一种物镜和相机在垂直方向的高频高精调焦机构制造技术

本发明专利技术公开了一种物镜和相机在垂直方向的高频高精调焦机构，包括Z轴基座组件上，Z轴基座组件上设有Z轴升降粗调组件，Z轴升降粗调组件上设有Z轴悬臂组件，Z轴悬臂组件上设有物镜调平组件，Z轴悬臂组件的相机组件避让孔中通过物镜调平组件设有扫描相机组件和Z轴升降精调组件，Z轴升降精调组件的底部设有物镜轮组件。本发明专利技术可自动进行焦距的粗调和精调，操作简便，且精调组件的负载能力强，位移频率快，步进精确，不仅可以同时带动5个物镜升降，而且在大负载的情况下，还能确保物镜在一定范围内实现纳米级的防抖动精确位移，保证了成像效果，满足了配备有多个物镜且调焦精度要求较高的电子显微镜的使用需求。

【技术实现步骤摘要】
一种物镜和相机在垂直方向的高频高精调焦机构
本专利技术涉及机器视觉成像或电镜扫描
，具体涉及一种物镜和相机在垂直方向的高频高精调焦机构。
技术介绍
在机器视觉成像或电镜扫描领域中，焦距的调整通基本都是通过调节物镜和相机在垂直方向的高度来实现的。现有的物镜和相机调焦机构大多都存在机构复杂，体积较大，位移速度慢，精确度不高，成像效果差等问题，从而导致检测结果准确度不高，这也是一直困扰机器视觉成像或电镜扫描行业的问题之一。目前，市面上虽然也出现了一些可以实现高频高精位移的物镜和相机调焦机构，但其明显的缺点就是物镜轮的负载能力较差，且不能偏心承重。因此为了确保能够高频高精的调焦，物镜轮上通常只能配备单物镜或双物镜。这就使得在样本检测时，需要工作人员频繁手动更换物镜来完成作业，操作较为繁琐，检测效率低下。
技术实现思路
针对现有技术存在的缺陷，本专利技术提供了一种物镜和相机在垂直方向的高频高精调焦机构，在增大物镜轮负载能力的同时，确保物镜依旧能在有效距离内实现高频高精的位移。为解决上述技术问题，实现上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现：一种物镜和相机在垂直方向的高频高精调焦机构，包括Z轴基座组件、Z轴升降粗调组件、Z轴悬臂组件、Z轴升降精调组件、扫描相机组件、物镜调平组件和物镜轮组件；所述Z轴悬臂组件通过所述Z轴升降粗调组件可升降地安装在所述Z轴基座组件上，所述物镜调平组件设置在所述Z轴悬臂组件的上表面，所述扫描相机组件通过所述物镜调平组件平行度可调地设置在所述Z轴悬臂组件的相机组件避让孔中；所述Z轴升降精调组件由Z轴升降精调组件安装板、笔型压电陶瓷堆位移装置、笔型压电陶瓷堆位移装置吊架、物镜轮安装支架和Z轴升降精调直线滑轨组成，所述Z轴升降精调组件安装板通过所述物镜调平组件竖直地设置在所述Z轴悬臂组件的相机组件避让孔中，所述物镜轮安装支架通过所述Z轴升降精调直线滑轨可升降地安装在所述Z轴升降精调组件安装板的前表面，所述笔型压电陶瓷堆位移装置吊架固定在所述Z轴升降精调组件安装板的顶部，所述笔型压电陶瓷堆位移装置的顶端与所述笔型压电陶瓷堆位移装置吊架固定连接，所述笔型压电陶瓷堆位移装置的底端与所述物镜轮安装支架固定连接；所述物镜轮组件由物镜轮、物镜轮旋转件、物镜轮旋转驱动电机、物镜轮旋转驱动电机连接板、物镜轮旋转同步带轮和物镜组成，所述物镜轮通过所述物镜轮旋转件可转动地设置在所述物镜轮安装支架的底部，所述物镜轮上设置有1-5个所述物镜，所述物镜轮旋转驱动电机连接板的一端与所述物镜轮旋转件固定连接，所述物镜轮旋转驱动电机连接板的另一端与所述物镜轮旋转驱动电机固定连接，所述物镜轮旋转驱动电机通过所述物镜轮旋转驱动电机连接板设置在所述物镜轮的一侧，且所述物镜轮旋转驱动电机通过所述物镜轮旋转同步带轮与所述物镜轮传动连接，所述物镜通过所述物镜轮的转动实现在所述扫描相机组件的镜头下方的切换。进一步的，所述Z轴升降粗调组件由Z轴升降粗调步进电机、电机安装支架、滚珠丝杠、滚珠丝杠安装板、Z轴升降粗调直线滑轨和Z轴悬臂组件安装板组成，所述滚珠丝杠安装板固定在所述Z轴基座组件的立板上，所述滚珠丝杠竖直地设置在所述滚珠丝杠安装板前表面的中部，两条所述Z轴升降粗调直线滑轨分别竖直地设置在所述滚珠丝杠安装板前表面的左右两侧，所述Z轴升降粗调步进电机通过所述电机安装支架设置在所述滚珠丝杠安装板的顶端，且所述Z轴升降粗调步进电机与所述滚珠丝杠的顶端传动连接，所述的Z轴悬臂组件安装板后表面同时与所述滚珠丝杠上的螺母以及两条所述Z轴升降粗调直线滑轨上的滑块固定连接。进一步的，所述笔型压电陶瓷堆位移装置包括抗压筒、压电陶瓷堆栈、上边盖帽、下螺帽、受力螺母、受力螺母转接件和弹簧；所述抗压筒呈直管状，所述压电陶瓷堆栈呈杆状或棍状，所述压电陶瓷堆栈长度可变地设置在所述抗压筒中，所述上边盖帽设置在所述抗压筒的顶部端口，且所述上边盖帽的内侧面与所述压电陶瓷堆栈的顶部固定连接，所述下螺帽设置在所述抗压筒的底部端口，所述受力螺母可伸缩的设置在所述下螺帽中，所述受力螺母的输出端位于所述抗压筒的外部，所述受力螺母的输入端位于所述抗压筒的内部；所述受力螺母转接件和所述弹簧均设置在所述抗压筒的内部，其中，所述受力螺母转接件的上端与所述压电陶瓷堆栈的底部固定连接，所述受力螺母转接件的下端与所述受力螺母的输入端固定连接，所述弹簧的上端与所述受力螺母转接件的下端接触，所述弹簧的下端与所述下螺帽的内壁底面接触。进一步的，所述笔型压电陶瓷堆位移装置的位移频率为600Hz/s，有效位移距离为110μm，步进精度为0.1μm，最大负载力为400N。进一步的，所述笔型压电陶瓷堆位移装置的驱动电压范围为0-150V，且150V的阻力为1000N。进一步的，所述压电陶瓷堆栈的尺寸为5.2mm×7.1mm×100mm。进一步的，所述弹簧为多个串联在一起的碟形弹簧。进一步的，所述弹簧为4个串联的碟形弹簧。进一步的，所述物镜调平组件由相机组件安装板、调平压块、压紧螺丝、高度固定件和两个高度调节件组成，所述相机组件安装板的中部设置有用于安装所述Z轴升降精调组件和避让所述扫描相机组件的镂空结构，所述相机组件安装板的边框上设计有原点、第一支点和第二支点，所述原点与所述第一支点、所述第二支点在所述相机组件安装板的平面上构成一个三角形，所述调平压块呈C型结构，所述调平压块与所述相机组件安装板的上表面固定连接，且所述调平压块位于所述原点与所述第一支点、所述第二支点所构成的三角形内；所述高度固定件设置在所述原点处，两个所述高度调节件分别设置在所述第一支点和所述第二支点处，所述压紧螺丝设置在所述调平压块上，所述相机组件安装板通过所述高度固定件和两个所述高度调节件水平度可调地设置在所述Z轴悬臂组件的上表面，并通过所述压紧螺丝锁紧固定。进一步的，所述高度固定件为钢珠，两个所述高度调节件均为顶丝，所述钢珠嵌设在所述相机组件安装板下表面的所述原点对应处与所述Z轴悬臂组件上表面的所述原点对应处之间，两个所述顶丝分别设置在所述调平压块上的所述第一支点和所述第二支点对应处，且两个所述顶丝均向下穿过所述相机组件安装板后与所述Z轴悬臂组件的上表面接触。进一步的，所述第一支点、所述第二支点尽可能的靠近所述相机组件安装板的边框外缘。进一步的，所述扫描相机组件由扫描相机、扫描相机安装支架和扫描相机限位板组成，所述扫描相机通过所述扫描相机安装支架镜头朝下地设置在所述相机调平组件的所述相机组件安装板中部镂空结构中，所述扫描相机限位板设置在所述相机组件安装板的前部上表面，所述扫描相机限位板与所述笔型压电陶瓷堆位移装置吊架在前后两侧对所述扫描相机起到进一步限位作用。进一步的，所述物镜分为干物镜和湿物镜。进一步的，所述物镜轮安装支架上设置有一根竖直向下的弹性加油嘴，所述物镜轮的外缘设置有一圈用于调节所述弹性加油嘴与所述物镜之间位置关系的凸轮板，所述凸轮板由外凸弧边和内凹弧边组成，所述外凸弧边的位置与所述干物镜的位置相对应，所述内凹弧边的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种物镜和相机在垂直方向的高频高精调焦机构，其特征在于：包括Z轴基座组件(1)、Z轴升降粗调组件(2)、Z轴悬臂组件(3)、Z轴升降精调组件(4)、扫描相机组件(5)、物镜调平组件(6)和物镜轮组件(7)；所述Z轴悬臂组件(3)通过所述Z轴升降粗调组件(2)可升降地安装在所述Z轴基座组件(1)上，所述物镜调平组件(6)设置在所述Z轴悬臂组件(3)的上表面，所述扫描相机组件(5)通过所述物镜调平组件(6)平行度可调地设置在所述Z轴悬臂组件(3)的相机组件避让孔中；/n所述Z轴升降精调组件(4)由Z轴升降精调组件安装板(401)、笔型压电陶瓷堆位移装置(402)、笔型压电陶瓷堆位移装置吊架(403)、物镜轮安装支架(404)和Z轴升降精调直线滑轨组成，所述Z轴升降精调组件安装板(401)通过所述物镜调平组件(6)竖直地设置在所述Z轴悬臂组件(3)的相机组件避让孔中，所述物镜轮安装支架(404)通过所述Z轴升降精调直线滑轨可升降地安装在所述Z轴升降精调组件安装板(401)的前表面，所述笔型压电陶瓷堆位移装置吊架(403)固定在所述Z轴升降精调组件安装板(401)的顶部，所述笔型压电陶瓷堆位移装置(402)的顶端与所述笔型压电陶瓷堆位移装置吊架(403)固定连接，所述笔型压电陶瓷堆位移装置(402)的底端与所述物镜轮安装支架(404)固定连接；/n所述物镜轮组件(7)由物镜轮(701)、物镜轮旋转件(702)、物镜轮旋转驱动电机(703)、物镜轮旋转驱动电机连接板(704)、物镜轮旋转同步带轮(705)和物镜(706)组成，所述物镜轮(701)通过所述物镜轮旋转件(702)可转动地设置在所述物镜轮安装支架(404)的底部，所述物镜轮(701)上设置有1-5个所述物镜(706)，所述物镜轮旋转驱动电机连接板(704)的一端与所述物镜轮旋转件(702)固定连接，所述物镜轮旋转驱动电机连接板(704)的另一端与所述物镜轮旋转驱动电机(703)固定连接，所述物镜轮旋转驱动电机(703)通过所述物镜轮旋转驱动电机连接板(704)设置在所述物镜轮(701)的一侧，且所述物镜轮旋转驱动电机(703)通过所述物镜轮旋转同步带轮(705)与所述物镜轮(701)传动连接，所述物镜(706)通过所述物镜轮(701)的转动实现在所述扫描相机组件(5)的镜头下方的切换。/n...

【技术特征摘要】
1.一种物镜和相机在垂直方向的高频高精调焦机构，其特征在于：包括Z轴基座组件(1)、Z轴升降粗调组件(2)、Z轴悬臂组件(3)、Z轴升降精调组件(4)、扫描相机组件(5)、物镜调平组件(6)和物镜轮组件(7)；所述Z轴悬臂组件(3)通过所述Z轴升降粗调组件(2)可升降地安装在所述Z轴基座组件(1)上，所述物镜调平组件(6)设置在所述Z轴悬臂组件(3)的上表面，所述扫描相机组件(5)通过所述物镜调平组件(6)平行度可调地设置在所述Z轴悬臂组件(3)的相机组件避让孔中；
所述Z轴升降精调组件(4)由Z轴升降精调组件安装板(401)、笔型压电陶瓷堆位移装置(402)、笔型压电陶瓷堆位移装置吊架(403)、物镜轮安装支架(404)和Z轴升降精调直线滑轨组成，所述Z轴升降精调组件安装板(401)通过所述物镜调平组件(6)竖直地设置在所述Z轴悬臂组件(3)的相机组件避让孔中，所述物镜轮安装支架(404)通过所述Z轴升降精调直线滑轨可升降地安装在所述Z轴升降精调组件安装板(401)的前表面，所述笔型压电陶瓷堆位移装置吊架(403)固定在所述Z轴升降精调组件安装板(401)的顶部，所述笔型压电陶瓷堆位移装置(402)的顶端与所述笔型压电陶瓷堆位移装置吊架(403)固定连接，所述笔型压电陶瓷堆位移装置(402)的底端与所述物镜轮安装支架(404)固定连接；
所述物镜轮组件(7)由物镜轮(701)、物镜轮旋转件(702)、物镜轮旋转驱动电机(703)、物镜轮旋转驱动电机连接板(704)、物镜轮旋转同步带轮(705)和物镜(706)组成，所述物镜轮(701)通过所述物镜轮旋转件(702)可转动地设置在所述物镜轮安装支架(404)的底部，所述物镜轮(701)上设置有1-5个所述物镜(706)，所述物镜轮旋转驱动电机连接板(704)的一端与所述物镜轮旋转件(702)固定连接，所述物镜轮旋转驱动电机连接板(704)的另一端与所述物镜轮旋转驱动电机(703)固定连接，所述物镜轮旋转驱动电机(703)通过所述物镜轮旋转驱动电机连接板(704)设置在所述物镜轮(701)的一侧，且所述物镜轮旋转驱动电机(703)通过所述物镜轮旋转同步带轮(705)与所述物镜轮(701)传动连接，所述物镜(706)通过所述物镜轮(701)的转动实现在所述扫描相机组件(5)的镜头下方的切换。


2.根据权利要求1所述的物镜和相机在垂直方向的高频高精调焦机构，其特征在于：所述Z轴升降粗调组件(2)由Z轴升降粗调步进电机(201)、电机安装支架(202)、滚珠丝杠(203)、滚珠丝杠安装板(204)、Z轴升降粗调直线滑轨(205)和Z轴悬臂组件安装板(206)组成，所述滚珠丝杠安装板(204)固定在所述Z轴基座组件(1)的立板上，所述滚珠丝杠(203)竖直地设置在所述滚珠丝杠安装板(204)前表面的中部，两条所述Z轴升降粗调直线滑轨(205)分别竖直地设置在所述滚珠丝杠安装板(204)前表面的左右两侧，所述Z轴升降粗调步进电机(201)通过所述电机安装支架(202)设置在所述滚珠丝杠安装板(204)的顶端，且所述Z轴升降粗调步进电机(201)与所述滚珠丝杠(203)的顶端传动连接，所述的Z轴悬臂组件安装板(206)后表面同时与所述滚珠丝杠(203)上的螺母以及两条所述Z轴升降粗调直线滑轨(205)上的滑块固定连接。


3.根据权利要求1所述的物镜和相机在垂直方向的高频高精调焦机构，其特征在于：所述笔型压电陶瓷堆位移装置(402)包括抗压筒(4021)、压电陶瓷堆栈(4022)、上边盖帽(4023)、下螺帽(4024)、受力螺母(4025)、受力螺母转接件(4026)和弹簧(4027)；所述抗压筒(4021)呈直管状，所述压电陶瓷堆栈(4022)呈杆状或棍状，所述压电陶瓷堆栈(4022)长度可变地设置在所述抗压筒(4021)中，所述上边盖帽(4023)设置在所述抗压筒(4021)的顶部端口，且所述上边盖帽(4023)的内侧面与所述压电陶瓷堆栈(4022)的顶部固定连接，所述下螺帽(4024)设置在所述抗压筒(4021)的底部端口，所述受力螺母(4025)可伸缩的设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷跃锋，
申请(专利权)人：苏州丰泰医疗用品贸易有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32