[發(fā)明專利]主動(dòng)式旋轉(zhuǎn)平面鏡掃描器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910051189.6
• 申請(qǐng)日: 2009-05-14
• 公開（公告）號(hào): CN101551520A
• 公開（公告）日: 2009-10-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何杰;周言木;劉成廣;趙新會(huì);李伶俐
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海英雷紅外水份系統(tǒng)科技有限公司
• 主分類號(hào): G02B26/10
• 分類號(hào): G02B26/10
• 代理公司: 上海東亞專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 陳樹德

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及利用光信號(hào)測(cè)量待測(cè)對(duì)象的物理、化學(xué)等特征的掃描裝置，特別涉及一種利用漫反射光信號(hào)對(duì)待測(cè)對(duì)象的水份、成分、顏色、距離、溫度等物理和化學(xué)特征進(jìn)行測(cè)量的主動(dòng)式旋轉(zhuǎn)平面鏡掃描器。

背景技術(shù)

目前，在漫反射測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)外知名的探測(cè)儀器大都采用以下兩種方案：第一，靜態(tài)單點(diǎn)式探測(cè)：這種方案采用靜止的光路對(duì)物料進(jìn)行抽樣式監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)結(jié)果有顯著的局部性特點(diǎn)，對(duì)其它某一范圍的突變不能進(jìn)行有效的反映，這往往會(huì)影響整批產(chǎn)品的合格率，另外由于光源是靜態(tài)的，散熱效果也不太理想；第二，被動(dòng)掃描式探測(cè)：這種方案一般用在成像領(lǐng)域，掃描部分是一單獨(dú)的掃描鏡，大都利用自然光信號(hào)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行分析，沒(méi)有獨(dú)立的光源，當(dāng)需某一特殊波段的強(qiáng)光信號(hào)時(shí)，該掃描結(jié)構(gòu)未免會(huì)有局限性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)問(wèn)題是要提供一種實(shí)現(xiàn)全方位覆蓋式掃描的主動(dòng)式旋轉(zhuǎn)平面鏡掃描器。首先它不僅能對(duì)待測(cè)對(duì)象進(jìn)行全方位覆蓋式掃描，還可以根據(jù)不同的探測(cè)要求更換發(fā)射光源；其次由于光源直接放在掃描器上，大大縮短了光程、減少了過(guò)渡光學(xué)元件，因此提高了光能利用率和儀器信噪比。另外光源和散熱塊隨掃描接收鏡一起轉(zhuǎn)動(dòng)，這種結(jié)構(gòu)集機(jī)械散熱和氣流交換散熱于一體，解決了由光源溫度過(guò)高帶來(lái)的系列問(wèn)題，使工作環(huán)境更為穩(wěn)定。

為了解決以上的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種主動(dòng)式旋轉(zhuǎn)平面鏡掃描器，一可控電機(jī)固定于電機(jī)固定架上，整個(gè)掃描器可通過(guò)電機(jī)固定架與所生產(chǎn)儀器的機(jī)械結(jié)構(gòu)固定；一機(jī)械編碼盤和后平衡塊通過(guò)定位銷和電機(jī)軸的銷孔固定于電機(jī)軸的后端，一滑環(huán)模塊的轉(zhuǎn)子部分通過(guò)絕緣軸套與電機(jī)軸緊密配合，外加止動(dòng)螺釘止動(dòng)，滑環(huán)模塊的定子部分通過(guò)滑環(huán)固定架與電機(jī)外殼的前端面固定，一前平衡塊套在前端的電機(jī)軸上通過(guò)定位鍵與電機(jī)軸的鍵槽配合，外加軸向止動(dòng)螺釘止動(dòng)；一掃描接收鏡通過(guò)45°連接塊與電機(jī)軸連接，45°連接塊與掃描接收鏡共同設(shè)有一垂直通孔，一光源模塊的準(zhǔn)直鏡筒插入該通孔中并固定于45°連接塊上，通過(guò)45°連接塊與電機(jī)軸連接，且掃描接收鏡反射面中心在光源模塊的主軸上，光源隨掃描接收鏡在電機(jī)控制下轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)式覆蓋型掃描。

所述的掃描接收鏡為橢圓平面反射鏡，鏡面與電機(jī)軸的夾角為45°公差為±0.2°。為保證45°掃描接收鏡角度的精確性，在與電機(jī)軸連接時(shí)采用面與面相接。為了使后光路接收信號(hào)的均勻性，掃描接收鏡采用橢圓平面反射鏡，反射面中心必需與聚光鏡、光源、光欄、準(zhǔn)直鏡的中心共軸。

所述光源模塊包括聚光鏡、光源、光欄和準(zhǔn)直鏡，在所述光源的引腳上裝有散熱塊，在掃描器工作時(shí)使機(jī)械散熱和氣流交換散熱相結(jié)合，散熱效果大大提高，有效地控制了掃描器的工作溫度。在光學(xué)方面，采用由聚光鏡、光源、光欄、準(zhǔn)直透鏡和45°掃描接收鏡組成的共軸光路。相對(duì)離軸光路系統(tǒng)，由于共軸式光路系統(tǒng)占用空間小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以減輕機(jī)械方面給電機(jī)帶來(lái)的負(fù)載，便于動(dòng)平衡的校正，聚光鏡的加入使得光能利用率大大提高，該光路中光欄的位置和準(zhǔn)直透鏡的焦距的選擇尤為重要，合理的設(shè)計(jì)可有效控制出射光斑大小，使得出射光斑更具均勻性和規(guī)律性。在這種結(jié)構(gòu)下光源發(fā)出的光透過(guò)光欄經(jīng)準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)直后透過(guò)掃描接收鏡的中心孔到達(dá)探測(cè)對(duì)象，經(jīng)探測(cè)對(duì)象吸收后的漫反射光返回掃描接收鏡并經(jīng)其反射給后光路和探測(cè)系統(tǒng)。

所述滑環(huán)模塊的轉(zhuǎn)子部分是導(dǎo)電銅軸與絕緣軸套的緊配合、絕緣軸套與電機(jī)軸緊配后用緊定螺絲固定，其中導(dǎo)電銅軸與光源模塊的光源連接；所述滑環(huán)模塊的定子部分是由壓簧、碳刷和滑環(huán)固定架形成，其中碳刷通過(guò)導(dǎo)線與電源連接。

在光源的供電方面，采用常見(jiàn)的碳刷接觸式供電即滑環(huán)模塊，固定部分采用碳刷，轉(zhuǎn)動(dòng)部分采用導(dǎo)電銅軸。為保證供電的穩(wěn)定性，采用上下左右四面壓簧推壓碳刷式供電，上下左右對(duì)稱的四對(duì)碳刷并聯(lián)入電源電路，有效避免了由電機(jī)軸擾動(dòng)帶來(lái)的接觸不良問(wèn)題。同時(shí)采用恒流源作為電源，避免了碳刷接觸導(dǎo)電銅軸時(shí)電阻的變化帶來(lái)的電流波動(dòng)，使得在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中光源發(fā)光的更加穩(wěn)定。

在電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度位置控制方面，在電機(jī)軸后端加機(jī)械編碼盤和光耦，以便準(zhǔn)確判斷信息的來(lái)源，對(duì)探測(cè)不同位置對(duì)象的信息進(jìn)行輸出。

本發(fā)明的優(yōu)越功效在于：

1)實(shí)現(xiàn)全方位覆蓋式掃描，打破了傳統(tǒng)的工業(yè)用在線探測(cè)儀器探測(cè)目標(biāo)的局限性；

2)短光程、少光學(xué)元件使得本發(fā)明的光能利用率和信噪比大大提高；

3)本發(fā)明能根據(jù)不同的要求更換光源，有效改進(jìn)了傳統(tǒng)掃描器的被動(dòng)分析特征；

4)本發(fā)明使機(jī)械散熱和氣流交換散熱相接合有效控制了工作溫度，較靜態(tài)光源在散熱功能方面大大改善。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；