扫描头光学自动调整机构制造技术

本发明专利技术涉及扫描仪中有关扫描头的光学自动调整装置（Ａｕｔｏ－ＯＭＡ），特别涉及一种扫描头光学自动调整机构，其特征在于：针对扫描头结构以及光学调整要求，在同一个基体构件上利用一个定位机构将扫描头整体定位，然后针对镜头和电荷耦合器两个调整对象分别设置一套（Ｌｅｎｓ）的自动调整机构和一套电荷耦合器（ＣＣＤ／Ｂ）的自动调整机构，建立一种具有快速、精确、自动特点的光学调整机构。该自动调整机构与ＰＣ（计算机）、ＰＬＣ（可编程逻辑控制器）以及相关软件相结合，可以使整个数据采集、分析、处理、控制、调整过程完全自动化，结果最佳化，从而取代现有手动调整方式。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及扫描仪中有关扫描头的光学自动调整装置(Auto-OMA)，特别涉及该光学自动调整装置中有关扫描头的光学自动调整机构，该机构包括镜头(Lens)的自动调整机构、电荷耦合器(CCD/B)的自动调整机构以及扫描头的自动定位机构等。
技术介绍
扫描头是扫描仪光电转换机构的核心，它主要由光头架(Chassis)、镜头(Lens)和电荷耦合器(CCD/B)等组成，装配时镜头插装在光头架的镜头孔中，电荷耦合器(CCD/B)安装在镜头成像位置上，从而构成光电扫描组件。扫描头的光学效果好坏不仅与各光学影像部件有关，而且与装配、调测等工艺有关。从某种程度上讲，扫描头装配后的光学调整非但不可缺少，而且相当重要，因为这种调整最直接的效果是发挥其最高光学性能。所谓OMA(Optical Mechanism Adjustment)为光学机构调整，它是扫描头制造过程中必须经过的一道测试调整工艺。对于扫描头来说，OMA操作主要目的是调整镜头(Lens)和电荷耦合器(CCD/B)光学位置，而实际操作中一般要分成三步，第一步是将扫描头定位；第二步是检测和调整镜头(Lens)相对电荷耦合器(CCD/B)的MTF(光学解晰度)值，使其达到最佳状态；第三步是检测和调整电荷耦合器(CCD/B)相对镜头的位置，即SER(水平方向偏差)和SKEW(竖直方向偏差及倾斜)。在第一步对扫描头的定位中，镜头(Lens)前向的定位架上设有一个光学测试板，该光学测试板上给出了一组有关光学调整的图形信息，并以此为基准，通过检测、比较来校正扫描头光学系统。在第二步镜头检测和调整中，由于镜头生产过程中最佳转角的位置已经标定，并且在组装时已基本到位，因此只要调整镜头的轴向位置即可达到目的。目前在研发和生产过程中对扫描头的光学机构检测和调整仍处于手工操作阶段，尚无专门的自动调整装置，作业人员只能借助光学调整治具和专门调测棒采用手动方式来完成。所谓光学调整治具其实是一种结构简单的定位机构，而调测棒是一种手工镜头位置调节工具。调整时通过人工观察电脑中OMA波形及显示的Pass或Fail信息来判断镜头或电荷耦合器是否到达最佳位置。在调整过程中镜头或电荷耦合器的状况由人工记忆，精确度、速度等全部由人工手动控制，最后以手工操作方式将移动镜头或电荷耦合器至人工所判断的最佳位置，然后固定，并存储数据。显而易见，对于扫描头这类精度很高的光学影像部件来说上述调整方式存在很多缺陷，归纳起来有以下几点1、调整精度不易控制。比如电荷耦合器调整中，目前SER公差范围为(-1，+1)、SKEW公差范围为(-0.4，+0.4)，其中心值为0，但实践证明手动调整工艺的CP及CPK(工艺能力分析指数)值并不理想；在镜头调整中，从理论上MTF值越高越好，而且各个区域的MTF值越平均越好，但采用调测棒手动调节时镜头前进、后退的进给量无法精确控制，经常出现多调或少调现象，很难使各个区域的MTF值达到最佳或相对平均状态。2、调整周期长，效率低。手动调整需将光学机构从相对偏离较远的位置上调整到合格范围内，因此导致调整的时间较长。3、对作业的熟练程度要求高，操作人员教育培训的时间较长。光学机构的调整速度会因作业人员的动作快慢和熟练程度的不同而产生很大差异，而且对一名新上线的作业人员的教育培训时间会很长。这些因素不仅对提高产品质量是不利的，而且企业的生产成本也相应增加。4、操作者因工作疲劳而发生错误的机率大。有鉴于此，为了满足生产线对扫描头快速、精确调整的需要，本专利技术提出了一种适合于机械化、自动化的扫描头光学自动调整机构。该自动调整机构与PC(计算机)、PLC(可编程逻辑控制器)以及相关软件相结合，可以使整个数据采集、分析、处理、控制、调整过程完全自动化，结果最佳化，从而取代现有手动调整方式，正真实现扫描头光学机构的自动、快速、精确调整。
技术实现思路
为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是一种扫描头光学自动调整机构，在一基体构件上同时设置一扫描头定位机构、一镜头调整机构和一电荷耦合器调整机构，其中所述扫描头定位机构相对基体固定，该机构由三维空间定位基准和压紧装置构成，所述三维空间定位基准由一个定位轴和两个不同方向的定位面组成，其中定位轴与扫描头的长轴孔对应配合，一个定位面与扫描头的滚动轮对应配合，限制其绕定位轴转动的自由度，另一个定位面与扫描头的端面对应配合限制其沿定位轴移动的自由度；压紧装置由气缸、油缸或弹性构件构成；所述镜头调整机构设在镜头的对应侧，该机构由平行于镜头轴向的调节机构、垂直于镜头轴向的推进机构和镜头的夹持机构空间叠加而成，其中调节机构由滑动机构与螺旋机构平行组合构成，螺旋机构与控制电机相连；推进机构由滑动机构与直线驱动机构平行组合构成；夹持机构与一个驱动装置连接，其夹持端对应镜头调测环设有一对夹爪；所述电荷耦合器调整机构设在电荷耦合器的对应侧，该机构由垂直于电荷耦合器的推进机构、相对电荷耦合器的横向调节机构、相对电荷耦合器的两套纵向调节机构和两套纵向夹持机构空间叠加而成，两套纵向夹持机构对应电荷耦合器的两端设置，并且分别与两套纵向调节机构连接，纵向调节机构与横向调节机构连接，横向调节机构与推进机构连接；所述推进机构由滑动机构与直线驱动机构平行组合构成；横向调节机构由滑动机构与螺旋机构平行组合构成，螺旋机构与控制电机相连；纵向调节机构由滑动机构与螺旋机构平行组合构成，螺旋机构与控制电机相连；纵向夹持机构与一个驱动装置连接，其夹持端对应电荷耦合器的上、下边设有一对夹爪。上述技术方案的有关内容和变化解释如下1、上述方案中，所述“基体”是指底座、支架、支座、座体、架体以及类似称谓的基础支承体。2、上述方案中，所述定位机构利用一个定位轴和两个不同方向的定位面对扫描头进行三维定位，其中，定位轴限制扫描头两个移动、两个转动共四个自由度；一个定位面限制扫描头绕定位轴转动的自由度，另一个定位面限制扫描头沿定位轴移动的自由度。3、上述方案中，关于扫描头的定位可以有两种方式，一是水平定位，二是垂直定位。所述水平定位是将扫描头定位机构水平布置，扫描头定位时处于倒置状态，压紧装置从底部向上实施压紧，压紧装置的作用端设有弹性构件。所述垂直定位是将扫描头定位机构垂直布置，扫描头定位时处于横置竖立状态，其中电荷耦合器朝上，压紧装置从一侧向上实施压紧，压紧装置的作用端设有弹性构件。4、上述方案中，电荷耦合器(CCD/B)外形一般为矩形电路板结构，该结构紧贴固定在光头架的后侧面上，工作时处于横置侧立状态，电路板中央设有光电耦合单元，四周为上、下边和左、右侧边。所述电荷耦合器调整机构中“横向调节机构”是相对电路板左、右方向上的位置调节机构；“纵向调节机构”是相对电路板上、下方向上的位置调节机构；“垂直”是相对电路板前、后方向。5、上述方案中，电荷耦合器调整机构的任务是调整电荷耦合器相对镜头有效区域位置，该机构由一个推进机构、一个横向调节机构、两套纵向调节机构和两套纵向夹持机构组成，以上机构整体由基体支承，机构之间通过过渡连接件叠加连接，具体是两套纵向夹持机构分别通过工作头与两套纵向调节机构，两套纵向调节机构通过联接座与横向调节机构，横向调节机构拖板与推进机构，推进机构支承在基体上。其中两套纵向夹持机构的任务是在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种扫描头光学自动调整机构，其特征在于：在一基体构件上同时设置一扫描头定位机构、一镜头调整机构和一电荷耦合器调整机构，其中：所述扫描头定位机构相对基体固定，该机构由三维空间定位基准和压紧装置构成，所述三维空间定位基准由一个定位轴和两个不 同方向的定位面组成，其中定位轴与扫描头的长轴孔对应配合，一个定位面与扫描头的滚动轮对应配合，限制其绕定位轴转动的自由度，另一个定位面与扫描头的端面对应配合限制其沿定位轴移动的自由度；压紧装置由气缸、油缸或弹性构件构成；所述镜头调整机构设 在镜头的对应侧，该机构由平行于镜头轴向的调节机构、垂直于镜头轴向的推进机构和镜头的夹持机构空间叠加而成，其中调节机构由滑动机构与螺旋机构平行组合构成，螺旋机构与控制电机相连；推进机构由滑动机构与直线驱动机构平行组合构成；夹持机构与一个驱动装置连接，其夹持端对应镜头调测环设有一对夹爪；所述电荷耦合器调整机构设在电荷耦合器的对应侧，该机构由垂直于电荷耦合器的推进机构、相对电荷耦合器的横向调节机构、相对电荷耦合器的两套纵向调节机构和两套纵向夹持机构空间叠加而成，两套纵向夹持机构 对应电荷耦合器的两端设置，并且分别与两套纵向调节机构连接，纵向调节机构与横向调节机构连接，横向调节机构与推进机构连接；所述推进机构由滑动机构与直线驱动机构平行组合构成；横向调节机构由滑动机构与螺旋机构平行组合构成，螺旋机构与控制电机相连；纵向调节机构由滑动机构与螺旋机构平行组合构成，螺旋机构与控制电机相连；纵向夹持机构与一个驱动装置连接，其夹持端对应电荷耦合器的上、下边设有一对夹爪。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：王远红，余陆青，
申请(专利权)人：力捷电脑中国有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]