紧；内套15的一端与第二电磁铁14固定连接，另一端与从动齿轮113固定连接，镜体组件16磁力吸附于第一电磁铁74的端面上；第二步进电机17固装在安装座114的下部，主动齿轮112固装于第二步进电机17的主轴上；第二步进电机17通过主动齿轮112带动从动齿轮113进而带动内套15转动，则镜体组件16随着内套15转动。
安装座114上部和下部分别设有第一通孔1141和第二通孔1142，如图3和图4所示，内套15通过轴承13转动连接于第一通孔1141内，第二步进电机17固定安装于第二通孔1142内部。
镜体组件16包括通过胶水粘合连接的镜框161和镜体162，如图5所示；镜框161的形状与转镜装置1或转镜库装置7上的电磁铁形状匹配，并且通过磁力吸附于电磁铁上，镜框161的材质为磁性材质。
转镜库装置7底部与滑块6固连，该滑块6与固装在机架2上的导轨5滑动连接，并且导轨5设有两条，对称安装于转镜库装置7的两侧，如图6所示；转镜库装置7与安装于机架2上的丝杠组件连接；该丝杠组件包括与第一轴承座8、架设于第一轴承座8上的丝杠9、与丝杠9一端连接的第一步进电机10、螺旋连接于丝杠9上的螺母11，转镜库装置7的底部与螺母11固定连接；通过第一步进电机10带动丝杠9旋转，将圆周运动转化为螺母的直线运动，进而带动转镜库装置7沿着丝杆水平滑动。
转镜库装置7包括底座71、转动电机72、转盘73和第一电磁铁74，如图6所示，底座71固装在滑块6上，转动电机72固装在底座71上，转盘73固装在转动电机72主轴上，转盘73的端面上固定连接有若干个第一电磁铁74，待更换的镜体组件16磁力吸附于第一电磁铁74的端面上。
机械臂装置4包括固装在转镜库7侧面的工业机器人41和固装于所述工业机器人41的转臂末端的夹爪组件42，该机械臂装置4可以带动夹爪组件42运动，实现夹取镜体组件16，并将其安装于转镜装置1或转镜库装置7中，实现镜体组件16的更换；具体地，工业机器人包括两个铰接的转臂，其中一个转臂固装于转镜库7侧面，另一个转臂的末端固定安装夹爪组件42，夹爪组件42与镜体组件16接触连接，对镜体组件16进行夹取。
夹爪组件42包括转臂421、气缸422、转指423和弹性块424，如图7所示；转臂421一端与工业机器人41的末端固定连接，转臂421另一端与转指423中部铰接，转指423一端与气缸422主轴铰接，该气缸422尾部与转臂421铰接，弹性块424固装在转指423另一端，并且弹性块424与镜体组件16接触连接，弹性块424材料为橡胶。
本实施例的系统采用多棱镜全圆周大范围旋转，可实现大范围高精度扫描和跟踪，且无扫描盲区；采用机械臂组件爪取转镜库中的镜片，可实现镜片的自动更换；采用工业机器人与导轨滑块结合，将转镜库中不同类型的待更换镜体组件更换到不同转镜组件中，实现不同类型镜片的组合；采用工业机器人与导轨滑块结合，将转镜库中不同楔角的待更换镜体组件更换到不同转镜组件中，实现相同类型镜片不同楔角镜片的组合；采用镜体与镜框采用胶水连接，通过压紧镜框间接实现镜体固定，可避免镜体因安装挤压产生镜面变形，可提高装置的工作精度。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (10)
1.一种可自动组合棱镜的转镜系统，其特征在于，包括机架(2)、转镜装置(1)、转镜库装置(7)、固装于所述转镜库装置(7)侧面的机械臂装置(4)、以及可拆卸安装于所述转镜装置(1)和转镜库装置(7)上的镜体组件(16)；
所述转镜库装置(7)滑动连接于所述机架(2)上，沿所述转镜库装置(7)的滑动方向，所述机架(2)上安装有若干个转镜装置(7)；
所述机械臂装置(4)夹取所述镜体组件(16)，并将所述镜体组件(16)在所述转镜装置(1)和转镜库装置(7)之间切换。
2.根据权利要求1所述的一种可自动组合棱镜的转镜系统，其特征在于，所述转镜装置(1)或转镜库装置(7)上设有电磁铁，所述镜体组件(16)通过电磁铁可拆卸安装于所述转镜装置(1)或转镜库装置(7)上。
3.根据权利要求2所述的一种可自动组合棱镜的转镜系统，其特征在于，所述转镜库装置(7)底部与滑块(6)固连，该滑块(6)与固装在机架(2)上的导轨(5)滑动连接；
所述转镜库装置(7)与安装于所述机架(2)上的丝杠组件连接；该丝杠组件包括与第一轴承座(8)、架设于所述第一轴承座(8)上的丝杠(9)、与所述丝杠(9)一端连接的第一步进电机(10)、螺旋连接于所述丝杠(9)上的螺母(11)，所述转镜库装置(7)的底部与所述螺母(11)固定连接。
4.根据权利要求2所述的一种可自动组合棱镜的转镜系统，其特征在于，所述转镜库装置(7)包括底座(71)、转动电机(72)、转盘(73)和第一电磁铁(74)；所述底座(71)固装在滑块(6)上，所述转动电机(72)固装在底座(71)上，所述转盘(73)固装在转动电机(72)主轴上，所述转盘(73)的端面上固定连接有若干个第一电磁铁(74)，待更换的镜体组件(16)磁力吸附于所述第一电磁铁(74)的端面上。
5.根据权利要求2所述的一种可自动组合棱镜的转镜系统，其特征在于，所述转镜装置(1)包括安装座(141)、内套(15)、第二步进电机(17)、第一电磁铁(14)、以及啮合连接的主动齿轮(112)和从动齿轮(113)；
所述安装座(114)固装于所述机架(2)上；所述内套(15)贯穿设置在所述安装座(114)的上部，所述内套(15)与所述安装座(114)之间设有轴承(13)，该轴承的侧面通过压盖(12)压紧；
所述内套(15)的一端与所述第二电磁铁(14)固定连接，另一端与所述从动齿轮(113)固定连接，所述镜体组件(16)磁力吸附于所述第一电磁铁(74)的端面上；
所述第二步进电机(17)固装在安装座(114)的下部，所述主动齿轮(12)固装于所述第二步进电机(17)的主轴上。
6.根据权利要求5所述的一种可自动组合棱镜的转镜系统，其特征在于，所述转镜装置(1)底部一端与机架(2)活动连接，另一端与固装于机架(2)上的缓冲器(3)接触连接。
7.根据权利要求6所述的一种可自动组合棱镜的转镜系统，其特征在于，所述转镜装置(1)还包括转轴(19)、第二轴承座(18)、第三步进电机(111)、减速器(110)；
所述转轴(19)与安装座(114)底部固定连接，并且通过第二轴承座(18)安装于机架(2)上，该转轴(19)的端部通过减速器(110)与第三步进电机(111)连接。
8.根据权利要求2所述的一种可自动组合棱镜的转镜系统，其特征在于，所述镜体组件(16)包括通过胶水粘合连接的镜框(161)和镜体(162)；所述镜框(161)的形状与所述转镜装置(1)或转镜库装置(7)上的电磁铁形状匹配，并且通过磁力吸附于所述电磁铁上。
9.根据权利要求1所述的一种可自动组合棱镜的转镜系统，其特征在于，所述机械臂装置(4)包括固装在转镜库(7)侧面的工业机器人(41)和固装于所述工业机器人(41)的转臂末端的夹爪组件(42)；该夹爪组件(42)与所述镜体组件(16)接触连接。
10.根据权利要求9所述的一种可自动组合棱镜的转镜系统，其特征在于，所述夹爪组件(42)包括转臂(421)、气缸(422)、转指(423)和弹性块(424)；所述转臂(421)一端与工业机器人(41)的末端固定连接，所述转臂(421)另一端与转指(423)中部铰接，所述转指(423)一端与气缸(422)主轴铰接，该气缸(422)尾部与转臂(421)铰接，所述弹性块(424)固装在转指(423)另一端，并且所述弹性块(424)与镜体组件(16)接触连接。
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