CN2566382Y - 扫描头中电荷耦合器位置的自动调整机构 - Google Patents

Abstract

一种扫描头中电荷耦合器位置的自动调整机构，特征是：设一支架[1]，支架[1]上设联接座[2]，联接座[2]与支架[1]一方面用X向滑动机构相互连接，另一方面用X向螺旋机构连接；联接座[2]沿X向相隔设两个工作头[3]，每个工作头[3]与联接座[2]一方面用Y向滑动机构相互连接，另一方面用Y向螺旋机构连接；所述每个工作头[3]设有带驱动装置的Y向夹持机构，其夹持端对应电荷耦合器(CCD/B)上、下边设有一对夹爪[4]。所述螺旋机构可与控制电机或千分尺[5]连接，在支架与底座之间可增设Z向滑动机构和直线驱动机构。本方案适用于机械化和自动化OMA调整，其特点是记忆上次调整位置作为下次初始定位，调整精度高，时间短，对操作者要求低。

Description

扫描头中电荷耦合器位置的自动调整机构

                         技术领域

本实用新型涉及扫描仪中有关扫描头的光学机构自动调整装置(Auto-OMA)，特别涉及该光学机构自动调整装置中有关电荷耦合器(CCD/B)位置的自动夹持及调整机构。

                         背景技术

众所周知，扫描头是扫描仪光电转换机构的核心，它主要由光头架、镜头(Lens)和电荷耦合器(CCD/B)等组成，装配时镜头插装在光头架的镜头孔中，电荷耦合器(CCD/B)安装在镜头成像位置上，从而构成光电扫描组件。扫描头的光学效果好坏不仅与各光学影像部件有关，而且与装配、调测等工艺有关。从某种程度上讲，扫描头装配后的光学调整非但不可缺少，而且相当重要，因为这种调整最直接的效果是发挥其最高光学性能。

所谓OMA(Optical Mechanism Adjustment)为光学机构调整，它是扫描头制造过程中必须经过的一道测试调整工艺。对于扫描头上的电荷耦合器(CCD/B)来说，OMA操作的目的主要是调整电荷耦合器(CCD/B)相对镜头的位置，即SER(水平方向偏差)和SKEW(竖直方向偏差及倾斜)。由于光学机构调整比较复杂而且精度要求很高，因此目前尚无专门的自动调整装置，在研发和生产中对电荷耦合器(CCD/B)的OMA操作仍处于手工调整阶段，作业人员只能借助光学调整治具采用手动方式来完成。手动调整的缺点是：1、调整精度不易控制，如目前SER公差范围为(-1，+1)、SKEW公差范围为(-0.4，+0.4)，其中心值为0，但实践证明手动调整工艺的CP及CPK(工艺能力分析指数)值并不理想；2、调整周期长，效率低，其主要原因是需将每个电荷耦合器(CCD/B)从相对偏离较远的位置上调整到合格范围内，因此导致调整的时间较长；3、对作业的熟练程度要求高，操作人员教育培训的时间较长；4、操作者因工作疲劳而发生错误的机率大。为了满足生产线对电荷耦合器(CCD/B)快速、精确调整的需要，本实用新型设计了一种适合于机械化、自动化调整电荷耦合器(CCD/B)位置的夹持及调整机构。

                         发明内容

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种扫描头中电荷耦合器位置的自动调整机构，设一支架，该支架上设置一联接座，所述联接座与支架之间一方面通过X向滑动机构相互连接，另一方面通过X向螺旋机构连接，螺旋机构上设有一控制电机；所述联接座上沿X向相隔设有两个工作头，每个工作头与联接座之间一方面通过Y向滑动机构相互连接，另一方面通过Y向螺旋机构连接，该螺旋机构上也设有一控制电机；所述每个工作头前部均设有一Y向作用的夹持机构，该夹持机构与一个驱动装置连接，其夹持端对应电荷耦合器(CCD/B)的上、下边设有一对Y向运动的夹爪。

上述技术方案的有关内容和变化解释如下：

1、本方案是扫描头上电荷耦合器(CCD/B)位置的调整机构，而电荷耦合器(CCD/B)一般为矩形电路板结构，该电路板安装在光头架的后侧面上，因此处于横置侧立状态，电路板除中央设有电子元器件外，有上、下边和左、右侧边。所述“X向”是指相对电路板的左、右方向；“Y向”是相对电路板的上、下方向；“Z向”是相对电路板前、后方向。

2、上述方案中，所述“支架”也可以称支座、座体或架体等，它是一种结构支承体。“工作头”是一个夹头座，“联接座”是一个过渡连接件，三者叠加并通过两构件之间不同运动方向的滑动机构连接构成X向和Y向的运动关系，在该运动关系基础上通过对应设置螺旋机构调节X向和Y向的位移量。由于采用两个工作头在电荷耦合器(CCD/B)两端分别形成相互独立的上、下夹持结构，工作头相对联接座可以单独调节上、下位移量，因此可以调节电荷耦合器(CCD/B)的转角。

3、上述方案中，所述“滑动机构”是指具有直线移动副特征的运动机构，如滑块与直线导轨构成的滑动机构，滑杆与滑套构成的滑动机构等。为了提高支架与联接座之间，或者联接座与工作头之间的滑动精度、刚性和稳定性等物理指标，可以采用平行设置的双导轨机构进行连接。

4、上述方案中，所述“夹持机构”是指作用于电荷耦合器(CCD/B)的夹紧结构。驱动装置是夹持机构的驱动元件，它可以向夹持机构提供动力或运动，使之向电荷耦合器(CCD/B)实施夹紧动作。

5、上述方案中，为了提高调整速度，对电荷耦合器(CCD/B)在被夹持前可以实施X向的初始定位方案，其措施是在两个工作头上分别设有一X向定位件，两定位件对应电荷耦合器(CCD/B)的左、右侧边形成一对相互配合的X向卡夹初始定位结构。该定位的好处是以上次调整电荷耦合器(CCD/B)的X向精确位置为基准，作为下次调整的X向初始位置，这样可以大大缩短调节行程，提高调整速度。所述X向卡夹初始定位结构包括以下两种变化：

(1)、所述一个X向定位件为悬臂式定位块，其前部设有定位斜面；所述另一个X向定位件为弹簧片，定位斜面和弹簧片分别作用于电荷耦合器(CCD/B)的左、右侧边形成一X向卡夹初始定位结构。

(2)、所述两个X向定位件均为悬臂式定位块，其前部均设有定位斜面，两定位斜面分别作用于电荷耦合器(CCD/B)的左、右侧边形成一X向卡夹初始定位结构。

以上两个具体方案中，所述定位斜面以锥面为最佳。这两个具体方案只是解决X向的初始定位问题，那么对电荷耦合(CCD/B)的Y向和转角如何实施初始定位呢？答案是：依靠Y向滑动机构的记忆特性，即以上次调整电荷耦合器(CCD/B)的Y向精确位置为基准，作为下次调整的Y向初始位置，并在此基础上通过测试进行调整。

6、上述方案中，为了实现全自动调整，上述各螺旋机构均应与控制电机连接，所述控制电机可以为伺服电机或步进电机；如果只要实现半自动调整上述各螺旋机构可以与千分尺连接。

7、上述方案中，当调整前需要将整个机构推进至电荷耦合器(CCD/B)时，可以在Z向设置滑动导轨和直线驱动机构，即可以在支架底部设有底座，支架与底座之间一方面通过Z向滑动机构相互连接，另一方面通过Z向直线驱动机构连接。该滑动机构可以采用双导轨结构。所述直线驱动机构可以为气缸或液压油缸，也可以由螺旋机构和控制电机构成。所述控制电机可以为伺服电机或步进电机。

本实用新型工作原理是：采用两个带夹持机构的工作头分别在电荷耦合器(CCD/B)两端对上、下边进行夹紧，由于两个工作头分别通过Y向的滑动机构和螺旋机构与联接座连接，如果两个工作头在Y向的调节量大小和方向一致则相当于调节电荷耦合器(CCD/B)的Y向位移量，反之如果不一致则相当于调节电荷耦合器(CCD/B)的转角。由于联接座通过X向的滑动机构和螺旋机构与支架连接，调节联接座相对支架的X向位移量则相当于调节电荷耦合器(CCD/B)的X向位移量。当支架的底部设有Z向滑动机构和直线驱动机构后可以使整个机构相对电荷耦合器(CCD/B)在Z向作前进和后退的进给运动。采用X向初始定位结构，可以使电荷耦合器(CCD/B)在被夹持前进行X向初始定位，这种定位的原理是以上次调整电荷耦合(CCD/B)的X向精确位置为基准，作为下次调整的X向初始位置，其效果可以大大缩短电荷耦合器(CCD/B)在X向的调节行程，提高调整速度。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

1、本实用新型根据扫描头制造中对电荷耦合器(CCD/B)的OMA(光学机构调整)要求，设计了一种适合于机械化和自动化的夹持和调整机构，为进一步完善扫描头Auto-OMA装置，彻底改变落后的手动调节方式创造了良好条件，因此具有显著地先进性和突出的创造性特点。

2、本实用新型与手动调节相比调整的精度更高，位置控制精度可以提高一倍，比如目前手动调整时SER公差范围为(-1，+1)、SKEW公差范围为(-0.4，+0.4)，其中心值为0，而采用本方案后其SER公差范围为(-0.5，+0.5)、SKEW公差范围为(-0.2，+0.2)。

3、本实用新型调整光学机构时间相对手动调整时间更短。其主要原因是手动调整需从一个偏离各个被调整参数理论值相对较远的位置调整到合格范围内，而自动调整可记住上一次调整的最佳位置，并作为下一次调整时初始位置，这样调整的速度更快，时间更短，有的甚至不用调整就已达到最佳状态。

4、本实用新型对操作人员的教育培训以及熟练程度要求不高，作业动作进一步简化，劳动强度降低，生产效率提高，出错概率下降。

                         附图说明

附图1为本实用新型立体结构示意图(图中未画出X向卡夹初始定位结构和Z向滑动导轨及直线驱动机构)；

附图2为图1的俯视图；

附图3为图1的后视图；

附图4为图1的右视图；

附图5为Z向滑动导轨及直线驱动机构结构示意图；

附图6为夹持机构及驱动装置结构示意图；

附图7为电荷耦合器(CCD/B)的X向和Y向受力示意图；

附图8为X向初始定位结构示意图(方案一)；

附图9为X向初始定位结构示意图(方案二)。

以上附图中：1、支架；2、联接座；3、工作头；4、夹爪；5、千分尺；6、底座；7、导轨；8、滑块；9、气缸；10、活塞杆；11、导轨；12、滑块；13、导轨；14、滑块；15、摆杆；16、转动支点；17、气缸；18、活塞杆；19、水平定位块；20、弹簧片；21、千分尺；22、千分尺。

                         具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

实施例：参见附图1～图7所示，一种扫描头中电荷耦合器位置的自动调整机构，由一个空间运动机构与两对夹持结构组合构成，空间运动机构由Z向、X向和Y向机构叠加组合而成，其中Z向机构为整个前进和后退的进给机构，X向和Y向为电荷耦合器(CCD/B)的调整机构。整个调整机构设有一个基础底座6，底座6上设有可以滑动的支架1，支架1与底座之间一方面通过两条平行设置的Z向滑动机构相互连接，另一方面通过Z向直线驱动机构连接。Z向滑动机构由导轨7与滑块8组成，并构成支架1相对底座6在Z向的移动副。所述直线驱动机构为一个气缸9，该气缸9固定在底座6上，其作用方向与Z向平行，活塞杆10的伸出端与支架1固定连接，当活塞沿气缸9运动时驱动支架1在Z向滑动实现调整前进给和调整后复位，见附图5。

所述支架1上设置一联接座2，联接座2与支架1之间一方面通过X向滑动机构相互连接，另一方面通过X向螺旋机构连接。所述X向滑动机构由四条导轨11与滑块12配合组成四个移动副结构，其中两个移动副位于上方的左、右位置上，另两个移动副位于下方的左、右位置上，四个移动副的滑动方与X向平行，导轨11固定在支架1上，滑块12固定在联接座2上。所述X向螺旋机构采用千分尺5(这样构成X向的半自动调节结构)，另一种形式是采用一种精密的螺旋机构，并将该螺旋机构与控制电机连接以此构成X向的全自动调节结构，其中控制电机可以是伺服电机或步进电机。

所述联接座2上沿X向相隔设有两个工作头3，每个工作头3与联接座2之间一方面通过Y向滑动机构相互连接，另一方面通过Y向螺旋机构连接，从而构成两套分别对应每个工作头3的Y向调整机构，这两套机构相互间独立，其中每套Y向滑动机构由导轨13与滑块14配合构成，导轨13固定在联接座2上，滑块14固定在工作头3上。所述Y向螺旋机构采用千分尺21、22(这样构成Y向的半自动调节结构)，另一种形式是采用一种精密的螺旋机构，并将该螺旋机构与控制电机连接以此构成Y向的全自动调节结构，其中控制电机可以是伺服电机或步进电机。在每个工作头3前部均设有一套Y向作用的夹持机构，该夹持机构与一个驱动装置连接，其夹持端对应电荷耦合器(CCD/B)的上、下边设有一对Y向运动的夹爪4。所述夹持机构由两个“L”形摆杆15并列对称布置构成，摆杆15的拐点处作为转动支点，两个“L”摆杆15的一端分别与夹爪4连接，另一端同时与驱动装置连接，驱动装置采用气缸17，其中活塞杆18的作用端同时与两个“L”形摆杆15铰接，见图6。

本实施例为了提高调整速度，对电荷耦合器(CCD/B)在被夹持前实施X向的初始定位方案，其措施是在两个工作头3上分别设置一X向定位件，其中一个X向定位件为悬臂式水平定位块19，其前部设有定位斜面(其中最好为锥面)，另一个X向定位件为弹簧片20，定位斜面和弹簧片20分别作用于电荷耦合器(CCD/B)的左、右侧边形成一X向卡夹初始定位结构，见图8。而Y向的初始定位则依靠Y向机构的记忆自动完成，即以上次调整电荷耦合器(CCD/B)的Y向精确位置为基准，作为下次调整的Y向初始位置，并在此基础上通过测试进行调整。

Claims (10)

1、一种扫描头中电荷耦合器位置的自动调整机构，其特征在于：设一支架[1]，该支架[1]上设置一联接座[2]，所述联接座[2]与支架[1]之间一方面通过X向滑动机构相互连接，另一方面通过X向螺旋机构连接；所述联接座[2]上沿X向相隔设有两个工作头[3]，每个工作头[3]与联接座[2]之间一方面通过Y向滑动机构相互连接，另一方面通过Y向螺旋机构连接；所述每个工作头[3]前部均设有一Y向作用的夹持机构，该夹持机构与一个驱动装置连接，其夹持端对应电荷耦合器的上、下边设有一对Y向运动的夹爪[4]。

2、根据权利要求1所述的自动调整机构，其特征在于：所述两个工作头[3]上分别设有一X向定位件，两定位件对应电荷耦合器的左、右侧边形成一对相互配合的X向卡夹初始定位结构。

3、根据权利要求2所述的自动调整机构，其特征在于：所述一个X向定位件为悬臂式定位块，其前部设有定位斜面；另一个X向定位件为弹簧片，定位斜面和弹簧片分别作用于电荷耦合器的左、右侧边形成一X向卡夹初始定位结构。

4、根据权利要求2所述的自动调整机构，其特征在于：所述两个X向定位件均为悬臂式定位块，其前部均设有定位斜面，两定位斜面分别作用于电荷耦合器的左、右侧边形成一X向卡夹初始定位结构。

5、根据权利要求3或4所述的自动调整机构，其特征在于：所述定位斜面为锥面。

6、根据权利要求1所述的自动调整机构，其特征在于：所述螺旋机构与控制电机或千分尺[5]连接。

7、根据权利要求1所述的自动调整机构，其特征在于：所述支架[1]底部设有底座[6]，支架[1]与底座[6]之间一方面通过Z向滑动机构相互连接，另一方面通过Z向直线驱动机构连接。

8、根据权利要求7所述的自动调整机构，其特征在于：所述直线驱动机构为气缸或液压油缸。

9、根据权利要求7所述的自动调整机构，其特征在于：所述直线驱动机构由螺旋机构和控制电机构成。

10、根据权利要求6或9所述的自动调整机构，其特征在于：所述控制电机为伺服电机或步进电机。

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