一种具有电磁离合器及制动机构的电动滤光片轮制造技术

本发明专利技术公开了一种具有电磁离合器及制动机构的电动滤光片轮，该发明专利技术中滤光片轮动力源为直流电机(2)，传动机构为减速器(3)和电磁离合器(4)，电磁推杆(6)作为制动和锁定机构；位置传感器(7)部分集成电路板(8)上；滤光片轮(5)上设有配合制动的结构和位置传感器(7)。集成电路通过位置传感器反馈的实时位置信号，控制直流电机，电磁离合器、电磁推杆的工作状态，实现滤光片轮定位及锁定的功能。该发明专利技术将直流电机，电磁离合器，电磁推杆，及位置传感器四个部分协同设，并结合闭环控方案路嵌入到滤光片轮中，实现电动滤光片轮的定位及其断电自锁的功能。本发明专利技术既适用于常规光学实验系统，又能集成到的全封闭的自动化光学系统中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光机电一体化设计领域，特别是光机传动优化设计，具体涉及一种具有电磁离合器及制动机构的电动滤光片轮。
技术介绍
电动光片轮作为现代光机系统一个重要组成部分，已经被广泛的运用到各类光机系统中，其功能需求为定位和锁定。2007年，田平等人提出了步进电机与滤光片轮直接连接的发明，实现了定位，然而并没有考虑过其锁定的功能。当今市面上主流的电动滤光片轮也普遍采用这种方案。步进电机重要参数是步距角，该参数量级通常为度，如1.8度，表示步进电机最少可以转动1.8度，若将步距角的概念对应到滤光片轮上，滤光片轮的“步距角”可定义为转动一个片位的角度，则对于6片位滤光片轮，其“步距角”就是60度。从这个角度看，采用步进电机的电动滤光片轮，其步距角是不匹配的。这种“步距角”不匹配从实际使用角度表象就是步进电机配备的控制器和复杂的控制程序，使得这种电动滤光片轮在追求高效和集成的现代化光机系统中繁琐；其次若以步进电机“1.8”度的“步距角”去匹配常用滤光片轮的“60度”，控制中无法避免“过”和“不及”两种问题，应对这两种问题，市面上部分公司的做法为设定机械零位，在使用过一段时间后回归到机械零位。据上所述，电动滤光片轮结构冗余和控制复杂是其当前面临的主要问题。
技术实现思路
本专利技术要解决技术问题为：为了简化电动滤光片轮结构和控制方案，提高其效率，使其能更好地集成到现代光机系统中，本专利技术提出一种以直流电机作为动力源，电磁离合器和电磁推杆作为其传动及制动机构的电动滤光片轮，将控制程序和驱动程序集成到电动滤光片轮上，通过位置传感器实时位置信号反馈，实现滤光片轮功能；输入设定为既可供电，又可以通信的接口，例如USB接口；即将接口接入控制主机(例如PC)即可使用。本专利技术的技术方案：一种具有电磁离合器及制动机构的电动滤光片轮，包括：滤光片轮基架，直流电机，减速器，电磁离合器，滤光片轮，电磁推杆，位置传感器和控制电路板；电磁离合器安装在滤光片轮基架上，电磁离合器的两端分别链接滤光片轮和减速器，减速器配合直流电机；位置传感器安装在滤光片轮基架背部控制电路板上，为滤光片轮径向一字排列，与滤光片轮上的位置标记完成实时的位置反馈；电磁推杆安装在滤光片轮基架背部，与滤光片轮上面的定位孔配合工作，用于制动和锁定；控制电路板安装在滤光片轮基架上，控制电路板内嵌控制程序和驱动程序，接入主机后自动安装驱动和控制程序，即可使用。其中，电磁离合器作为动力输入和切断辅助机构。其中，以电磁推杆配合滤光片轮限位和制动的结构设计，并以据此实现制动锁定的功能。其中，位置传感器是由径向一字排布三个传感器组成，配合位置传感标记响应0和1状态，以二进制信号反馈实时信号，根据不同光学系统对滤光片片数需求同理设定传感器个数，传感器可以是电容传感器或光电传感器。其中，所述直流电机减速器的转速设计根据需求设定。其中，所述电磁离合器和电磁推杆应具备高速响应特点，以保证准确传动和制动。其中，所述控制电路板中采用通用驱动程序，可选择手柄控制驱动程序。本专利技术与现有技术具有以下优点：(1)采用本技术方案的电动滤光片轮，可实现实时滤光片轮位置反馈，若引用本文“
技术介绍
”中定义的滤光片轮“步距角”的概念，本专利技术动力系统的“步距角”与滤光片轮“步距角”是一致匹配的。(2)本专利技术相对现有技术精简了外置控制器和程序，结构更加精简，控制更加高效，在集成到光机系统中更具优势。附图说明图1为电动滤光片轮原理简图，其中，1为滤光片轮基架，2为电机，3为减速器，4为电磁离合器，5为滤光片轮，6为电磁推杆，7为位置传感器，8为控制电路板。图2为电动滤光片轮控制方案流程图。图3为位置传感示意图，其中，A1,A2,A3是位置传感标记，7是位置传感器，8是控制电路板。图4为滤光片轮断电自锁示意图，图4(a)为断电情况下电磁推杆穿过滤光片轮基架伸入滤光片轮保持锁定，图4(b)为通电情况下电磁推杆从滤光片轮上退出使滤光片轮可转，其中，1为滤光片轮基架，5为滤光片轮，5-1为滤光片轮转轴，6为电磁推杆。图5为电动滤光片轮概念设计爆炸装配图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步说明。如图1所示，本实施方案的一种具有电磁离合器及制动机构的电动滤光片轮，包括：滤光片轮基架1，电机2，减速器3，电磁离合器4，滤光片轮5，电磁推杆6，位置传感器7，控制电路板8及其他必要零部件和电缆。滤光片轮5通过电磁离合器4连接减速器3和电机2，安装在滤光片轮基架1中心位置。制动机构为电磁推杆6，安装在滤光片轮基架1边缘，配合滤光片轮5上的制动孔使用。位置传感器7安装在滤光片轮基架1边缘，配合滤光片轮5上面的位置标志使用。控制电路板安装在滤光片轮基架1中心偏下位置。如图2所示，电动滤光片轮采用实时闭环控制方案，以用户输出的滤光片位置为目标信号，通过位置传感器与滤光片轮当前状态的关系，计算得出电机，电磁离合器，电磁推杆的驱动信号。如图3电路板上面有沿径向一字排布的三个传感器，滤光片轮上面有传感标记，传感标记转动对应到传感器上面的时候，传感器反馈相应的0或1信号，例如图3中注释的传感标记，表示001，逆时针依次为010，011、100、101；当滤光片不在指定的位置时候，位置传感器7反馈信号为000。制动机构为电磁推杆，安装在滤光片轮基架边缘，配合图中滤光片轮上的制动孔使用，如图4(a)，断电情况下，电磁推杆穿过滤光片轮基架，伸入滤光片轮保持锁定，图4(b)为通电情况下电磁推杆从滤光片轮上退出使滤光片轮可转。控制电路板安装在滤光片轮基架1中偏心位置，集成控制算法流程如图2，输入信号可以是USB线，系统中所有器件的供电接口均集成于控制电路板。本专利技术未详细阐述部分属于本领域公知技术。以上内容是结合具体实施方式对本专利技术所作的进一步详细说明，不能认定本专利技术的保护范围只限于这些说明。对于本专利技术所属
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术的构思前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有电磁离合器及制动机构的电动滤光片轮，其特征是：包括滤光片轮基架(1)，直流电机(2)，减速器(3)，电磁离合器(4)，滤光片轮(5)，电磁推杆(6)，位置传感器(7)和控制电路板(8)；电磁离合器(4)安装在滤光片轮基架(1)上，电磁离合器(4)的两端分别链接滤光片轮(5)和减速器(3)，减速器(3)配合直流电机(2)；位置传感器(7)安装在滤光片轮基架(1)背部控制电路板(8)上，为滤光片轮(5)径向一字排列，与滤光片轮(5)上的位置传感标记完成实时的位置反馈；电磁推杆(6)安装在滤光片轮基架(1)背部，与滤光片轮(5)上面的定位孔配合工作，用于制动和锁定；控制电路板(8)安装在滤光片轮基架(1)上，控制电路板(8)内嵌控制程序和驱动程序，接入主机后自动安装驱动和控制程序，即可使用。

【技术特征摘要】
1.一种具有电磁离合器及制动机构的电动滤光片轮，其特征是：包括滤光片轮基架(1)，
直流电机(2)，减速器(3)，电磁离合器(4)，滤光片轮(5)，电磁推杆(6)，位置传感器
(7)和控制电路板(8)；电磁离合器(4)安装在滤光片轮基架(1)上，电磁离合器(4)
的两端分别链接滤光片轮(5)和减速器(3)，减速器(3)配合直流电机(2)；位置传感器
(7)安装在滤光片轮基架(1)背部控制电路板(8)上，为滤光片轮(5)径向一字排列，
与滤光片轮(5)上的位置传感标记完成实时的位置反馈；电磁推杆(6)安装在滤光片轮基
架(1)背部，与滤光片轮(5)上面的定位孔配合工作，用于制动和锁定；控制电路板(8)
安装在滤光片轮基架(1)上，控制电路板(8)内嵌控制程序和驱动程序，接入主机后自动
安装驱动和控制程序，即可使用。
2.根据权利要求1所述的一种具有电磁离合器及制动机构的电动滤光片轮，其特征是：
电磁离合器作为动力输入和切断辅助机构。
3....

【专利技术属性】
技术研发人员：赖柏衡，杨平，许冰，董理治，王帅，杨康建，
申请(专利权)人：中国科学院光电技术研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51