[發明專利]一種勻速扇形掃描裝置及方法

有效

• 申請號: 201710257175.4
• 申請日: 2017-04-19
• 公開（公告）號: CN106842139B
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發明（設計）人: 王信友;張泉
• 申請（專利權）人: 青島港灣職業技術學院
• 主分類號: G01S7/02
• 分類號: G01S7/02
• 代理公司: 威海惠和惠知識產權代理事務所(普通合伙) 37387
• 代理人: 劉玉涵

本發明公開了一種勻速扇形掃描裝置及方法，裝置包括殼體，殼體的內部設置有第一雙聯齒輪、第二雙聯齒輪、第三雙聯齒輪；第一雙聯齒輪由一號齒輪和二號齒輪組成；一號齒輪的下端與控制電機相連接；第二雙聯齒輪包括三號齒輪、蓄能器、六號齒輪；六號齒輪的上端通過三六雙聯齒輪軸與掃描器相連接；第三雙聯齒輪由四號齒輪和五號齒輪組成，四號齒輪設置于五號齒輪的下方；四號齒輪、三號齒輪分別與二號齒輪、一號齒輪嚙合相接；五號齒輪與六號齒輪嚙合相接；一號齒輪、三號齒輪、五號齒輪、六號齒輪均為不完全齒輪。本發明能夠實現掃描器的勻速扇形掃描，具有掃描速度均勻、裝置工作穩定性、使用壽命長、結構簡單、生產成本較低的優點。

技術領域

本發明涉及一種掃描裝置，尤其涉及一種勻速扇形掃描裝置及方法，屬于探測設備技術領域。

背景技術

掃描是利用各種波探測捕捉信息的基本方式，在醫用設備、雷達探測儀、激光掃描儀等技術領域中都具有極其廣泛的應用。現有的掃描設備主要分為機械掃描和電掃描兩大類掃描方式。其中，機械掃描是依靠機械傳動和轉動掃描頭實現掃射線偏轉的方式，主要應用于多面轉鏡掃描器、振鏡掃描器(檢流計式)、微電機系統(MEMS)、曲柄搖桿機構中；而電掃描是通過電磁效應實現射線偏轉的方式，主要基于音圈電機和壓電陶瓷、電磁偏轉等。這兩種掃描設備中，前者可實現的掃描范圍較小且不適合實現高速勻速掃描；后者在掃描時電機始終處于正反轉交替工作狀態，存在故障率高、使用壽命較低的缺陷。而后續開發的陣相雷達由于造價高昂，目前只限制于軍用，在民用科技領域仍無法普及應用。

發明內容

為了解決上述技術所存在的不足之處，本發明提供了一種勻速扇形掃描裝置及方法。

為了解決以上技術問題，本發明采用的技術方案是：一種勻速扇形掃描裝置，包括殼體，殼體的內部設置有第一雙聯齒輪、第二雙聯齒輪、第三雙聯齒輪；第一雙聯齒輪由一號齒輪和二號齒輪組成，一號齒輪設置于二號齒輪的下方；一號齒輪的下端通過一二雙聯齒輪軸與設置于殼體外側的控制電機相連接；

第二雙聯齒輪、第三雙聯齒輪分別設置于第一雙聯齒輪的左側、右側；第二雙聯齒輪包括三號齒輪、蓄能器、六號齒輪；三號齒輪和六號齒輪通過三六雙聯齒輪軸固定連接，蓄能器為雙扭矩圓柱型彈簧且其套置于三號齒輪和六號齒輪之間的三六雙聯齒輪軸上；六號齒輪設置于三號齒輪的上方；六號齒輪的上端通過三六雙聯齒輪軸與設置于殼體外側的掃描器相連接；

第三雙聯齒輪由四號齒輪和五號齒輪組成，四號齒輪設置于五號齒輪的下方；四號齒輪、三號齒輪分別與二號齒輪、一號齒輪嚙合相接；五號齒輪與六號齒輪嚙合相接；一號齒輪、三號齒輪、五號齒輪、六號齒輪均為不完全齒輪；

一號齒輪和二號齒輪的節圓相同；三號齒輪和四號齒輪的節圓相同；五號齒輪和六號齒輪的節圓相同。

一種勻速扇形掃描裝置的掃描方法，具體過程如下：

打開工作電源，控制電機啟動，并帶動一號齒輪和二號齒輪順時針旋轉；此時，一號齒輪與三號齒輪相嚙合，五號齒輪和六號齒輪不嚙合；

一號齒輪和二號齒輪向順時針方向旋轉時，三號齒輪和四號齒輪向嚙合的反方向即逆時針方向旋轉，并分別帶動它們上端同軸的六號齒輪與五號齒輪向逆時針方向旋轉；

當六號齒輪旋轉α角度時，隨即實現了掃描器在α范圍的逆時針掃描；將此刻一號齒輪相對應的旋轉角度標記為β；

當一號齒輪在控制電機的帶動下繼續順時針轉動進入γ角度范圍時，一號齒輪與三號齒輪不嚙合，而五號齒輪和六號齒輪相嚙合；

隨著一號齒輪的順時針轉動，四號齒輪在二號齒輪的嚙合作用下逆時針旋轉，同時帶動五號齒輪逆時針旋轉，并使六號齒輪在五號齒輪的嚙合作用下順時針旋轉，實現掃描器在α范圍的順時針回程掃描；

當一號齒輪繼續順時針旋轉行駛至下一個β角度時，又會帶動掃描器在α范圍進行逆時針掃描，如此周而復始，不斷循環，實現掃描器的不間斷扇形掃描；