CN114114591B - 一种高精度机器视觉调焦模组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高精度机器视觉调焦模组，其固定基座包括基座主体、基座套装部，基座套装部芯部开设基座套装孔，基座套装孔内嵌装活动镜框，活动镜框外圆周面设置外螺纹，活动镜框外圆周面下端部的止转凸起嵌入至基座套装孔内壁的止转凹槽内；该高精度机器视觉调焦模组还包括外调节环、减速电机组件，外调节环包括调节环基部及外、内侧环形凸缘部，内侧环形凸缘部内壁的内螺纹与活动镜框的外螺纹相啮合；外侧环形凸缘部与基座套装部之间装设滚珠轴承；调焦时，减速电机组件驱动外调节环转动，外调节环通过由内螺纹、外螺纹所组成螺纹啮合结构驱动活动镜框上下移动。本发明具有设计新颖、结构简单、稳定可靠性好、调焦精度高的优点。

Description

一种高精度机器视觉调焦模组

技术领域

本发明涉及机器视觉技术领域，尤其涉及一种高精度机器视觉调焦模组。

背景技术

机器视觉是人工智能正在快速发展的一个分支，机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断。机器视觉系统是通过机器视觉产品（即图像摄取装置，分CMOS和CCD两种）将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，得到被摄目标的形态信息，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号;图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。

在机器视觉应用于自动化设备中，为获取清晰准确的图像数据，需要对摄像头进行调焦。

需指出的是，对于现有的机器视觉用摄像头调焦结构而言，普遍存在设计不合理、结构复杂、稳定可靠性较差的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足而提供一种高精度机器视觉调焦模组，该高精度机器视觉调焦模组设计新颖、结构简单、稳定可靠性好、调焦精度高。

为达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现。

一种高精度机器视觉调焦模组，包括有固定基座，固定基座包括有基座主体，基座主体的上表面设置有朝上竖向延伸且呈圆环形状的基座套装部，基座主体与基座套装部为一体结构，基座套装部的芯部开设有上下完全贯穿的基座套装孔，基座套装孔的下端开口延伸至基座主体的下表面；

基座套装孔内嵌装有呈圆筒形状的活动镜框，活动镜框的上端部延伸至基座套装部的上端侧，活动镜框的芯部开设有上下完全贯穿的镜头安装孔，活动镜框的外圆周面设置有外螺纹；活动镜框外圆周面的下端部于外螺纹的下端侧设置有径向朝外凸出延伸的止转凸起，基座套装孔的内壁对应止转凸起开设有朝上开口的止转凹槽，活动镜框的止转凸起嵌入至止转凹槽内；

该高精度机器视觉调焦模组还包括有外调节环、减速电机组件，减速电机组件与外调节环驱动连接；外调节环包括有呈圆环形状且水平横向布置的调节环基部，调节环基部的外端边缘部设置有朝下凸出且沿着调节环基部外端边缘环形延伸的外侧环形凸缘部，调节环基部的内端边缘部设置有朝上凸出且沿着调节环基部内端边缘环形延伸的内侧环形凸缘部，调节环基部、外侧环形凸缘部、内侧环形凸缘部为一体结构，内侧环形凸缘部的内壁设置有内螺纹，内侧环形凸缘部的内螺纹与活动镜框的外螺纹相啮合；

基座套装部的外圆周面设置有法线方向朝上的轴承挡肩，外调节环的外侧环形凸缘部与基座套装部之间装设有滚珠轴承，滚珠轴承的内圈与基座套装部过盈配合且滚珠轴承的内圈抵靠于轴承挡肩，滚珠轴承的外圈铆接固定于外侧环形凸缘部；

在调焦过程中，减速电机组件驱动外调节环转动，由于外调节环的内螺纹与活动镜框的外螺纹相啮合，在外调节环转动的过程中，外调节环通过由内螺纹、外螺纹所组成螺纹啮合结构驱动活动镜框上下移动，上下移动的活动镜框带动镜头上下移动，以实现调焦动作。

其中，所述减速电机组件包括有螺装紧固于所述基座主体上表面的减速箱壳体，减速箱壳体的内部成型有朝所述外调节环侧开口的减速箱容置腔，减速箱容置腔内嵌装有减速齿轮组，减速箱壳体的外表面螺装紧固有步进电机；

外调节环的外侧环形凸缘部的外圆周面设置有外齿轮部，外齿轮部与外侧环形凸缘部为一体结构，步进电机的动力输出轴、减速齿轮组、外齿轮部依次驱动连接。

其中，所述减速齿轮组包括有分别通过齿轮轴安装于所述减速箱容置腔内的第一双联齿轮、第二双联齿轮、第三双联齿轮、第四双联齿轮，所述步进电机的动力输出轴装设有输入齿轮，输入齿轮与第一双联齿轮的大齿轮相啮合，第一双联齿轮的小齿轮与第二双联齿轮的大齿轮相啮合，第二双联齿轮的小齿轮与第三双联齿轮的大齿轮相啮合，第三双联齿轮的小齿轮与第四双联齿轮的大齿轮相啮合，第四双联齿轮的大齿轮与所述外齿轮部相啮合。

其中，所述基座套装孔的内壁于所述活动镜框的下端侧设置有镜框挡肩；

当活动镜框下移至下限位置时，活动镜框的下表面与镜框挡肩抵接；当活动镜框上移至上限位置时，活动镜框的止转凸起上表面与外调节环抵接。

其中，所述活动镜框外圆周面的下端部设置有至少两个呈圆周环状均匀间隔分布的止转凸起，基座套装孔的内壁对应各止转凸起分别开设有止转凹槽，各止转凸起分别嵌入至相应的止转凹槽内。

本发明的有益效果为：本发明所述的一种高精度机器视觉调焦模组，其包括有固定基座，固定基座包括有基座主体，基座主体的上表面设置有朝上竖向延伸且呈圆环形状的基座套装部，基座主体与基座套装部为一体结构，基座套装部的芯部开设有上下完全贯穿的基座套装孔，基座套装孔的下端开口延伸至基座主体的下表面；基座套装孔内嵌装有呈圆筒形状的活动镜框，活动镜框的上端部延伸至基座套装部的上端侧，活动镜框的芯部开设有上下完全贯穿的镜头安装孔，活动镜框的外圆周面设置有外螺纹；活动镜框外圆周面的下端部于外螺纹的下端侧设置有径向朝外凸出延伸的止转凸起，基座套装孔的内壁对应止转凸起开设有朝上开口的止转凹槽，活动镜框的止转凸起嵌入至止转凹槽内；该高精度机器视觉调焦模组还包括有外调节环、减速电机组件，减速电机组件与外调节环驱动连接；外调节环包括有呈圆环形状且水平横向布置的调节环基部，调节环基部的外端边缘部设置有朝下凸出且沿着调节环基部外端边缘环形延伸的外侧环形凸缘部，调节环基部的内端边缘部设置有朝上凸出且沿着调节环基部内端边缘环形延伸的内侧环形凸缘部，调节环基部、外侧环形凸缘部、内侧环形凸缘部为一体结构，内侧环形凸缘部的内壁设置有内螺纹，内侧环形凸缘部的内螺纹与活动镜框的外螺纹相啮合；基座套装部的外圆周面设置有法线方向朝上的轴承挡肩，外调节环的外侧环形凸缘部与基座套装部之间装设有滚珠轴承，滚珠轴承的内圈与基座套装部过盈配合且滚珠轴承的内圈抵靠于轴承挡肩，滚珠轴承的外圈铆接固定于外侧环形凸缘部在调焦过程中，减速电机组件驱动外调节环转动，由于外调节环的内螺纹与活动镜框的外螺纹相啮合，在外调节环转动的过程中，外调节环通过由内螺纹、外螺纹所组成螺纹啮合结构驱动活动镜框上下移动，上下移动的活动镜框带动镜头上下移动，以实现调焦动作。通过上述结构设计，本发明具有设计新颖、结构简单、稳定可靠性好、调焦精度高的优点。

附图说明

下面利用附图来对本发明进行进一步的说明，但是附图中的实施例不构成对本发明的任何限制。

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的分解示意图。

图3为本发明的剖面示意图。

在图1至图3中包括有：

1——固定基座 11——基座主体

12——基座套装部 13——基座套装孔

14——止转凹槽 15——轴承挡肩

16——镜框挡肩 2——活动镜框

21——镜头安装孔 22——外螺纹

23——止转凸起 3——外调节环

31——调节环基部 32——外侧环形凸缘部

33——内侧环形凸缘部 34——内螺纹

35——外齿轮部 4——减速电机组件

41——减速箱壳体 411——减速箱容置腔

42——减速齿轮组 421——第一双联齿轮

422——第二双联齿轮 423——第三双联齿轮

424——第四双联齿轮 425——输入齿轮

43——步进电机 5——滚珠轴承。

具体实施方式

下面结合具体的实施方式来对本发明进行说明。

如图1至图3所示，一种高精度机器视觉调焦模组，其包括有固定基座1，固定基座1包括有基座主体11，基座主体11的上表面设置有朝上竖向延伸且呈圆环形状的基座套装部12，基座主体11与基座套装部12为一体结构，基座套装部12的芯部开设有上下完全贯穿的基座套装孔13，基座套装孔13的下端开口延伸至基座主体11的下表面。

其中，基座套装孔13内嵌装有呈圆筒形状的活动镜框2，活动镜框2的上端部延伸至基座套装部12的上端侧，活动镜框2的芯部开设有上下完全贯穿且用于安装镜头的镜头安装孔21，活动镜框2的外圆周面设置有外螺纹22；活动镜框2外圆周面的下端部于外螺纹22的下端侧设置有径向朝外凸出延伸的止转凸起23，基座套装孔13的内壁对应止转凸起23开设有朝上开口的止转凹槽14，活动镜框2的止转凸起23嵌入至止转凹槽14内。需解释的是，活动镜框2外圆周面的下端部设置有至少两个呈圆周环状均匀间隔分布的止转凸起23，基座套装孔13的内壁对应各止转凸起23分别开设有止转凹槽14，各止转凸起23分别嵌入至相应的止转凹槽14内。

进一步的，该高精度机器视觉调焦模组还包括有外调节环3、减速电机组件4，减速电机组件4与外调节环3驱动连接；外调节环3包括有呈圆环形状且水平横向布置的调节环基部31，调节环基部31的外端边缘部设置有朝下凸出且沿着调节环基部31外端边缘环形延伸的外侧环形凸缘部32，调节环基部31的内端边缘部设置有朝上凸出且沿着调节环基部31内端边缘环形延伸的内侧环形凸缘部33，调节环基部31、外侧环形凸缘部32、内侧环形凸缘部33为一体结构，内侧环形凸缘部33的内壁设置有内螺纹34，内侧环形凸缘部33的内螺纹34与活动镜框2的外螺纹22相啮合。

更进一步的，基座套装部12的外圆周面设置有法线方向朝上的轴承挡肩15，外调节环3的外侧环形凸缘部32与基座套装部12之间装设有滚珠轴承5，滚珠轴承5的内圈与基座套装部12过盈配合且滚珠轴承5的内圈抵靠于轴承挡肩15，滚珠轴承5的外圈铆接固定于外侧环形凸缘部32。

对于本发明的减速电机组件4而言，其可以采用以下结构设计，具体的：减速电机组件4包括有螺装紧固于基座主体11上表面的减速箱壳体41，减速箱壳体41的内部成型有朝外调节环3侧开口的减速箱容置腔411，减速箱容置腔411内嵌装有减速齿轮组42，减速箱壳体41的外表面螺装紧固有步进电机43；外调节环3的外侧环形凸缘部32的外圆周面设置有外齿轮部35，外齿轮部35与外侧环形凸缘部32为一体结构，步进电机43的动力输出轴、减速齿轮组42、外齿轮部35依次驱动连接。

优选的，减速齿轮组42包括有分别通过齿轮轴安装于减速箱容置腔411内的第一双联齿轮421、第二双联齿轮422、第三双联齿轮423、第四双联齿轮424，步进电机43的动力输出轴装设有输入齿轮425，输入齿轮425与第一双联齿轮421的大齿轮相啮合，第一双联齿轮421的小齿轮与第二双联齿轮422的大齿轮相啮合，第二双联齿轮422的小齿轮与第三双联齿轮423的大齿轮相啮合，第三双联齿轮423的小齿轮与第四双联齿轮424的大齿轮相啮合，第四双联齿轮424的大齿轮与外齿轮部35相啮合。

为避免活动镜框2从基座套装孔13内掉下，本发明采用下述限位结构设计，具体的：基座套装孔13的内壁于活动镜框2的下端侧设置有镜框挡肩16；当活动镜框2下移至下限位置时，活动镜框2的下表面与镜框挡肩16抵接；当活动镜框2上移至上限位置时，活动镜框2的止转凸起23上表面与外调节环3抵接，且具体与外调节环3的调节环基部31的下表面抵接。

在本发明实现调焦动作的过程中，步进电机43通过减速齿轮组42驱动外调节环3的外齿轮部35转动，进而使得外调节环3转动，由于外调节环3的内螺纹34与活动镜框2的外螺纹22相啮合，在外调节环3转动的过程中，外调节环3通过上述螺纹啮合结构驱动活动镜框2上下移动，上下移动的活动镜框2带动镜头上下移动，进而实现调焦动作。

需指出的是，本发明通过活动镜框2与外调节环3之间的螺纹啮合结构配合调焦，且外调节环3与基座套装部12之间通过滚珠轴承5连接，滚珠轴承5能够有效地减小Z轴窜动，进而减小镜头Z轴窜动、调焦精度高。还有就是，滚轴轴承传动能够有效地消除系统阻力，且只存在活动镜框2与外调节环3之间的螺纹配扭力，这样可以有效地提升模组的带载能力。

在步进电机43通过减速齿轮组42驱动外调节环3转动的过程中，输入齿轮425与第一双联齿轮421的大齿轮相啮合并实现一级减速，第一双联齿轮421的小齿轮与第二双联齿轮422的大齿轮相啮合并实现二级减速，第二双联齿轮422的小齿轮与第三双联齿轮423的大齿轮相啮合并实现三级减速，第三双联齿轮423的小齿轮与第四双联齿轮424的大齿轮相啮合并实现四级减速，第四双联齿轮424的小齿轮与外调节环3的外齿轮部35相啮合并实现五级减速，上述五级减速结构设计能够实现步进电机43大扭矩输出，以使得步进电机43能够稳定可靠地驱动外调节环3转动。

在本发明组装过程中，其组装步骤如下：步骤1、将滚珠轴承5铆接固定于外调节环3的外侧环形凸缘部32；步骤2、将活动镜框2旋入至外调节环3的内侧环形凸缘部33；步骤4、将滚珠轴承5铆固于基座套装部12，以实现滚珠轴承5的内圈与基座套装部12过盈配合，并使得各止转凸起23对准嵌入至相应的止转凹槽14内；步骤5、安装减速电机组件4，并使得第四双联齿轮424的小齿轮与外调节环3的外齿轮部35相啮合。对于上述组装方式，其具有安装方便快捷的优点。

综合上述情况可知，通过上述结构设计，本发明具有设计新颖、结构简单、稳定可靠性好、调焦精度高的优点。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (1)

1.一种高精度机器视觉调焦模组，其特征在于：包括有固定基座（1），固定基座（1）包括有基座主体（11），基座主体（11）的上表面设置有朝上竖向延伸且呈圆环形状的基座套装部（12），基座主体（11）与基座套装部（12）为一体结构，基座套装部（12）的芯部开设有上下完全贯穿的基座套装孔（13），基座套装孔（13）的下端开口延伸至基座主体（11）的下表面；

基座套装孔（13）内嵌装有呈圆筒形状的活动镜框（2），活动镜框（2）的上端部延伸至基座套装部（12）的上端侧，活动镜框（2）的芯部开设有上下完全贯穿的镜头安装孔（21），活动镜框（2）的外圆周面设置有外螺纹（22）；活动镜框（2）外圆周面的下端部于外螺纹（22）的下端侧设置有径向朝外凸出延伸的止转凸起（23），基座套装孔（13）的内壁对应止转凸起（23）开设有朝上开口的止转凹槽（14），活动镜框（2）的止转凸起（23）嵌入至止转凹槽（14）内；

该高精度机器视觉调焦模组还包括有外调节环（3）、减速电机组件（4），减速电机组件（4）与外调节环（3）驱动连接；外调节环（3）包括有呈圆环形状且水平横向布置的调节环基部（31），调节环基部（31）的外端边缘部设置有朝下凸出且沿着调节环基部（31）外端边缘环形延伸的外侧环形凸缘部（32），调节环基部（31）的内端边缘部设置有朝上凸出且沿着调节环基部（31）内端边缘环形延伸的内侧环形凸缘部（33），调节环基部（31）、外侧环形凸缘部（32）、内侧环形凸缘部（33）为一体结构，内侧环形凸缘部（33）的内壁设置有内螺纹（34），内侧环形凸缘部（33）的内螺纹（34）与活动镜框（2）的外螺纹（22）相啮合；

基座套装部（12）的外圆周面设置有法线方向朝上的轴承挡肩（15），外调节环（3）的外侧环形凸缘部（32）与基座套装部（12）之间装设有滚珠轴承（5），滚珠轴承（5）的内圈与基座套装部（12）过盈配合且滚珠轴承（5）的内圈抵靠于轴承挡肩（15），滚珠轴承（5）的外圈铆接固定于外侧环形凸缘部（32）；

在调焦过程中，减速电机组件（4）驱动外调节环（3）转动，由于外调节环（3）的内螺纹（34）与活动镜框（2）的外螺纹（22）相啮合，在外调节环（3）转动的过程中，外调节环（3）通过由内螺纹（34）、外螺纹（22）所组成螺纹啮合结构驱动活动镜框（2）上下移动，上下移动的活动镜框（2）带动镜头上下移动，以实现调焦动作；

所述减速电机组件（4）包括有螺装紧固于所述基座主体（11）上表面的减速箱壳体（41），减速箱壳体（41）的内部成型有朝所述外调节环（3）侧开口的减速箱容置腔（411），减速箱容置腔（411）内嵌装有减速齿轮组（42），减速箱壳体（41）的外表面螺装紧固有步进电机（43）；

外调节环（3）的外侧环形凸缘部（32）的外圆周面设置有外齿轮部（35），外齿轮部（35）与外侧环形凸缘部（32）为一体结构，步进电机（43）的动力输出轴、减速齿轮组（42）、外齿轮部（35）依次驱动连接；

所述减速齿轮组（42）包括有分别通过齿轮轴安装于所述减速箱容置腔（411）内的第一双联齿轮（421）、第二双联齿轮（422）、第三双联齿轮（423）、第四双联齿轮（424），所述步进电机（43）的动力输出轴装设有输入齿轮（425），输入齿轮（425）与第一双联齿轮（421）的大齿轮相啮合，第一双联齿轮（421）的小齿轮与第二双联齿轮（422）的大齿轮相啮合，第二双联齿轮（422）的小齿轮与第三双联齿轮（423）的大齿轮相啮合，第三双联齿轮（423）的小齿轮与第四双联齿轮（424）的大齿轮相啮合，第四双联齿轮（424）的大齿轮与所述外齿轮部（35）相啮合；

所述基座套装孔（13）的内壁于所述活动镜框（2）的下端侧设置有镜框挡肩（16）；当活动镜框（2）下移至下限位置时，活动镜框（2）的下表面与镜框挡肩（16）抵接；当活动镜框（2）上移至上限位置时，活动镜框（2）的止转凸起（23）上表面与外调节环（3）抵接；

所述活动镜框（2）外圆周面的下端部设置有至少两个呈圆周环状均匀间隔分布的止转凸起（23），基座套装孔（13）的内壁对应各止转凸起（23）分别开设有止转凹槽（14），各止转凸起（23）分别嵌入至相应的止转凹槽（14）内。