CN209737393U - 一种光学组件定位装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光学组件定位装置，包含电机、定位块、驱动装置、滑台、光学组件、位置测量元件，其中所述电机可分别工作于力矩控制模式或位置控制模式，所述位置控制模式下，电机通过驱动装置和位置测量元件，控制滑台及光学组件进行水平运动，并实现滑台及光学组件的初步定位，所述力矩控制模式下，电机在光学组件完成初步定位后，持续推挤滑台及光学组件紧逼定位块，从而保证光学组件在由定位块设定的精确定位点上保持稳定。本实用新型公开的装置，即可实现光学组件工作位置的精确切换，也可在光学组件持续工作时，保持光学组件的定位稳定性，提高了光学组件的抗干扰能力。

Description

一种光学组件定位装置

技术领域

本实用新型属于机电装置类，具体涉及一种光学组件定位装置。

背景技术

在光学测量、光学加工领域，随着加工零件的尺寸越做越大，需要加工的面积也逐步变大，原有固定光源或者光学组件的照射装置，已经不能满足对于测量、加工的需要。

为了拓展有效工作范围，经常需要将光学组件安装在可移动的定位平台上，通过移动定位平台将光学组件定位到不同的工作区域进行照射作业，再通过多次定位及工作以实现覆盖更大的工作区域。

与之类似的，随着3D打印技术以及其应用领域的不断扩展，在诸如SLM(选择性激光熔化)、SLS(选择性激光烧结)、LMD(激光熔融沉积)等使用激光作为工作光源的工艺中，也开始使用移动定位平台搭载光学组件进行大区域的照射作业。因此，在现有技术方案中，上述移动定位平台主要是基于直线导轨和电机伺服驱动装置进行运动；当光学组件需要处于静止位置并开始工作时，电机再通过闭环控制来实现光学组件在某工作点的静止及位置锁定。

随之而来的问题是，使用该技术方案时，当光学组件完成伺服定位后，很容易受到外部力的扰动，出现变化、振荡、失稳等问题，进而降低光学组件的工作精度，甚至造成光学组件无法正常工作。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种光学组件定位装置，以实现在光学组件在静止状态或者工作状态，保证工作精度及稳定性。

具体的，一种光学组件定位装置，包含电机、至少一个定位块、驱动装置、滑台、光学组件、位置测量元件，所述光学组件与滑台机械连接，所述位置测量元件获取滑台的运动数据，所述电机接收位置测量元件反馈的滑台运动数据，并通过驱动装置控制滑台进行直线运动，当所述滑台位于毗邻定位块的定位点时，所述电机驱动滑台及光学组件紧逼定位块，所述滑台及光学组件在驱动力、定位块反作用力的作用下达到位置锁定。

优选的，所述驱动装置为传动部件，所述传动部件包括丝杠与螺母的组合、同步带与带轮的组合、齿轮与齿条的组合。

优选的，所述传动部件为丝杠与螺母的组合时，所述丝杠与电机连接，所述螺母与滑台连接，所述电机输出力矩，并控制滑台沿丝杠进行运动。

优选的，所述驱动装置还包含导轨或滑杆，滑台在传动部件的驱动下，沿所述导轨或滑杆进行直线运动。

优选的，所述至少一个定位块包含第一定位块、第二定位块，所述滑台在第一定位块与第二定位块之间运动。

优选的，所述第一定位块与第二定位块之间由丝杠、导轨或滑杆连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型的一种光学组件定位装置，可以实时控制光学组件及滑台的移动，并能使二者准确、稳定地停靠在目标定位点上，当外部扰动力不足以破坏驱动力与定位块反作用力之间的平衡时，无法造成光学组件位移，保证了光学组件工作时的稳定性。

附图说明

图1为本实用新型的第一种光学组件定位装置实施例的初始状态的结构示意图；

图2为本实用新型的第一种光学组件定位装置实施例的位置锁定状态的结构示意图；

图3为本实用新型的第二种光学组件定位装置实施例的结构示意图；

图4为本实用新型的第三种光学组件定位装置实施例的结构示意图；

图5为本实用新型的第四种光学组件定位装置实施例的结构示意图；

附图标号：电机1，定位块2，位置测量元件3，光学组件4，滑台5，丝杠6，底座7,定位点8，带轮9和9’,同步带10,齿轮11,齿条12，第一定位块21，第二定位块22。

具体实施方式

以下结合附图，对本实用新型上述的和此外的技术特征和优点进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的部分实施例，而不是全部实施例。

一种光学组件定位装置，包含电机、至少一个定位块、驱动装置、滑台、光学组件、位置测量元件，所述光学组件与滑台机械连接，所述位置测量元件获取滑台的运动数据，所述电机接收位置测量元件反馈的滑台运动数据，并通过驱动装置控制滑台进行直线运动，当所述滑台位于毗邻定位块的定位点时，所述电机驱动滑台及光学组件紧逼定位块，所述滑台及光学组件在驱动力、定位块反作用力的作用下达到位置锁定。

在一个或多个实施例中，所述驱动装置为传动部件，并通过直线传动方式驱动滑台运动。所述传动部件包括丝杠与螺母的组合、同步带与带轮的组合、齿轮与齿条的组合。

实施例一

在该实施例中，驱动装置为丝杠与螺母的组合，即电机与丝杠连接，滑台通过螺母与丝杠连接，当电机输出力矩时，丝杠起传动作用，驱使螺母连同滑台沿丝杠轴向运动。力矩的方向、大小，可以调节滑台为前进或后退，加速或匀速运动。

具体结构示意图如图1、2所示，一种光学组件定位装置，包含电机1、至少一个定位块2、丝杠6、滑台5、光学组件4、位置测量元件3，丝杠6毗邻定位块2的位置设为定位点8，所述光学组件4与滑台5机械连接，所述位置测量元件3获取滑台5的运动数据，所述电机1输出力矩，通过控制丝杠6对滑台5形成推力，所述电机1接收位置测量元件3反馈的滑台5运动数据，并控制滑台5沿丝杠6进行运动，当所述滑台5运动到其中一个定位点8后，所述电机1向滑台5输出朝向毗邻定位块2的推力，所述滑台5及光学组件4在推力、定位块反作用力的作用下达到位置锁定。

在该实施例中，驱动装置为丝杠6以及螺母的组合。其中，滑台5包含与丝杠6匹配的螺母，且滑台5以丝杠6为轨道，丝杠6与电机1连接，电机1输出力矩，并通过丝杠6转换为对滑台5的水平推力。

电机1可分别工作于位置控制模式或力矩控制模式。在所述位置控制模式下，根据滑台5距离至少一个定位块2及相应定位点8的距离，电机1输出正向或反向的力矩，对滑台5形成前进或后退的推力，以控制滑台5运动，并保证滑台5运动至毗邻定位块2的定位点8的位置，即实现了滑台5及光学组件4的初步定位。

电机1可分别工作于位置控制模式或力矩控制模式。在所述力矩控制模式下，电机1在滑台5和光学组件4完成初步定位后持续输出力矩，并通过丝杠6转换为水平推力，以持续推挤滑台5及光学组件4紧逼至少一个定位块2，所述滑台5及光学组件4在丝杠推力、定位块反作用力的作用下达到位置锁定。

在该实施例中，当外部扰动力不能破坏丝杠推力、定位块反作用力达到的平衡时，滑台5及光学组件不会产生位移，从而保证了光学组件工作时的稳定性和准确度。

在该实施例中，位置测量元件3通过红外检测、电感应等方式，及时获取滑台5在丝杠6上的运动数据，并通过与电机1电连接，将滑台5的运动数据及时反馈给电机1。优选的，所述滑台的运动数据包含滑台的速度数据、加速度数据、位置数据。

实施例二

相应的结构示意图如图3所示，一种光学组件定位装置，包含电机1、至少一个定位块2、同步带10、带轮9、带轮9’、滑台5、光学组件4、位置测量元件3，毗邻定位块2的位置设为定位点8，所述光学组件4与滑台5机械连接，所述滑台与同步带10的一段固定连接，当电机1输出力矩带动带轮9或/和带轮9’转动时，同步带10同时饶两个带轮转动，且滑台5随同步带10在进行直线运动。所述位置测量元件3获取滑台5的运动数据并反馈给电机1，所述电机1接收滑台5的运动数据，并通过控制带轮9或/和带轮9’的转动控制同步带10对滑台5的拉力，以及滑台5的位置。当所述滑台5运动到其中一个定位点8后，所述电机1向滑台5输出朝向毗邻定位块2的拉力，所述滑台5及光学组件4在拉力、定位块反作用力的作用下达到位置锁定。

在该实施例中，驱动装置为同步带10和带轮9、9’的组合。在其它实施例中，滑台5的还可以通过与同步带首尾连接等方式固定，以保证当带轮带动同步带时，同步带能拉动滑台进行直线运动。

优选的，驱动装置除了同步带10和带轮9、9’之外，还可以进一步包含至少一条导轨或滑杆，滑台在同步带拉力作用下，可以沿至少一条导轨或滑杆进行直线运动，从而提高滑台的运动精度和稳定性。

实施例三

相应的结构示意图如图4所示，一种光学组件定位装置，包含电机1、至少一个定位块2、齿轮11、齿条12、滑台5、光学组件4、位置测量元件3，毗邻定位块2的位置设为定位点8，所述光学组件4与滑台5机械连接，所述滑台5与齿轮11固定物理连接，所述电机1通过控制齿轮11的转动，驱使滑台5沿齿条12上进行直线运动。所述位置测量元件3获取滑台5的运动数据并反馈给电机1，所述电机1接收滑台5的运动数据，并通过控制齿轮11转动控制对滑台5的位置和获得的推力。当所述滑台5运动到其中一个定位点8后，所述电机1向滑台5输出朝向毗邻定位块2的推力，所述滑台5及光学组件4在推力、定位块反作用力的作用下达到位置锁定。

在该实施例中，驱动装置为齿轮11和齿条12的组合。在其它实施例中，齿轮11还可以设置于电机处，齿条12与滑台5物理连接且相对固定，电机1可以通过控制齿轮11转动，控制滑台5的运动、位置和获得的推力。滑台5的还可以通过其他方式与齿轮和齿条配合，以保证当齿轮转动时，可以同步带能推动滑台进行直线运动。

优选的，驱动装置除了齿轮11和齿条12之外，还可以进一步包含至少一条导轨或滑杆，滑台在齿条推力作用下，还可以沿至少一条导轨或滑杆进行直线运动，从而提高滑台的运动精度和稳定性。

在上述实施例中，电机分别工作于位置控制模式或力矩控制模式时，输出的力矩大小存在差异，如果力矩控制模式下力矩输出过小则不利于光学组件的抗干扰性能，如果力矩控制模式下力矩输出过大则可能存在损害定位块。优选的，在力矩控制模式下，所述电机持续向滑台输出朝向毗邻定位块的推力，为控制滑台匀速运动时推力的0.5-2倍。

在一个或多个实施例中，所述至少一个定位块包含第一定位块、第二定位块，所述滑台在第一定位块与第二定位块之间运动。

实施例四

相应的结构示意图如图5所示，一种光学组件定位装置，包含电机1、第一定位块21、第二定位块22、丝杠6、滑台5、光学组件4、位置测量元件3，丝杠6毗邻第一定位块21的位置设为第一定位点81，丝杠6毗邻第一定位块22的位置设为第一定位点82，所述光学组件4与滑台5机械连接，所述位置测量元件3获取滑台5的运动数据，所述电机1输出力矩，通过控制丝杠6对滑台5形成推力，所述电机1接收位置测量元件3反馈的滑台5运动数据，并控制滑台5沿丝杠6向第一定位点81运动，当所述滑台5运动到第一定位点81后，所述电机1向滑台5输出朝向第一定位块21的推力，所述滑台5及光学组件4在推力、定位块反作用力的作用下达到位置锁定。

当光学组件4完成在第一定位点81的作业任务后，滑台4可以返回初始位置或者运动至第二定位点82位置继续工作。所述电机1首先停止输出力矩，则丝杠推力、定位块反作用力消失，则滑台5的锁紧状态解除。所述电机1切换至位置控制模式，继续控制滑块5及光学组件4，向初始位置或者第二定位点82位置运动。

在上述实施例中第一定位块与第二定位块之间由丝杠连接。优选的，第一定位块与第二定位块之间还可以同时附加一条导轨或滑杆，滑台由丝杠驱动进行直线运动时，同样沿着所述导轨或滑杆进行直线运动，可以进一步提升滑台运动的平稳性。

在其它实施例中，当传动为同步带与带轮的组合、或齿轮与齿条的组合时，滑块也可以在第一定位块与第二定位块之间进行直线运动。优选的，当上述实施例的驱动装置中还包含至少一条导轨或滑杆时，第一定位块与第二定位块之间也可以由至少一条导轨或滑杆连接，滑块可以在第一定位块与第二定位块之间进行直线运动，从而提升滑台运动的平稳性。

在一个或多个实施例中，所述至少一个定位块位可以与底座固定连接，也可以通过在打孔、卡死等方式固定于滑杆或导轨上，即只要实现在电机处于力矩控制模式时，定位块位置不发生变化即可。

在一个或多个实施例中，所述位置测量元件可以通过红外检测、电感应等方式获取滑台的运动数据。为实现测量而使用的相关部件可以设置于底座、滑台、丝杠、导轨或滑杆上。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型的一种光学组件定位装置，可以实时控制光学组件及滑台的移动，并能使二者准确、稳定地停靠在目标定位点上，当外部扰动力不足以破坏驱动力与定位块反作用力之间的平衡时，无法造成光学组件位移，保证了光学组件工作时的稳定性。

以上所述，仅是本实用新型较佳的实施方式，并非对本实用新型的技术方案做任何形式上的限制。凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例做任何简单修改，形式变化和修饰，均落入本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种光学组件定位装置，其特征在于，包含电机、至少一个定位块、驱动装置、滑台、光学组件、位置测量元件，所述光学组件与滑台机械连接，所述位置测量元件获取滑台的运动数据，所述电机接收位置测量元件反馈的滑台运动数据，并通过驱动装置控制滑台进行直线运动，当所述滑台位于毗邻定位块的定位点时，所述电机驱动滑台及光学组件紧逼定位块，所述滑台及光学组件在驱动力、定位块反作用力的作用下达到位置锁定。

2.一种如权利要求1所述的光学组件定位装置，其特征在于，所述驱动装置为传动部件，所述传动部件包括丝杠与螺母的组合、同步带与带轮的组合、齿轮与齿条的组合。

3.一种如权利要求2所述的光学组件定位装置，其特征在于，所述传动部件为丝杠与螺母的组合时，所述丝杠与电机连接，所述螺母与滑台连接，所述电机输出力矩，并控制滑台沿丝杠进行运动。

4.一种如权利要求2所述的光学组件定位装置，其特征在于，所述驱动装置还包含导轨或滑杆，滑台在传动部件的驱动下，沿所述导轨或滑杆进行直线运动。

5.一种如权利要求1所述的光学组件定位装置，其特征在于，所述至少一个定位块包含第一定位块、第二定位块，所述滑台在第一定位块与第二定位块之间运动。

6.一种如权利要求5所述的光学组件定位装置，其特征在于，所述第一定位块与第二定位块之间由丝杠、导轨或滑杆连接。