[發(fā)明專利]一種高精度目標指向裝置

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• 申請日: 2019-01-09
• 公開（公告）號: CN109884769A
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發(fā)明（設計）人: 李安虎;鐘圣澤;周賢德
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G02B7/18
• 分類號: G02B7/18
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權代理有限公司 31225
• 代理人: 蔡彭君

本發(fā)明涉及一種高精度目標指向裝置，包括相機、棱鏡模塊和用于控制棱鏡模塊的控制驅(qū)動模塊，棱鏡模塊包括棱鏡模塊外殼和置于棱鏡模塊外殼內(nèi)的第一楔形棱鏡和第二楔形棱鏡，其特征在于，棱鏡模塊還包括第一鏡框、第二鏡框、第一軸承、第二軸承、第三軸承和第四軸承，第一鏡框通過第一軸承和第二軸承旋接于棱鏡模塊外殼內(nèi)，第二鏡框通過第三軸承和第四軸承旋接于棱鏡模塊外殼內(nèi)，第一楔形棱鏡和第二楔形棱鏡分別固定于第一鏡框和第二鏡框內(nèi)。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明相比于傳統(tǒng)的相機+轉臺的工作方式，通過使用旋轉雙棱鏡裝置實現(xiàn)更高精度與平穩(wěn)性的視軸調(diào)整與指向。同時采用了雙軸承結構，進一步提升了轉動時的穩(wěn)定性。

技術領域

本發(fā)明涉及光學機械，尤其是涉及一種高精度目標指向裝置。

背景技術

旋轉雙棱鏡機構在精密光電跟蹤領域中具有廣泛的用途。可以實現(xiàn)高精度的光學跟蹤、掃描、以及相機視場的擴大，光學避障，激光通信等。

例如中國專利CN1713028A提出了直線電機直接頂進驅(qū)動的方式,運動中屬于變負載系統(tǒng)，不僅控制精度難以保證，而且難以克服回位彈簧和頂桿等在運動中產(chǎn)生的摩擦和影響。

此外，中國專利CN103149686B提出了同步帶驅(qū)動旋轉棱鏡的結構。其主要描述了單個棱鏡的同步帶驅(qū)動機構，組成雙棱鏡系統(tǒng)時需要兩套裝置對中布置。其伺服電機外置，通過聯(lián)軸器連接小帶輪，不僅占用空間大，造型不美觀實用，而且十分容易受到外界干擾，造成元件受擾動，影響控制精度。由于雙棱鏡分體布置，難以保證較高的同心度，會引起一定的對中誤差。此外，其軸承通過擋圈固定，造成裝置軸向尺寸增大，棱鏡中心距增大，棱鏡可用徑向尺寸減小。

另外，中國專利CN108188806A提出了改進的同步帶驅(qū)動旋轉棱鏡機構。而同步帶裝置在低速運行時會產(chǎn)生抖動。此外，殼體的設計無法最大程度地保證雙棱鏡的同心度，且由于驅(qū)動控制電路外置以及棱鏡尺寸選定欠佳，裝置的精度下降而體積增大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術存在的缺陷而提供一種高精度目標指向裝置。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn)：

一種高精度目標指向裝置，包括相機、棱鏡模塊和用于控制棱鏡模塊的控制驅(qū)動模塊，所述棱鏡模塊包括棱鏡模塊外殼和置于棱鏡模塊外殼內(nèi)的第一楔形棱鏡和第二楔形棱鏡，所述棱鏡模塊還包括第一鏡框、第二鏡框、第一軸承、第二軸承、第三軸承和第四軸承，所述第一鏡框通過第一軸承和第二軸承旋接于棱鏡模塊外殼內(nèi)，所述第二鏡框通過第三軸承和第四軸承旋接于棱鏡模塊外殼內(nèi)，所述第一楔形棱鏡和第二楔形棱鏡分別固定于第一鏡框和第二鏡框內(nèi)。

所述第一楔形棱鏡和第二楔形棱鏡均通過膠水分別粘合于第一鏡框和第二鏡框內(nèi)。

所述棱鏡模塊外殼上設有用于限制第一軸承、第二軸承、第三軸承和第四軸承沿楔形棱鏡軸向移動的多個臺階支撐面。

所述第一軸承和棱鏡模塊外殼之間還設有第一軸用彈性擋圈，所述第四軸承和棱鏡模塊外殼之間還設有第二軸用彈性擋圈。

所述控制驅(qū)動模塊包括控制器、第一電機驅(qū)動模塊、第二電機驅(qū)動模塊、第一電機和第二電機，所述第一電機驅(qū)動模塊和第二電機驅(qū)動模塊的輸入端均連接至控制器，輸出端分別連接至第一電機和第二電機，所述第一電機和第二電機分別通過第一齒輪組和第二齒輪組連接至第一鏡框和第二鏡框。

所述控制驅(qū)動模塊還包括無線傳輸模塊，該無線傳輸模塊與控制器連接。

所述控制驅(qū)動模塊還包括分別用于采集第一楔形棱鏡和第二楔形棱鏡的轉角的第一編碼器和第二編碼器，所述第一編碼器和第二編碼器均與控制器連接。

所述相機為安裝有紅外燈板的相機。

所述第一編碼器和第二編碼器為絕對值編碼器，并分別固定于第一齒輪組和第二齒輪組的磁環(huán)上。