CN117013780A - 一种一维音圈电机聚焦镜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光电跟踪技术领域，公开了一种一维音圈电机聚焦镜，包括：底座及设置于底座上的音圈电机组件、聚焦镜组件、锁止组件及控制组件；音圈电机组件通过连接臂与聚焦镜组件连接，在控制组件控制下带动聚焦镜组件沿导轨往复移动；锁止组件与聚焦镜组件固定连接，还与控制组件电连接，锁止组件在掉电后对聚焦镜组件进行锁止，并在上电后解锁聚焦镜组件。通过在一维音圈电机聚焦镜底部设置锁止组件，使聚焦镜组件在启用前运输阶段或短暂停用阶段对聚焦镜进行锁止，确保运输过程中受到撞击或冲击时聚焦镜的安全；收到锁止信号后，通过锁止组件立刻对聚焦镜组件进行锁止，锁止组件对于锁止控制信号的反应及时，进一步提高了聚焦镜系统的安全性。

Description

一种一维音圈电机聚焦镜

技术领域

本发明涉及光电扫描跟踪技术领域，特别涉及一种一维音圈电机聚焦镜。

背景技术

对于音圈电机聚焦镜，为了实现大行程的运动范围，将聚焦镜固定在一维位移平台上，并随着一维位移平台移动。但是，现有一维位移平台的抗冲击振动性能差，在车载运输、星载发射阶段非常容易受到冲击而发生损坏。通常在一维位移平台上添加锁止机构，以便在一维位移平台不工作的时候保护聚焦镜，锁止机构能够卡住位移平台，从而使位移平台不移动保护聚焦镜能够正常使用。一般情况下地面装备中聚焦镜采用直流电机或步进电机等作为锁止结构的驱动元件。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种一维音圈电机聚焦镜，通过在初始状态(即掉电状态下)使聚焦镜处于锁止状态，以克服因为在运输过程受到较大冲击力时保护聚焦镜，防止冲击造成的设备损坏。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种一维音圈电机聚焦镜，包括：底座及设置于所述底座上的音圈电机组件、聚焦镜组件、锁止组件及控制组件；

所述音圈电机组件通过连接臂与所述聚焦镜组件连接，在所述控制组件控制下带动所述聚焦镜组件沿导轨往复移动；

所述锁止组件与所述聚焦镜组件固定连接，还与所述控制组件电连接，所述锁止组件在掉电后对所述聚焦镜组件进行锁止，并在上电后解锁所述聚焦镜组件。

进一步地，所述锁止组件包括：锁止电机、凸轮机构、锁止销、定位销、锁止弹簧、锁止壳体；

所述凸轮机构固设于所述底座上，所述锁止弹簧位于所述锁止壳体内部，所述锁止销连接所述锁止弹簧，所述定位销连接于所述锁止壳体的外部，所述锁止电机与所述定位销连接，用于推动定位销移动；

在解锁状态当需要锁止时，所述控制组件发送锁止命令，所述锁止电机推动所述锁止销进入所述凸轮机构，所述锁止弹簧推动所述锁止销卡在所述凸轮机构中，所述锁止组件进入锁止状态；

当需要解锁时，所述控制组件发出解锁命令，所述锁止电机推动所述定位轴承，所述锁止弹簧恢复作用力，带动所述锁止销回到初始位置，脱离所述凸轮机构，所述锁止组件处于解锁状态，此时所述锁止销与所述聚焦镜组件同步往复移动。

进一步地，所述凸轮机构沿所述锁止销往复移动方向设有齿状槽，所述齿状槽与所述锁止销的端部形状相匹配。

进一步地，所述齿形槽为倒梯形结构；

所述锁止销沿竖直方向的纵截面为所述齿形槽相匹配的倒梯形。

进一步地，所述锁止电机为直流电机。

进一步地，所述一维音圈电机聚焦镜还包括：导轨组件，所述导轨组件包括：

滑块，所述滑块固设于所述聚焦镜组件的底部；

交叉滚柱导轨，所述交叉滚柱导轨固设于所述底座顶部；

所述滑块套设于所述交叉滚柱导轨上。

进一步地，所述导轨组件包括两条交叉滚柱导轨；

所述聚焦镜组件底部分别设有与所述两条导轨相对应的滑块。

进一步地，所述一维音圈电机聚焦镜还包括：

涡流检测组件，所述涡流检测组件设置于所述底座与所述聚焦镜组件相应的位置；

所述控制组件与所述涡流检测组件电连接，获取所述涡流检测组件检测的聚焦镜移动距离信号。

进一步地，所述涡流检测组件包括两个电涡流传感器；

所述控制组件获取所述两个电涡流传感器的差分检测信号。

本发明实施例的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

1.通过在一维音圈电机聚焦镜底部设置锁止组件，使其中的聚焦镜组件在启用前运输阶段或短暂停用阶段对聚焦镜进行锁止，确保运输过程中受到撞击或冲击时聚焦镜的安全；

2.通过锁止组件收到锁止信号后，立刻对聚焦镜组件进行锁止，锁止组件对于锁止控制信号的反应比较及时，进一步提高了聚焦镜系统的安全性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一维音圈电机聚焦镜立体示意图；

图2是本发明实施例提供的一维音圈电机聚焦镜爆炸示意图；

图3是本发明实施例提供的锁止组件立体示意图；

图4是本发明实施例提供的锁止组件立体爆炸示意图；

图5是本发明实施例提供的导轨组件立体示意图；

图6是本发明实施例提供的音圈电机立体示意图；

图7是本发明实施例提供的音圈电机爆炸示意图。

附图标记：

1、音圈电机组件，2、连接臂，3、聚焦镜底座，4、锁止弹簧，5、锁止组件，6、底座，7、聚焦镜，8、滑块，9、交叉滚柱导轨，10、凸轮机构，11、电涡流传感器，12、锁止电机，13、锁止销，14、定位销。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

请参照图1，本发明实施例提供了一种一维音圈电机聚焦镜7，包括：底座6及设置于底座6上的音圈电机组件1、聚焦镜组件、锁止组件5及控制组件；音圈电机组件1通过连接臂2与聚焦镜组件连接，在控制组件控制下带动聚焦镜组件沿导轨往复移动；锁止组件5与聚焦镜组件固定连接，还与控制组件电连接，锁止组件5在掉电后对聚焦镜组件进行锁止，并在上电后解锁聚焦镜组件。

音圈电机驱动的大行程聚焦镜7，通过与聚焦镜组件固定连接的锁止组件5，使得一维音圈电机聚焦镜7在出厂后车载或者星载过程中，受到冲击或撞击的影响最小，更大程度提高了聚焦镜7系统的安全性和可靠性。

进一步地，请参照图3和图4，锁止组件5包括：锁止电机12、凸轮机构10、锁止销13、定位销14、锁止弹簧4、锁止壳体；凸轮机构10固设于底座6上，锁止弹簧4位于锁止壳体内部，锁止销13连接锁止弹簧4，定位销连接于锁止壳体的外部，锁止电机与定位销14连接，用于推动定位销移动。在解锁状态当需要锁止时，控制组件发送锁止命令，锁止电机12推动锁止销13进入凸轮机构10，锁止弹簧4推动锁止销13卡在凸轮机构10中，锁止组件5进入锁止状态。当需要解锁时，控制组件发出解锁命令，锁止电机12推动定位轴承，锁止弹簧4恢复作用力，带动锁止销13回到初始位置，脱离凸轮机构10，锁止组件5处于解锁状态，此时锁止销13与聚焦镜组件同步往复移动。

具体的，凸轮机构10沿锁止销13往复移动方向设有齿状槽，齿状槽与锁止销13的端部形状相匹配。因为聚焦镜7在音圈电机驱动下沿交叉滚柱导轨9往复移动，即其移动轨迹为直线往复移动。针对上述轨迹，锁止组件5的凸轮机构10采用直线型结构，锁止销13在随聚焦镜组件移动过程中，实时与凸轮机构10保持在同一条直线上，以使锁止组件5在接收到锁止信号后，可以在第一时间朝向凸轮机构10移动，与凸轮机构10实现卡合，并在卡合后带动聚焦镜组件停止移动。

可选的，齿形槽为倒梯形结构；锁止销13沿竖直方向的纵截面为齿形槽相匹配的倒梯形。通过采用互相咬合的倒梯形结构，锁止销13与凸轮机构10可以更快地实现卡合，在卡合时间和卡合稳定性两个方面实现一个平衡。通过上述结构，锁止组件5在可接受的卡合时间内保障了卡合稳定性。

进一步地，锁止电机12为直流电机。直流电机具有如下优点：1、起动和调速性能好，调速范围广平滑，过载能力较强，受电磁干扰影响小；2、直流电机具有良好的启动特性和调速特性；3、直流电机的转矩比较大4、维修比较便宜；5、直流电机的直流相对于交流比较节能环保。直流电机是种调速性能好、维修比较便宜、过载能力较强，受电磁干扰影响小。直流电机上述优点可以保证锁止组件5在运行时性能更好、成本更低、可靠性更高。

进一步地，请参照图5，一维音圈电机聚焦镜7还包括：导轨组件，导轨组件包括：滑块8，滑块8固设于聚焦镜组件的底部；交叉滚柱导轨9，交叉滚柱导轨9固设于底座6顶部；滑块8套设于交叉滚柱导轨9上。

进一步地，导轨组件包括两条交叉滚柱导轨9；聚焦镜组件底部分别设有与两条导轨相对应的滑块8。

此外，一维音圈电机聚焦镜7还包括：涡流检测组件，涡流检测组件设置于底座6与聚焦镜组件相应的位置；控制组件与涡流检测组件电连接，获取涡流检测组件检测的聚焦镜7移动距离信号。

进一步地，涡流检测组件包括两个电涡流传感器11；控制组件获取两个电涡流传感器11的差分检测信号。

涡流检测组件主要用于测量调焦位移，用于闭环控制反馈及位移信号输出，采用两个非接触式的电涡流传感器11，实现精密差动实时测量。根据电涡流效应，距离变化导致线圈阻抗变化，具体采用两组具有较好环境适应能力的非接触微位置传感器，根据高度位移量及测量节圆换算出调焦平台位移值，经过一系列处理转化成直流电压变化再经过AD转换器，转换成角度的变化。将传感器探头(电感线圈)放置在聚焦镜7附近，交流电流激励线圈，当探头与被测金属之间的距离发生变化时，由于电涡流效应，线圈的阻抗也发生变化，通过交流电桥将线圈的阻抗变化检测出来，并经过检波、滤波、放大等转化成直流电压变化，即将探头与被测面之间的位移变化转换成直流电压的变换。

请参照图6和图7，音圈电机是基于洛伦兹力原理，使通电线圈在磁场内产生驱动力的一种驱动电机，力的大小与线圈上的电流成比例。音圈电机通常由磁缸、线圈等结构组成，具有运动行程大、驱动电压低等优点，采用音圈电机驱动，可使系统移动范围大、承载能力强，且对振动、冲击等工作环境具有较强的适应性。在国防军工领域的系统中，大多采用音圈电机驱动。音圈电机组件1两边分别设置连接臂2，连接臂2与聚焦镜7座相连，控制聚焦镜7在一维平台上前后移动。控制电路上电后，驱动音圈电机，推动连接臂2在一维平台移动，连接臂2接入聚焦镜底座，聚焦镜7放置于聚焦镜底座上，控制聚焦镜7前后移动，最终达到自动聚焦的目的。

本发明实施例旨在保护一种一维音圈电机聚焦镜，包括：底座及设置于底座上的音圈电机组件、聚焦镜组件、锁止组件及控制组件；音圈电机组件通过连接臂与聚焦镜组件连接，在控制组件控制下带动聚焦镜组件沿导轨往复移动；锁止组件与聚焦镜组件固定连接，还与控制组件电连接，锁止组件在掉电后对聚焦镜组件进行锁止，并在上电后解锁聚焦镜组件。上述技术方案具备如下效果：

1.通过在一维音圈电机聚焦镜底部设置锁止组件，使其中的聚焦镜组件在启用前运输阶段或短暂停用阶段对聚焦镜进行锁止，确保运输过程中受到撞击或冲击时聚焦镜的安全；

2.通过锁止组件收到锁止信号后，立刻对聚焦镜组件进行锁止，锁止组件对于锁止控制信号的反应比较及时，进一步提高了聚焦镜系统的安全性。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (9)

1.一种一维音圈电机聚焦镜，其特征在于，包括：底座(6)及设置于所述底座(6)上的音圈电机组件(1)、聚焦镜组件、锁止组件(5)及控制组件；

所述音圈电机组件(1)通过连接臂(2)与所述聚焦镜组件连接，在所述控制组件控制下带动所述聚焦镜组件沿导轨往复移动；

所述锁止组件(5)与所述聚焦镜组件固定连接，还与所述控制组件电连接，所述锁止组件(5)在掉电后对所述聚焦镜组件进行锁止，并在上电后解锁所述聚焦镜组件。

2.根据权利要求1所述的一维音圈电机聚焦镜，其特征在于，

所述锁止组件(5)包括：锁止电机(12)、凸轮机构(10)、锁止销(13)、定位销(14)、锁止弹簧(9)、锁止壳体；

所述凸轮机构(10)固设于所述底座(6)上，所述锁止弹簧(9)位于所述锁止壳体内部，所述锁止销(13)连接所述锁止弹簧(9)，所述定位销连接于所述锁止壳体的外部，所述锁止电机与所述定位销(14)连接，用于推动定位销移动；

在解锁状态当需要锁止时，所述控制组件发送锁止命令，所述锁止电机(12)推动所述锁止销(13)进入所述凸轮机构(10)，所述锁止弹簧(9)推动所述锁止销(13)卡在所述凸轮机构(10)中，所述锁止组件(5)进入锁止状态；

当需要解锁时，所述控制组件发出解锁命令，所述锁止电机(12)推动定位轴承，所述锁止弹簧(9)恢复作用力，带动所述锁止销(13)回到初始位置，脱离所述凸轮机构(10)，所述锁止组件(5)处于解锁状态，此时所述锁止销(13)与所述聚焦镜组件同步往复移动。

3.根据权利要求2所述的一维音圈电机聚焦镜，其特征在于，

所述凸轮机构(10)沿所述锁止销(13)往复移动方向设有齿状槽，所述齿状槽与所述锁止销(13)的端部形状相匹配。

4.根据权利要求3所述的一维音圈电机聚焦镜，其特征在于，

所述齿状槽为倒梯形结构；

所述锁止销(13)沿竖直方向的纵截面为所述齿状槽相匹配的倒梯形。

5.根据权利要求2所述的一维音圈电机聚焦镜，其特征在于，

所述锁止电机(12)为直流电机。

6.根据权利要求1所述的一维音圈电机聚焦镜，其特征在于，还包括：导轨组件，所述导轨组件包括：

滑块(8)，所述滑块(8)固设于所述聚焦镜组件的底部；

交叉滚柱导轨(4)，所述交叉滚柱导轨(4)固设于所述底座(6)顶部；

所述滑块(8)套设于所述交叉滚柱导轨(4)上。

7.根据权利要求6所述的一维音圈电机聚焦镜，其特征在于，

所述导轨组件包括两条交叉滚柱导轨(4)；

所述聚焦镜组件底部分别设有与所述两条导轨相对应的滑块(8)。

8.根据权利要求1-7任一所述的一维音圈电机聚焦镜，其特征在于，还包括：

涡流检测组件，所述涡流检测组件设置于所述底座(6)与所述聚焦镜组件相应的位置；

所述控制组件与所述涡流检测组件电连接，获取所述涡流检测组件检测的聚焦镜(7)移动距离信号。

9.根据权利要求8所述的一维音圈电机聚焦镜，其特征在于，

所述涡流检测组件包括两个电涡流传感器(11)；

所述控制组件获取所述两个电涡流传感器(11)的差分检测信号。