CN202710457U - 一种球体扫描检测器及其球体自动旋转装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种球体扫描检测器及其球体自动旋转装置，球体自动旋转装置包括机架及分别用于对被测物进行相对纬度及经度位置调节的两组调节机构；调节机构包括主夹头和从夹头、旋转电机及驱动组件；主夹头连接于旋转电机并在旋转电机驱动下带动被测物旋转；驱动组件包括驱动滑块、驱动件及驱动拨叉；旋转电机和从夹头分别滑动设置于机架，并分别通过两个驱动拨叉与驱动滑块传动连接。本实用新型还公开了一种球体扫描检测器，包括上述球体自动旋转装置。通过两组调节机构可实现类球体样品任意角度的自动旋转；利用驱动滑块与驱动拨叉传动，结构简单，准确性高，误差小，整体结构刚性强；驱动件驱动将被测物夹持后，不会自动松脱，其夹持力不必靠持续过载载荷维持，使用寿命长。

Description

一种球体扫描检测器及其球体自动旋转装置

技术领域

本实用新型涉及无损检测设备领域，尤其涉及一种球体扫描检测器及其球体自动旋转装置。 

背景技术

目前，珠宝的检测除了用肉眼目测外观外，还需要应用专门的检测设备进行检测以确定其质量、等级。 

物体移动是实现OCT横向扫描最简单的方法之一。但是，现有的这种扫描过程中实现物体移动的方式，具有一定的缺陷，例如：样品臂的出射光斑是固定的，即样品臂上的横向扫描系统仅仅有物镜，而没有可以设的扫描系统出射光斑发生位移的机构，因此物体移动式横向扫描是通过移动被测样品来实现对样品不同位置的扫描。 

若想提高样品测定的准确度，则需多次测量待测样品（如珍珠）的多个面。例如：通过手动的方式将载物台上的待测样品旋转一个角度，再进行测定。也就是说，这种样品检测台无法实现对类圆形（如珍珠、球体、钢球等圆形物体）的样品进行自动旋转，且保证光束一直垂直通过被测物的球心。 

使用手动移动被检测物的方式不但影响了检测效率，而且误差率大。 

中国专利ZL201120210248.2公开了一种旋转装置，该装置可实现被测物的自动旋转，但依然存在以下不足： 

1. 该装置利用两组轮系钢索连动装置组成，电机直接驱动，结构复杂，由于轮系过多积累误差大，构件刚性不足导致工件的工作位置准确性差；

2. 其所有工作机构置于基准构件的一侧，结构布局不够合理，机构空间设置利用率低；

3. 由于结构的先天缺陷，工作稳定性差，很难达到期望的使用寿命；

4. 工作夹持力靠电机持续过载载荷维持，其反冲件为钢索上连接一拉伸弹簧，驱动电机经常处于持续过载状态，不为合理，容易损坏。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种球体扫描检测器及其球体自动旋转装置，可以满足类球体样品任意角度的自动旋转，结构简单，误差小，检测精度高，驱动件不易损坏，使用寿命长。 

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种球体自动旋转装置，包括机架、及分别用于对被测物进行相对纬度位置调节和对被测物进行相对经度位置调节的两组调节机构，两组所述调节机构分别安装固定在所述机架上； 

所述调节机构包括用于夹持所述被测物的主夹头和从夹头、带动所述被测物旋转的旋转电机、以及带动所述主夹头和从夹头相互靠近或远离的驱动组件；所述主夹头连接于所述旋转电机，并在所述旋转电机驱动下带动所述被测物旋转；

所述驱动组件包括滑动设置于所述机架的驱动滑块、用于带动所述驱动滑块滑动的驱动件、及两个铰接于所述机架的驱动拨叉；所述驱动件与所述驱动滑块连接并固定设置于所述机架，所述旋转电机和所述从夹头分别滑动设置于所述机架，并分别通过两个所述驱动拨叉与所述驱动滑块传动连接。

其中，所述驱动件为驱动电机，其转轴连接有螺杆，所述驱动滑块上固设有与所述螺杆对应配合的螺母。 

其中，所述驱动拨叉包括第一支臂和第二支臂，所述第一支臂的第一端与所述第二支臂的第一端固定连接呈L形，两个所述驱动拨叉的第一支臂的第二端均与所述驱动滑块连接，两个所述驱动拨叉的第二支臂的第二端分别连接于所述旋转电机和所述从夹头。 

其中，所述机架包括主支板，所述主支板具有相对的第一板面和第二板面，所述旋转电机、主夹头、及从夹头均设置在所述第一板面，所述驱动件、所述驱动滑块设置在所述第二板面； 

所述第一支臂与所述第二支臂之间通过销轴固定连接，所述主支板上设有与所述销轴相配合的轴孔，所述销轴转动设置于所述轴孔中。

其中，所述机架还包括用于平行设置于附着物的从支板，所述从支板垂直固定连接于所述主支板的一端，所述主支板的第一板面固定连接有用于放置所述被测物的承载件。 

其中，所述机架上滑动设置有第一滑块及第二滑块，所述旋转电机固定连接于所述第一滑块，所述从夹头转动设置于所述第二滑块，所述第一滑块与所述第二滑块在同一直线上滑动，且所述从夹头的转动轴向平行于该直线。 

其中，所述驱动滑块、所述第一滑块及所述第二滑块上均设有拨销，所述驱动拨叉的两端均设有与所述拨销对应配合的缺口。 

其中，所述主夹头及所述从夹头二者与所述被测物相配合的端面上均设有防护膜。

本实用新型还公开了一种球体扫描检测器，包括上述的球体自动旋转装置。 

其中，所述球体扫描检测器还包括一扫描检测系统，所述扫描检测系统包括光源、探测器、处理器、分束器、准直镜、移动反射镜以及光纤探头； 

所述光源、所述探测器、所述准直镜以及所述光纤探头分别连接至所述分束器，所述处理器与所述探测器相连接，所述移动反射镜与所述准直镜相连接。

本实用新型所提供的球体扫描检测器及其球体自动旋转装置，通过两组调节机构可实现类球体样品任意角度的自动旋转；利用驱动滑块与驱动拨叉传动，结构简单，准确性高，误差小，整体结构刚性强；驱动件驱动将被测物夹持后，不会自动松脱，其夹持力不必靠持续过载载荷维持，避免影响驱动件的使用寿命，同时整体设备使用寿命长。 

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施方式，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是本实用新型实施例球体自动旋转装置的第一板面示意图； 

图2是图1中球体自动旋转装置的第二板面示意图；

图3是相对于图1的左视图；

图4是相对于图1的俯视图；

图5是本实用新型实施例球体扫描检测器的工作原理结构框图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。 

请一并参阅图1至图3，本实用新型实施方式提供的一种球体扫描检测器，包括球体自动旋转装置，球体自动旋转装置包括机架2、及分别用于对被测物10进行相对纬度位置调节和对被测物10进行相对经度位置调节的两组调节机构，两组调节机构分别安装固定在机架2上。为了便于描述，用于对被测物10进行相对纬度位置调节的调节机构为纬度调节机构，用于对被测物10进行相对经度位置调节的调节机构为经度调节机构。 

以下对调节机构的说明中，调节机构的各个部件的标号标注的仅是经度调节机构的各个部件，纬度调节机构的部件未予以标注。如图1、图2所示，调节机构包括用于夹持被测物10的主夹头31和从夹头32、带动被测物旋转的旋转电机33、以及带动主夹头31和从夹头32相互靠近或远离的驱动组件4；主夹头31连接于旋转电机33，并在旋转电机33驱动下带动被测物10旋转。作为优选，旋转电机33为步进电机，以便于控制被测物10的旋转速度和角度。进一步，旋转电机33通过联轴器331与主夹头31连接并带动所述主夹头31自传。 

驱动组件4包括滑动设置于机架2的驱动滑块41、用于带动驱动滑块41滑动的驱动件42、及两个铰接于机架2的驱动拨叉43、44。驱动件42与驱动滑块41连接并固定设置于机架2。所述旋转电机33和所述从夹头32分别滑动设置于所述机架2，并分别通过两个驱动拨叉44、43与驱动滑块41传动连接，如图1、2所示，旋转电机33通过驱动拨叉44与驱动滑块41传动连接，从夹头32通过驱动拨叉43与驱动滑块41传动连接。两个驱动拨叉43、44对称设置在驱动滑块41的两侧，以便于主夹头31与从夹头32的相互靠近或远离。 

作为优选，如图2、图4所示，驱动件42为驱动电机，其转轴连接有螺杆421，驱动滑块41上固设有与螺杆421对应配合的螺母（图中未示出），通过螺杆421与螺母的配合，当驱动电机的转轴转动时可带动驱动滑块41沿螺杆421的轴向移动。进一步地，驱动件42为步进电机，有效避免夹持中电机过载。当然，在此处作为另外的实施方式，也可以是，驱动件42为气缸，其活塞与驱动滑块41固定连接并带动所述驱动滑块41滑动。 

为了便于旋转电机33与从夹头32的滑动，如图1、图3所示，机架2上滑动设置有第一滑块35及第二滑块36，旋转电机33固定连接于第一滑块35，从夹头32转动设置于第二滑块36，第一滑块35与第二滑块36在同一直线上滑动，且从夹头32的转动轴向平行于该直线。为了便于主夹头31与从夹头32的转动，主夹头31与第一滑块35、从夹头32与第二滑块36之间均设有轴承。经度调节机构的第一滑块35与第二滑块36在同一经度上相互靠近或远离运动，纬度调节机构的第一滑块与第二滑块在同一纬度上相互靠近或远离运动。 

在本实施方式中，驱动滑块41、第一滑块35及第二滑块36上均设有拨销，如图1、图2所示，驱动滑块41上设有两个拨销51、52，第一滑块上设有拨销54，第二滑块36上设有拨销53，驱动拨叉43、44的两端均设有与上述拨销对应配合的缺口（图中未标示）。通过拨销与缺口的配合使得驱动滑块41带动两个驱动拨叉43、44朝不同方向转动，同时两个驱动拨叉44、43分别带动两个第一滑块35及第二滑块36滑动使得此二者相互靠近或者远离。在本实施方式中，驱动滑块41上的拨销51对应配合驱动拨叉43，驱动滑块42上的拨销52对应配合驱动拨叉44，作为另外的实施方式，也可以利用一个拨销同时与两个驱动拨叉43、44的缺口配合。 

如图1、图2所示，驱动拨叉43包括第一支臂431和第二支臂432，（由于第一支臂431与第二支臂432分别设置在主支板21的两侧，第一支臂431在图1中为虚线、在图2中为实线，第二支臂432在图1中为实线、在图2中为虚线），第一支臂431的第一端与第二支臂432的第一端固定连接呈L形，两个驱动拨叉43、44的第一支臂的第二端均与驱动滑块41连接，驱动拨叉43的第二支臂432的第二端连接于从夹头32，驱动拨叉44的第二支臂的第二端连接于旋转电机33。 

在本实施方式中，驱动拨叉43的第一支臂431的第二端设有与拨销51对应配合的缺口，拨销51位于该缺口中使驱动拨叉43与驱动滑块41传动连接；驱动拨叉44的第一支臂的第二端设有与拨销52对应配合的缺口，拨销52位于该缺口中使驱动拨叉44与驱动滑块41传动连接。驱动拨叉43的第二支臂432的第二端设有与拨销53对应配合的缺口，拨销53位于该缺口中使驱动拨叉43通过第二滑块36连接于从夹头32，驱动拨叉44的第二支臂的第二端设有与拨销54对应配合的缺口，拨销54位于该缺口中使驱动拨叉44通过第一滑块35连接于旋转电机33。 

在经度调节机构中，当驱动滑块41在纬度方向上滑动时，可利用L形的驱动拨叉43、44带动主夹头31和从夹头32在经度方向上相互靠或远离，从而将被测物10上下夹持或松开。纬度调节机构中，当驱动滑块在经度方向上滑动时，可利用L形的驱动拨叉带动主夹头和从夹头在纬度方向上相互靠近或远离，将被测物10左右夹持或松开。 

机架2包括主支板21，主支板21具有相对的第一板面和第二板面，第二支臂432、旋转电机33、主夹头31、及从夹头32均设置在第一板面，驱动件42、驱动滑块41及第一支臂431设置在第二板面，该布局使得球体自动旋转装置的排布更加紧凑合理，空间设置利用率高，且纬度调节机构与经度调节机构之间不会相互干扰。第一支臂431与第二支臂432之间通过销轴433固定连接，主支板21上设有与销轴433相配合的轴孔（图中未示出），销轴433转动设置于轴孔中，从而使得驱动拨叉43铰接于主支板21。驱动拨叉44的结构及与主支板21的连接方式相同，在此不再赘述。 

机架2进一步包括用于平行固定附着物的从支板22，从支板22垂直固定连接于主支板21的一端，以便于机架2与附作物的连接。为了便于放置被测物10，主支板21的第一板面固定连接有用于放置被测物10的承载件23。 

为了避免主夹头31与从夹头32夹持中对被测物10造成磨损，主夹头31及从夹头32二者与被测物10相配合的端面上均设有防护膜（图中未示出），同时利用该防护膜可增大夹头及从夹头32与被测物10之间的摩擦力，利于主夹头31带动被测物10的转动。 

经度调节机构的工作过程如下：驱动件42的转轴正向转动，使螺杆421驱动螺母带动驱动滑块41移动；驱动滑块41带动两个驱动拨叉43、44转动使第一滑块35与第二滑块36相对滑动，二者的移动距离相等且移动的距离由被测物10的大小决定；在第一滑块35与第二滑块36的带动下，主夹头31与从夹头32相互靠近在竖直方向将被测物10夹持；当对被测物10的左右的各个面进行检测时，旋转电机33通过联轴器331带动主夹头31自传，主夹头31带动被测物10在水平面上转动，而被测物10将带动从夹头32转动。 

纬度调节机构的主夹头与从夹头在水平方向将被测物10夹持，并在旋转电机的驱动下主夹头带动被测物10在竖直面上转动，以便于对被测物10的上下各个面进行检测。经度调节机构的联动方式与纬度调节机构相同，在此不再赘述。 

在本实施方式中，如图5所示，球体扫描检测器还包括一扫描检测系统1，所述扫描检测系统1包括光源11、探测器12、处理器13、分束器14、准直镜15、移动反射镜16以及光纤探头17组成。光源11、探测器12、准直镜15以及光纤探头17分别连接至分束器14，处理器13与探测器12相连接，移动反射镜16与准直镜15相连接。 

本实用新型的球体扫描检测器在具体实施时，可以通过球体自动旋转装置的纬度调节组件对被测物10进行相对纬度位置调节，通过球体自动旋转装置的经度调节组件对所述被测物10进行相对经度位置调节，以下具体说明球体扫描检测器的扫描检测系统1的工作过程： 

首先，确保光纤探头17发出的光束垂直经过待测物的球心，这时反射信号最强，在球体扫描检测器的显示屏幕的中心位置上会出现一个亮点。通过球体自动旋转装置，使被测物10绕着球心旋转。这样不仅保证了每束光都通过被测物10的球心，探测到的信号增强，且所得到的断层图像表面无需进行折射率校正。

然后开始对被测物10进行扫描检测。被测物10先绕竖直轴线均匀旋转360°，其速度和角度可控，球体扫描检测器完成对球体两个经度（相错180°）的扫描后，再水平旋转一角度，同样其速度和角度可控；然后再绕垂直轴线均匀旋转360°，再水平旋转一角度。依次类推，直到完成整个球体的全部扫描。机构将球体送回球体初始位置，由人工或其它机构更换球体，进入下一个球体检测循环。上述实施例中，按每45°对球体扫描一周，四次旋转即可完成对球体的全面扫描，需时10秒左右。显而易见地，球体扫描检测器的扫描过程与球体的直径大小无关。 

本实用新型所提供的球体扫描检测器及其球体自动旋转装置，两组调节机构可实现类球体样品任意角度的自动旋转；利用驱动滑块41与驱动拨叉43、44传动，结构简单，准确性高，误差小，整体结构刚性强；驱动件42驱动将被测物10夹持后，不会自动松脱，其夹持力不必靠持续过载载荷维持，避免影响驱动件42的使用寿命，同时整体设备使用寿命长。球体自动旋转装置的各个部件分布在主支板21的两侧，结构布局合理，机构空间设置利用率高。 

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。 

Claims (10)

1.一种球体自动旋转装置，包括机架、及分别用于对被测物进行相对纬度位置调节和对被测物进行相对经度位置调节的两组调节机构，两组所述调节机构分别安装固定在所述机架上；其特征在于，

所述调节机构包括用于夹持所述被测物的主夹头和从夹头、带动所述被测物旋转的旋转电机、以及带动所述主夹头和从夹头相互靠近或远离的驱动组件；所述主夹头连接于所述旋转电机，并在所述旋转电机驱动下带动所述被测物旋转；

所述驱动组件包括滑动设置于所述机架的驱动滑块、用于带动所述驱动滑块滑动的驱动件、及两个铰接于所述机架的驱动拨叉；所述驱动件与所述驱动滑块连接并固定设置于所述机架，所述旋转电机和所述从夹头分别滑动设置于所述机架，并分别通过两个所述驱动拨叉与所述驱动滑块传动连接。

2.根据权利要求1所述的球体自动旋转装置，其特征在于，所述驱动件为驱动电机，其转轴连接有螺杆，所述驱动滑块上固设有与所述螺杆对应配合的螺母。

3.根据权利要求1所述的球体自动旋转装置，其特征在于，所述驱动拨叉包括第一支臂和第二支臂，所述第一支臂的第一端与所述第二支臂的第一端固定连接呈L形，两个所述驱动拨叉的第一支臂的第二端均与所述驱动滑块连接，两个所述驱动拨叉的第二支臂的第二端分别连接于所述旋转电机和所述从夹头。

4.根据权利要求3所述的球体自动旋转装置，其特征在于，所述机架包括主支板，所述主支板具有相对的第一板面和第二板面，所述旋转电机、主夹头、及从夹头均设置在所述第一板面，所述驱动件、所述驱动滑块设置在所述第二板面；

所述第一支臂与所述第二支臂之间通过销轴固定连接，所述主支板上设有与所述销轴相配合的轴孔，所述销轴转动设置于所述轴孔中。

5.根据权利要求4所述的球体自动旋转装置，其特征在于，所述机架还包括用于平行设置于附着物的从支板，所述从支板垂直固定连接于所述主支板的一端，所述主支板的第一板面固定连接有用于放置所述被测物的承载件。

6.根据权利要求1所述的球体自动旋转装置，其特征在于，所述机架上滑动设置有第一滑块及第二滑块，所述旋转电机固定连接于所述第一滑块，所述从夹头转动设置于所述第二滑块，所述第一滑块与所述第二滑块在同一直线上滑动，且所述从夹头的转动轴向平行于该直线。

7.根据权利要求6所述的球体自动旋转装置，其特征在于，所述驱动滑块、所述第一滑块及所述第二滑块上均设有拨销，所述驱动拨叉的两端均设有与所述拨销对应配合的缺口。

8.根据权利要求1所述的球体自动旋转装置，所述主夹头及所述从夹头二者与所述被测物相配合的端面上均设有防护膜。

9.一种球体扫描检测器，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的球体自动旋转装置。

10.如权利要求9所述的球体扫描检测器，其特征在于，所述球体扫描检测器还包括一扫描检测系统，所述扫描检测系统包括光源、探测器、处理器、分束器、准直镜、移动反射镜以及光纤探头；

所述光源、所述探测器、所述准直镜以及所述光纤探头分别连接至所述分束器，所述处理器与所述探测器相连接，所述移动反射镜与所述准直镜相连接。

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