一种仿生柔性移动式光学成像装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种仿生柔性移动式光学成像装置，包括仿生柔性光学装置、旋转机构及移动底盘。仿生柔性光学装置利用柔性透镜、光学液体、玻璃透镜作为主要屈光介质，在成像过程中，超声波直线电机通过活塞挤压液体使柔性透镜的外表面发生形变，进而改变柔性透镜的焦距，协同调节两块柔性透镜的焦距即可实现装置的连续聚焦调节。旋转机构和移动底盘，具有相机姿态控制和运动控制功能，可实现整个装置多方位、多角度的观测。本发明专利技术具有结构紧凑小巧、光轴稳定、观测范围大、可双轴旋转移动的特点，可应用于各种现代光学成像装置中。

【技术实现步骤摘要】
一种仿生柔性移动式光学成像装置
本专利技术涉及仿生视觉成像装置，尤其是涉及一种仿生柔性移动式光学成像装置。
技术介绍
随着技术的发展与进步，人们对视觉成像设备的集成化、便携性和调焦能力的要求越来越高。近些年，新型可调透镜受到国内外研究者的广泛关注。现有技术中的可调透镜大多存在观测范围小、适应性与灵活度不足等问题，以电润湿型可调透镜为例，虽然调节过程中可以实现连续、大倍率的光学调节，但是光轴的稳定性、响应速度却不够高；而传统玻璃透镜组通过调节透镜组间距实现焦距调节，成像质量较高，但调节机构复杂、装置的整体尺寸也难以满足集成化的需要。另外，现有可调透镜基本上都是固定式，虽然保证了成像的稳定性，但是限制了成像装置的观测范围，也无法做到多方位、多角度的观测，使得整体装置的适应性和灵活度不够高，在使用过程中具有一定的局限性。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术拟解决的技术问题是，提供一种仿生柔性移动式光学成像装置。本专利技术采用的技术方案是：一种仿生柔性移动式光学成像装置，该装置包括仿生柔性光学装置、旋转机构和移动底盘；所述第一柔性透镜和第二柔性透镜具有相同的结构，均包括薄膜、光学液体和刚体透镜层；第一柔性透镜、第二柔性透镜和双胶合玻璃透镜从左往右依次同轴固定于透镜支撑体的凹槽内；所述的类球机外壳内有两根细长的管道；所述的第一柔性透镜、第二柔性透镜上有与管道相对应的通孔；第一超声波直线电机和第二超声波直线电机安装于类球机外壳两个管道内；光学液体在第一活塞和第二活塞的挤压下，可在类球机外壳管道和通孔内流动；当第一活塞在第一超声波直线电机的推动下挤压光学液体时，第一柔性透镜表面在光学液体的推动下可发生形变，进而引起焦距变化；当第二活塞在第二超声波直线电机的推动下挤压第二柔性透镜内部的光学液体时，可改变第二柔性透镜的焦距；所述的类球机外壳位于旋转机构上方；类球机外壳侧面与3个两轴推杆的第一下固定环相连；CCD模块与直线电机通过连接板连接，安装在类球机外壳的最右侧；在直线电机工作时，连接板和CCD模块一起在导轨上运动；所述旋转机构包括三个结构相同的两轴推杆、旋转平台、上盖、第一法兰盘、圆形压片、小齿轮、微调电机、微调电机固定架、连接片、旋转盘、4个铜柱、蜗杆、2个蜗杆轴承、第一联轴器、蜗杆电机固定架、蜗杆电机、2个蜗杆轴承座、涡轮、底板、涡轮轴承座、涡轮轴承、涡轮中心轴、第二联轴器、转台中心轴、第二法兰盘和大齿轮；所述的三个两轴推杆位于旋转机构的顶部，固定于旋转平台上方；第一法兰盘固定于旋转平台下方；圆形压片、大齿轮、第二法兰盘、连接片依次固定于第一法兰盘下方；旋转盘内圈固定于连接片下方；旋转盘外圈通过均匀分布的4个铜柱固定在底板上；转台中心轴上端依次穿过旋转盘、连接片和第二法兰盘并与大齿轮连接，转台中心轴下端与第二联轴器连接；涡轮中心轴上端穿过涡轮与第二联轴器连接，涡轮中心轴下端通过涡轮轴承与涡轮轴承座连接；涡轮轴承座固定在底板上；蜗杆与2个蜗杆轴承连接并固定在2个蜗杆轴承座上；2个蜗杆轴承座固定在底板上，并等距分布在蜗杆两侧；蜗杆电机通过第一联轴器与蜗杆连接，并固定蜗杆电机固定架上；蜗杆电机固定架固定在底板上；微调电机通过微调电机固定架固定在连接片上，微调电机连接小齿轮，小齿轮与大齿轮啮合；所述上盖依次覆盖第一法兰盘、圆形压片、大齿轮、小齿轮、微调电机、微调电机固定架和第二法兰盘，并固定在连接片上方；所述底板固定在移动底盘上。进一步地，3个两轴推杆具有相同结构，均包括第一下固定环、第二下固定环、第一球铰链、第二球铰链、第一上固定环、第二上固定环、第一连接杆、前推杆、后推杆、第二连接杆；第一下固定环一端与仿生柔性光学装置连接，另一端与第一上固定环固定；第一球铰链安装在第一上固定环和第一下固定环形成的球型空间中，组合成转动副；第一球铰链通过第一连接杆与前推杆连接；前推杆的末尾与后推杆连接；后推杆通过第二连接杆与第二球铰链连接，且第二球铰链与第二上固定环和第二下固定环组成的球型基座形成转动副；第二上固定环和第二下固定环固定连接；第二下固定环固定在旋转平台上方；进一步地，所述的前推杆采用电子型电活性聚合物材料，在电压作用下产生物理形变。进一步地，第一柔性透镜中的光学液体的折射率Ng满足条件：1.15<Ng<1.86。进一步地，所述移动底盘位于旋转机构的底板的下方，包括不少于4个用于移动的麦克纳姆轮，所述麦克纳姆轮通过编码电机驱动；所述移动底盘还包括编码电机固定架；编码电机固定架固定在底板的四个角上；编码电机与编码电机固定架固定；麦克纳姆轮通过法兰与各自编码电机连接。进一步地，所述仿生柔性移动式光学成像装置有遥控和自动导航两种模式；移动底盘的遥控模式由无线通讯实现，其巡航路线可由使用者根据需求设定；在开启自动导航模式后，移动底盘中的编码电机会自动记录所经过的路线，保存后，该次巡航路线就可启用。本专利技术与
技术介绍
相比，具有的有益效果是：1、本专利技术利用超声波直线电机推动活塞挤压液体，从而使柔性透镜发生形变，声波的控制具有高稳定性和精确性，有利于精密控制柔性透镜的表面形变，使得成像模块的聚焦更加清晰，并可提高光学装置的调节能力，实现整个装置的集成化与通用性。2、本专利技术利用柔性透镜、双胶合玻璃透镜作为主要屈光介质，组成多层复合式柔性可调透镜，提供更多的光学设计自由度，改善可调透镜的光学稳定性和成像质量；通过调节单个柔性透镜的表面曲率，可实现任意设计范围内透镜焦距的精确控制，协同控制两个柔性透镜的表面形状，所述的成像模块可灵活的实现大范围连续的焦距调节。3、本专利技术利用人工肌肉材料设计两轴推杆，通过三个两轴推杆形成并联旋转结构，利用麦克纳姆轮设计全向移动机构，可灵活控制成像模块的旋转运动和大范围的全向移动，提高成像装置的可视范围与操控性，实现整个装置多方位、多角度的观测，具有较好的灵活性与适应性。4、本专利技术具有结构紧凑小巧、光轴稳定、观测范围大、可双轴旋转和移动的优点，可广泛应用于各种现代光学成像装置。附图说明图1是仿生柔性移动式光学成像装置的结构图；图2是仿生柔性光学装置剖视图；图3是柔性透镜结构剖视图；图4是旋转机构爆炸图；图5是旋转机构示意图；图6是两轴推杆结构示意图；图7是两轴推杆的上固定环示意图；图8是两轴推杆的下固定环示意图；图9是两轴推杆的第一连接杆示意图；图10是两轴推杆的第二连接杆示意图；图11是移动底盘结构图；图12是仿生柔性光学装置结构示意图。图中：1、仿生柔性光学装置，2、旋转机构，3、移动底盘，101、第一柔性透镜，101-2、第二柔性透镜，1011、薄膜，1012、光学液体，1013、刚体透镜层，1014、通孔，102、双胶合玻璃透镜，103、CCD模块，104、第一超声波直线电机，104-2、第二超声波直线电机，105、类球机外壳，106、第一活塞，106-2、第二活塞，107、直线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种仿生柔性移动式光学成像装置，其特征在于：该装置包括仿生柔性光学装置(1)、旋转机构(2)和移动底盘(3)；/n所述的仿生柔性光学装置(1)，包括第一柔性透镜(101)、第二柔性透镜(101-2)、双胶合玻璃透镜(102)、CCD模块(103)、第一超声波直线电机(104)、第二超声波直线电机(104-2)、类球机外壳(105)、第一活塞(106)、第二活塞(106-2)、直线电机(107)、透镜支撑体(108)、连接板(109)和导轨(110)；所述第一柔性透镜(101)和第二柔性透镜(101-2)具有相同的结构，均包括薄膜(1011)、光学液体(1012)和刚体透镜层(1013)；第一柔性透镜(101)、第二柔性透镜(101-2)和双胶合玻璃透镜(102)从左往右依次同轴固定于透镜支撑体(108)的凹槽内；所述的类球机外壳(105)内有两根细长的管道；所述的第一柔性透镜(101)、第二柔性透镜(101-2)上有与管道相对应的通孔(1014)；第一超声波直线电机(104)和第二超声波直线电机(104-2)安装于类球机外壳(105)两个管道内；光学液体(1012)在第一活塞(106)和第二活塞(106-2)的挤压下，可在类球机外壳(105)管道和通孔(1014)内流动；/n当第一活塞(106)在第一超声波直线电机(104)的推动下挤压光学液体(1012)时，第一柔性透镜(101)表面在光学液体(1012)的推动下可发生形变，进而引起焦距变化；当第二活塞(106-2)在第二超声波直线电机(104-2)的推动下挤压第二柔性透镜(101-2)内部的光学液体时，可改变第二柔性透镜(101-2)的焦距；/n所述的类球机外壳(105)位于旋转机构(2)上方；类球机外壳(105)侧面与3个两轴推杆(201)的第一下固定环(2011)相连；CCD模块(103)与直线电机(107)通过连接板(109)连接，安装在类球机外壳(105)的最右侧；在直线电机(107)工作时，连接板(109)和CCD模块(103)一起在导轨(110)上运动；/n所述旋转机构(2)包括三个结构相同的两轴推杆(201)、旋转平台(202)、上盖(203)、第一法兰盘(204)、圆形压片(205)、小齿轮(206)、微调电机(207)、微调电机固定架(208)、连接片(209)、旋转盘(210)、4个铜柱(211)、蜗杆(212)、2个蜗杆轴承(213)、第一联轴器(214)、蜗杆电机固定架(215)、蜗杆电机(216)、2个蜗杆轴承座(217)、涡轮(218)、底板(219)、涡轮轴承座(220)、涡轮轴承(221)、涡轮中心轴(222)、第二联轴器(223)、转台中心轴(224)、第二法兰盘(225)和大齿轮(226)；/n所述的三个两轴推杆(201)位于旋转机构(2)的顶部，固定于旋转平台(202)上方；第一法兰盘(204)固定于旋转平台(202)下方；圆形压片(205)、大齿轮(228)、第二法兰盘(225)、连接片(209)依次固定于第一法兰盘(204)下方；旋转盘(210)内圈固定于连接片(209)下方；旋转盘(210)外圈通过均匀分布的4个铜柱(211)固定在底板(219)上；转台中心轴(224)上端依次穿过旋转盘(210)、连接片(209)和第二法兰盘(225)并与大齿轮(226)连接，转台中心轴(224)下端与第二联轴器(223)连接；涡轮中心轴(222)上端穿过涡轮(218)与第二联轴器(223)连接，涡轮中心轴(222)下端通过涡轮轴承(221)与涡轮轴承座(220)连接；涡轮轴承座(220)固定在底板(219)上；蜗杆(212)与2个蜗杆轴承(213)连接并固定在2个蜗杆轴承座(217)上；2个蜗杆轴承座(217)固定在底板(219)上，并等距分布在蜗杆(212)两侧；蜗杆电机(216)通过第一联轴器(214)与蜗杆(212)连接，并固定在蜗杆电机固定架(215)上；蜗杆电机固定架(215)固定在底板(219)上；微调电机(207)通过微调电机固定架(208)固定在连接片(209)上，微调电机(207)连接小齿轮(206)，小齿轮(206)与大齿轮(226)啮合；所述上盖(203)依次覆盖第一法兰盘(204)、圆形压片(205)、大齿轮(226)、小齿轮(206)、微调电机(207)、微调电机固定架(208)和第二法兰盘(225)，并固定在连接片(209)上方；所述底板(219)固定在移动底盘(3)上。/n...

【技术特征摘要】
1.一种仿生柔性移动式光学成像装置，其特征在于：该装置包括仿生柔性光学装置(1)、旋转机构(2)和移动底盘(3)；
所述的仿生柔性光学装置(1)，包括第一柔性透镜(101)、第二柔性透镜(101-2)、双胶合玻璃透镜(102)、CCD模块(103)、第一超声波直线电机(104)、第二超声波直线电机(104-2)、类球机外壳(105)、第一活塞(106)、第二活塞(106-2)、直线电机(107)、透镜支撑体(108)、连接板(109)和导轨(110)；所述第一柔性透镜(101)和第二柔性透镜(101-2)具有相同的结构，均包括薄膜(1011)、光学液体(1012)和刚体透镜层(1013)；第一柔性透镜(101)、第二柔性透镜(101-2)和双胶合玻璃透镜(102)从左往右依次同轴固定于透镜支撑体(108)的凹槽内；所述的类球机外壳(105)内有两根细长的管道；所述的第一柔性透镜(101)、第二柔性透镜(101-2)上有与管道相对应的通孔(1014)；第一超声波直线电机(104)和第二超声波直线电机(104-2)安装于类球机外壳(105)两个管道内；光学液体(1012)在第一活塞(106)和第二活塞(106-2)的挤压下，可在类球机外壳(105)管道和通孔(1014)内流动；
当第一活塞(106)在第一超声波直线电机(104)的推动下挤压光学液体(1012)时，第一柔性透镜(101)表面在光学液体(1012)的推动下可发生形变，进而引起焦距变化；当第二活塞(106-2)在第二超声波直线电机(104-2)的推动下挤压第二柔性透镜(101-2)内部的光学液体时，可改变第二柔性透镜(101-2)的焦距；
所述的类球机外壳(105)位于旋转机构(2)上方；类球机外壳(105)侧面与3个两轴推杆(201)的第一下固定环(2011)相连；CCD模块(103)与直线电机(107)通过连接板(109)连接，安装在类球机外壳(105)的最右侧；在直线电机(107)工作时，连接板(109)和CCD模块(103)一起在导轨(110)上运动；
所述旋转机构(2)包括三个结构相同的两轴推杆(201)、旋转平台(202)、上盖(203)、第一法兰盘(204)、圆形压片(205)、小齿轮(206)、微调电机(207)、微调电机固定架(208)、连接片(209)、旋转盘(210)、4个铜柱(211)、蜗杆(212)、2个蜗杆轴承(213)、第一联轴器(214)、蜗杆电机固定架(215)、蜗杆电机(216)、2个蜗杆轴承座(217)、涡轮(218)、底板(219)、涡轮轴承座(220)、涡轮轴承(221)、涡轮中心轴(222)、第二联轴器(223)、转台中心轴(224)、第二法兰盘(225)和大齿轮(226)；
所述的三个两轴推杆(201)位于旋转机构(2)的顶部，固定于旋转平台(202)上方；第一法兰盘(204)固定于旋转平台(202)下方；圆形压片(205)、大齿轮(228)、第二法兰盘(225)、连接片(209)依次固定于第一法兰盘(204)下方；旋转盘(210)内圈固定于连接片(209)下方；旋转盘(210)外圈通过均匀分布的4个铜柱(211)固定在底板(219)上；转台中心轴(224)上端依次穿过旋转盘(210)、连接片(209)和第二法兰盘(225)并与大齿轮(226)连接，转台中心轴(224)下端与第二联轴器(223)连接；涡轮中心轴(222)上端穿过涡轮(218)与第二联轴器(223)连接，涡轮中心轴(22...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁丹，鲁晟燚，周宇，梁冬泰，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33