一种高精度快速调焦装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种高精度快速调焦装置，包括：控制板、导轨、安装在所述导轨上并且可沿着所述导轨移动的镜组、用于采集所述镜组在所述导轨上的位置信息的光栅位移传感器、用于控制所述镜组在所述导轨上移动的音圈电机和用于锁定或解锁所述镜组在所述导轨上位置的电磁销，所述控制板第一端与所述光栅位移传感器电连接，所述控制板的第二端与所述音圈电机电连接，所述控制板的第三端与所述电磁销电连接。本实用新型专利技术采用音圈电机、光栅位移传感器相结合的方式，通过可靠的闭环控制，达到稳定的快速调焦，实现快响应、高精度的运动指标，可有效地提升了光学系统的动态技术指标。可有效地提升了光学系统的动态技术指标。可有效地提升了光学系统的动态技术指标。

【技术实现步骤摘要】
一种高精度快速调焦装置


[0001]本技术属于光电探测
，更具体地，涉及一种高精度快速调焦装置。

技术介绍

[0002]相机为获得高清晰度的图像，在摄像时，目标应准确地成像在CCD或胶片的感光面上。由于目标是高速运动的，会造成相机的离焦现象，影响成像质量。为了保证成像质量，需要在相机系统中加入调焦机构，以修正这种离焦。调焦机构的调焦量是根据实时的目标距离确定的，从而使相机能得到高清晰度的目标图像。
[0003]而当成像目标运动频率高、速度快时，对调焦机构响应速度、精度有着更高的要求。通常调焦机构的执行机构采用蜗轮蜗杆传动驱动丝杠运动方式，或者步进电机驱动丝杠运动方式，存在以下的问题和缺陷：往往很难使调焦机构的稳定性、快速性和准确性达到要求。因此，需要开发一种新型的调焦机构。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本技术提供了一种高精度快速调焦装置，采用音圈电机、光栅位移传感器相结合的方式，通过可靠的闭环控制，达到稳定的快速调焦，实现快响应、高精度的运动指标，可有效地提升了光学系统的动态技术指标。
[0005]为实现上述目的，本技术提供了一种高精度快速调焦装置，包括：控制板、导轨、安装在所述导轨上并且可沿着所述导轨移动的镜组、用于采集所述镜组在所述导轨上的位置信息的光栅位移传感器、用于控制所述镜组在所述导轨上移动的音圈电机和用于锁定或解锁所述镜组在所述导轨上位置的电磁销，所述控制板第一端与所述光栅位移传感器电连接，所述控制板的第二端与所述音圈电机电连接，所述控制板的第三端与所述电磁销电连接。
[0006]优选的，所述控制板包括数字信号处理模块、可编程逻辑器件模块、第一通信模块、第二通信模块、第一光电隔离电路、功率放大器、第二光电隔离电路、继电器和时钟模块，所述数字信号处理模块的第一端与所述第一通信模块电连接，所述数字信号处理模块的第二端与所述可编程逻辑器件模块的第一端电连接，所述可编程逻辑器件模块的第二端与所述第二通信模块的第一端电连接，所述可编程逻辑器件模块的第三端与所述第一光电隔离电路的第一端电连接，所述可编程逻辑器件模块的第四端与所述第二光电隔离电路的第一端电连接，所述可编程逻辑器件模块的第五端与所述时钟模块电连接，所述第一光电隔离电路的第二端与所述功率放大器的第一端电连接，所述第二光电隔离电路的第二端与所述继电器的第一端电连接，所述功率放大器的第二端与所述音圈电机电连接，所述继电器的第二端与所述电磁销电连接，所述第二通信模块的第二端与所述光栅位移传感器电连接。
[0007]优选的，所述第一通信模块为RS422通信电路。
[0008]优选的，所述第二通信模块为485差分电路。
[0009]优选的，所述控制板还包括电源模块。
[0010]优选的，所述光栅位移传感器包括标尺光栅和光栅读数头。
[0011]总体而言，本技术与现有技术相比，具有有益效果：采用音圈电机、光栅位移传感器相结合的方式，通过可靠的闭环控制，达到稳定的快速调焦，实现快响应、高精度的运动指标，可有效地提升了光学系统的动态技术指标，并且还采用了电磁销，来防止镜组相互碰撞导致的损坏。
附图说明
[0012]图1是本技术实施例的高精度快速调焦装置的结构示意图。
具体实施方式
[0013]为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。此外，下面所描述的本技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0014]如图1所示，本技术的一种高精度快速调焦装置，包括：控制板、导轨、安装在导轨上并且可沿着导轨移动的镜组、用于采集镜组在导轨上的位置信息的光栅位移传感器、用于控制镜组在导轨上移动的音圈电机和用于锁定或解锁镜组在导轨上位置的电磁销，控制板第一端与光栅位移传感器电连接，控制板的第二端与音圈电机电连接，控制板的第三端与电磁销电连接。
[0015]音圈电机是一种将电信号转换成直线位移的直流伺服电机，它基于安培力原理，即，通电线圈放在磁场中产生力，力的大小与施加在线圈上的电流成正比。音圈电机在理论上有无限分辨率、无滞后、高响应、高加速度、高速度、体积小且力特性好、控制方便等一系列优点，使它更适用于要求高加速度、高频激励、快速和高精度定位的控制系统中。根据负载质量(2kg)估算电机峰值力需大于为30N，行程为55mm，音圈电机优选为美国BEI公司直线式音圈电机LA23
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000A，其性能指标如下：
[0016]a)峰值电压：38.9V；
[0017]b)峰值电流：10.81A；
[0018]c)力常数：8.22N/A；
[0019]d)反电动势常数：8.22V/M/Sec
[0020]d)直流电阻：3.6Ω；
[0021]e)电枢电感：3.6mH；
[0022]f)峰值出力：大于等于88.9N；
[0023]g)连续出力：27.1N。
[0024]h)电气时间常数：1ms；
[0025]i)机械时间常数：18.1ms；
[0026]g)最大行程：57.3mm；
[0027]k)线圈组质量：340g。
[0028]光栅位移传感器是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置。光栅位移传感器具
体由标尺光栅和光栅读数头两部分组成，具有测量精度高、测量范围大、响应速度快以及环境适应性强等突出优点，广泛应用于工程测量中，在快速自动调焦系统中，光栅位移传感器用于进行实时测量镜组的位移，以实现快速自动调焦系统焦距的精确闭环控制。因此，光栅位移传感器的性能直接决定了快速自动调焦系统的整体性能。光栅位移传感器优选采用英国雷尼绍公司生产的型号为RL26BAE005D10F光栅位移传感器，主要性能指标如下：
[0029]a)量程：80mm；
[0030]b)分辨率：5nm；
[0031]c)精度:
±
1um@20℃；
[0032]d)输入电压：+5V；
[0033]e)数据长度：26位。
[0034]通过使用无摩擦的大位移音圈电机和导轨的相互配合实现大范围运动，利于高精度光栅位移传感器得到的调焦机构的位置信息，可实现调焦机构快速响应的高精度闭环控制。
[0035]优选的，控制板包括数字信号处理模块(DSP)、可编程逻辑器件模块(CPLD)、第一通信模块、第二通信模块、第一光电隔离电路、功率放大器、第二光电隔离电路、继电器和时钟模块，数字信号处理模块的第一端与第一通信模块电连接，数字信号处理模块的第二端与可编程逻辑器件模块的第一端电连接，可编程逻辑器件模块的第二端与第二通信模块的第一端电连接，可编程逻辑器件模块的第三端与第一光电隔离电路的第一端电连接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高精度快速调焦装置，其特征在于，包括：控制板、导轨、安装在所述导轨上并且可沿着所述导轨移动的镜组、用于采集所述镜组在所述导轨上的位置信息的光栅位移传感器、用于控制所述镜组在所述导轨上移动的音圈电机和用于锁定或解锁所述镜组在所述导轨上位置的电磁销，所述控制板第一端与所述光栅位移传感器电连接，所述控制板的第二端与所述音圈电机电连接，所述控制板的第三端与所述电磁销电连接。2.如权利要求1所述的一种高精度快速调焦装置，其特征在于，所述控制板包括数字信号处理模块、可编程逻辑器件模块、第一通信模块、第二通信模块、第一光电隔离电路、功率放大器、第二光电隔离电路、继电器和时钟模块，所述数字信号处理模块的第一端与所述第一通信模块电连接，所述数字信号处理模块的第二端与所述可编程逻辑器件模块的第一端电连接，所述可编程逻辑器件模块的第二端与所述第二通信模块的第一端电连接，所述可编程逻辑器件模块的第三端...

【专利技术属性】
技术研发人员：张超，赵永峰，董浩，
申请(专利权)人：湖北三江航天险峰电子信息有限公司，
类型：新型
国别省市：