[發(fā)明專利]雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)的高響應(yīng)激光動(dòng)態(tài)聚焦裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010406467.1
• 申請(qǐng)日: 2020-05-14
• 公開（公告）號(hào): CN111458830A
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳光勝;徐志翔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G02B7/04
• 分類號(hào): G02B7/04
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 王晶

本發(fā)明涉及一種雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)的高響應(yīng)激光動(dòng)態(tài)聚焦裝置，包括基座、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、動(dòng)態(tài)聚焦透鏡座、聚焦透鏡，所述聚焦透鏡通過動(dòng)態(tài)聚焦透鏡座安裝在滑塊上，滑塊與直線導(dǎo)軌配合連接組成移動(dòng)副，滑塊沿直線導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)方向與激光光路平行，且在光路上；所述基座內(nèi)平行安裝主電機(jī)和從電機(jī)，所述主電機(jī)和從電機(jī)的軸分別與主曲柄和從曲柄固定連接，主曲柄和從曲柄之間通過大連桿鉸接組成平行四邊形驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述主曲柄上端通過小連桿鉸接滑塊。本發(fā)明能夠克服單電機(jī)驅(qū)動(dòng)響應(yīng)慢缺點(diǎn)，滿足三維高速激光加工需求；電機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用平行四邊形設(shè)計(jì)，2個(gè)電機(jī)運(yùn)動(dòng)規(guī)律完全相同，可以采用完全相同的控制策略，大大簡(jiǎn)化控制方式。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光學(xué)元件的安裝、調(diào)整、聚焦或改變放大率的機(jī)構(gòu)，尤其指一種應(yīng)用于振鏡式的3D動(dòng)態(tài)調(diào)焦機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)

在三維掃描振鏡中，除了X、Y軸方向的掃描鏡片外，還增加了可以在Z軸方向移動(dòng)的準(zhǔn)直透鏡或其他形式的動(dòng)態(tài)聚焦透鏡。這樣激光焦點(diǎn)在工件上三維曲面均能實(shí)現(xiàn)聚焦移動(dòng)。Z軸調(diào)焦機(jī)構(gòu)，可以帶動(dòng)準(zhǔn)直透鏡或其他形式的動(dòng)態(tài)聚焦透鏡在Z軸方向作高速運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)光點(diǎn)的快速聚焦。傳統(tǒng)的振鏡式Z軸調(diào)焦機(jī)構(gòu)，多采用單電機(jī)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，受電機(jī)功率影響，系統(tǒng)響應(yīng)速度慢，致使三維加工不能快速完成，效率低下。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是要提供一種高速，高響應(yīng)、性能穩(wěn)定的雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)的激光動(dòng)態(tài)聚焦裝置，用于三維掃描振鏡Z軸的高響應(yīng)激光動(dòng)態(tài)聚焦。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)的高響應(yīng)激光動(dòng)態(tài)聚焦裝置，包括基座、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、動(dòng)態(tài)聚焦透鏡座、聚焦透鏡，所述聚焦透鏡通過動(dòng)態(tài)聚焦透鏡座安裝在曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的滑塊上，滑塊與直線導(dǎo)軌配合連接組成移動(dòng)副，滑塊沿直線導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)方向與激光光路平行，且在光路上；所述基座內(nèi)平行安裝主電機(jī)和從電機(jī)，所述主電機(jī)和從電機(jī)的軸分別與主曲柄和從曲柄固定連接，主曲柄和從曲柄之間通過大連桿鉸接組成平行四邊形驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述主曲柄上端通過小連桿鉸接滑塊。

進(jìn)一步，所述主電機(jī)和從電機(jī)連接電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的控制下同步進(jìn)行擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，在主電機(jī)和從電機(jī)的共同驅(qū)動(dòng)下，聚焦透鏡實(shí)現(xiàn)快速往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)快速光點(diǎn)聚焦。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是克服單電機(jī)驅(qū)動(dòng)響應(yīng)慢缺點(diǎn)，滿足三維高速激光加工需求；電機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用平行四邊形設(shè)計(jì)，2個(gè)電機(jī)運(yùn)動(dòng)規(guī)律完全相同，可以采用完全相同的控制策略，大大簡(jiǎn)化控制方式。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)的高響應(yīng)激光動(dòng)態(tài)聚焦裝置原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步的說明。

如圖1所示，本發(fā)明的雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)的高響應(yīng)激光動(dòng)態(tài)聚焦裝置，主要包括基座1、主電機(jī)2、從電機(jī)3、主曲柄4、從曲柄5、大連桿6、小連桿7、直線導(dǎo)軌8、滑塊9、動(dòng)態(tài)聚焦透鏡座10、聚焦透鏡11。聚焦透鏡11安裝在動(dòng)態(tài)聚焦透鏡座10上，動(dòng)態(tài)聚焦透鏡座10安裝在滑塊9上，滑塊9沿直線導(dǎo)軌8運(yùn)動(dòng)方向與激光光路平行，且在光路上。直線導(dǎo)軌8安裝在基座1上，滑塊9與直線導(dǎo)軌8組成移動(dòng)副連接，滑塊9能夠沿直線導(dǎo)軌8前后滑動(dòng)，從而使固定在滑塊9上的動(dòng)態(tài)聚焦透鏡座10及聚焦透鏡11實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)三維掃描振鏡的動(dòng)態(tài)調(diào)焦的功能。

主電機(jī)2和從電機(jī)3軸線平行且同向安裝于基座1內(nèi)，其中主電機(jī)2和從電機(jī)3的軸分別與主曲柄4和從曲柄5固定連接，分別隨電機(jī)軸的擺動(dòng)面擺動(dòng)，垂直于主軸機(jī)1回轉(zhuǎn)軸線取任平面做參考平面，則主、從電機(jī)軸線與參考平面交點(diǎn)分別為B、A；大連桿6通過軸承、軸與主曲柄4和從曲柄5鉸接，鉸接軸線與參考平面交點(diǎn)分別為C、D；小連桿7通過軸承、軸與滑塊9鉸接，鉸接軸線與參考平面交點(diǎn)分別為E、F。多邊形ABCD為平行四邊形，即長(zhǎng)度AB＝CD，AD＝BC；

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是克服單電機(jī)驅(qū)動(dòng)響應(yīng)慢缺點(diǎn)，滿足三維高速激光加工需求；電機(jī)傳動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)采用平行四邊形設(shè)計(jì)，2個(gè)電機(jī)運(yùn)動(dòng)規(guī)律完全相同，可以采用完全相同的控制策略，大大簡(jiǎn)化控制方式。具有高速，高響應(yīng)、性能穩(wěn)定的特點(diǎn)，適用于三維掃描振鏡Z軸的高響應(yīng)激光動(dòng)態(tài)聚焦裝置。