本发明专利技术公开一种基于直驱式气浮平台的二级宏微相机镜头调焦装置，包括宏动与微动调焦系统两级运动装置，其中调焦装置包括Z向宏动运动系统、Z向微动调焦系统、Y向微动调焦系统，宏动运动系统由平板直线电机、管型直线电机、管型弹性平衡装置、气体静压气浮平台组成，微动调焦系统由微动台底座、压电陶瓷促动器、微动柔性铰链、微动工作台、工业相机镜头组成；本发明专利技术公开的调焦装置具有宏微两级调焦功能，通过气体静压气浮平台与直线电机的快速运动捕捉目标进行粗调焦，利用压电促动器与柔性铰链完成微调焦功能，实现二级调焦技术的大范围、高速、高加速度、高精度、高稳定性的调焦，能够提高工业测量的精度和效率。提高工业测量的精度和效率。提高工业测量的精度和效率。
【技术实现步骤摘要】
一种基于直驱式气浮平台的二级宏微相机镜头调焦装置
[0001]本专利技术涉及工业相机镜头调焦装置
，特别是涉及一种基于直驱式气浮平台的二级宏微相机镜头调焦装置。
技术介绍
[0002]相机镜头调焦在工业应用中需要根据不同的距离适当的进行焦距的调节，有时需要根据工件的特性选择不同的相机镜头，而在更换相机镜头后需要对镜头焦距进行调节以使相机的成像更加清晰。相机镜头调焦主流技术分别为丝杠螺母调焦、凸轮调焦、齿轮调焦等。常用的方法是通过圆柱凸轮套筒来实现，通过圆柱凸轮套筒相对于镜筒的旋转，实现镜筒的直线运动，需要多头螺纹的配合，会增加摩擦力和磨损；还有可能会出现镜筒松动或者卡死的情况。现有技术虽然调焦种类繁多，但是均不能实现二级调焦技术的大范围、高速、高效、高精度、高稳定性的调焦，无法较好的提高工业测量的精度和效率。
技术实现思路
[0003]本专利技术的目的是提供一种基于直驱式气浮平台的二级宏微相机镜头调焦装置，以解决上述现有技术存在的问题，本专利技术公开的调焦装置具有宏微两级调焦功能，通过气体静压气浮平台与直线电机的快速捕捉目标进行粗调焦，利用压电促动器与柔性铰链完成微调焦功能，宏动运动系统能够以1m/s的速度进行运动，微动调焦系统最高精度可达到20nm，充分结合了气体静压气浮平台、平板式直线电机、管型直线电机、压电促动器与柔性铰链的优势，配合伺服控制技术，能够快速，高精度，高稳定的完成工业相机镜头的调焦功能。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种基于直驱式气浮平台的二级宏微相机镜头调焦装置，安装在气体静压气浮平台Y轴上，包括底座，所述底座安装在所述气体静压气浮平台Y轴上；
[0005]Z向宏动运动系统，所述底座上安装有Z向宏动运动系统，所述Z向宏动运动系统可以实现工业相机镜头在Z方向上的宏动调焦；
[0006]微动调焦系统，所述微动调焦系统包括Z向微动调焦系统和Y向微动调焦系统，且所述Z向微动调焦系统安装在所述Z向宏动运动系统上方，所述Y向微动调焦系统安装在所述Z向微动调焦系统上方，所述Z向微动调焦系统和Y向微动调焦系统采用刚性臂与柔性臂相结合的结构，所述Z向微动调焦系统和Y向微动调焦系统分别可以实现Z方向和Y方向的微运动调焦。
[0007]优选的，所述Z向微动调焦系统包括滑接在所述底座上的微动工作台，所述微动工作台上固接有微动台底座，所述微动底座上固接有Z向微动柔性铰链，所述Z向微动柔性铰链内固接有Z向压电陶瓷促动器，所述Z向压电陶瓷促动器的顶部可以通过压电效应推动所述Z向微动柔性铰链进行纳米级运动，进而完成在Z轴方向上的微动调焦；所述Z向微动柔性铰链上设置有工业相机镜头。
[0008]优选的，所述Y向微动调焦系统包括固定安装在所述微动工作台上的Y向微动柔性
铰链和Y向压电陶瓷安装座，所述Y向压电陶瓷安装座内固接有Y向压电陶瓷促动器，所述Y向微动柔性铰链和微动台底座固接，所述Y向压电陶瓷促动器通过推动所述微动台底座的侧面使所述微动台底座进行Y方向的微动位移，从而使所述微动台底座上的工业相机镜头产生Y方向的微动调焦；
[0009]所述微动工作台上固接有两个Y向微动导轨，所述微动台底座固接在两个所述Y向微动导轨上，完成Z向微动工作台的安装，通过两个所述Y向微动导轨，所述Z向微动工作台可以进行Y方向的微向运动。
[0010]优选的，所述Y向压电陶瓷促动器和Y向微动柔性铰链与所述微动台底座垂直设置。
[0011]优选的，所述微动台底座包括本体，所述本体底部开设有两个第一槽口，两个所述第一槽口与两个所述Y向微动导轨对应设置；
[0012]所述本体的顶部开设有一圆柱定位槽，所述Z向压电陶瓷促动器设置在所述圆柱定位槽内；
[0013]所述本体顶部设置有两个第二槽口，且两个所述第二槽口对称设置在所述圆柱定位槽的两侧，所述第二槽口与所述Z向微动柔性铰链随形设置；
[0014]所述本体中部开设有第三槽口，所述第三槽口内固定有Z向微动导轨。
[0015]优选的，所述Z向微动柔性铰链包括第一刚性臂，所述第一刚性臂两侧对称设置有两个第二刚性臂，所述第一刚性臂的两侧壁与所述第二刚性臂之间分别固接有两个桥式柔性铰链，所述第一刚性臂的底部与Z向微动导轨固接，所述Z向微动导轨固接在第三槽口上，所述第一刚性臂上开设有凹槽，所述凹槽与所述圆柱定位槽对应设置，所述Z向微动柔性铰链嵌设在所述凹槽和所述圆柱定位槽形成的腔体内。
[0016]优选的，所述Y向微动柔性铰链包括内圈刚性臂和外圈刚性臂，所述内圈刚性臂固接在所述微动工作台上，所述外圈刚性臂的一侧与所述Y向压电陶瓷促动器固接，所述外圈刚性臂的侧面与所述微动台底座侧面固接，所述内圈刚性臂的两侧壁与所述外圈刚性臂的内侧壁之间分别固接有两个S型柔性铰链，四个所述S型柔性铰链两两对称设置。
[0017]优选的，所述Z向宏动运动系统包括固接在所述底座上的支撑导轨副组、管型直线电机和管型弹性平衡装置，所述微动工作台滑接在所述支撑导轨副组上，所述支撑导轨副组分别与管型直线电机和管型弹性平衡装置交错设置；
[0018]所述支撑导轨副组包括固接在所述微动工作台上的导轨副Ⅰ和导轨副Ⅱ，所述管型直线电机安装在所述导轨副Ⅰ和导轨副Ⅱ之间，所述管型弹性平衡装置接近所述导轨副Ⅰ安装。
[0019]优选的，所述导轨副Ⅰ和导轨副Ⅱ的端部设置有弹性防撞限位块组，所述弹性防撞限位块组包括固接在所述微动工作台上的弹性防撞限位块Ⅰ、弹性防撞限位块Ⅱ、弹性防撞限位块Ⅲ和弹性防撞限位块Ⅳ，所述弹性防撞限位块Ⅰ和弹性防撞限位块Ⅳ固接在所述导轨副Ⅰ的两端部，所述弹性防撞限位块Ⅱ和弹性防撞限位块Ⅲ固接在所述导轨副Ⅱ的两端部。
[0020]优选的，所述Z向微动柔性铰链上固接有安装座，所述工业相机镜头嵌设在所述安装座上。
[0021]本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术公开的相机镜头调焦装置采用宏微二级调焦
方式进行调焦，其中测量工件装在X轴气体静压气浮平台上，气体静压气浮平台Y轴配合直线电机可以实现工业相机镜头在Y方向上的一级宏动粗调焦，Z向宏动运动系统可以实现工业相机镜头在Z方向上的宏动调焦，能够高速，稳定的完成镜头的一级调焦；同时，本专利技术还公开有Z向微动调焦系统和Y向微动调焦系统，Z向微动调焦系统和Y向微动调焦系统采用刚性臂与柔性臂相结合的结构，Z向微动调焦系统和Y向微动调焦系统分别可以实现Z方向和Y方向的微运动调焦，完成了工业相机镜头二级精微调焦，总体来说，本专利技术公开的调焦装置实现二级调焦技术的大范围、高速、高加速度、高精度、高稳定性的调焦，能够提高工业测量的精度和效率。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1为本专利技术中调焦装本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于直驱式气浮平台的二级宏微相机镜头调焦装置，安装在气体静压气浮平台Y轴(2)上，其特征在于：包括底座(10)，所述底座(10)安装在所述气体静压气浮平台Y轴(2)上；Z向宏动运动系统，所述底座(10)上安装有所述Z向宏动运动系统，所述Z向宏动运动系统可以实现工业相机镜头(15)在Z方向上的宏动调焦；微动调焦系统，微动调焦系统包括Z向微动调焦系统和Y向微动调焦系统，且所述Z向微动调焦系统安装在所述Z向宏动运动系统上方，所述Y向微动调焦系统安装在所述Z向微动调焦系统上方，所述Z向微动调焦系统和所述Y向微动调焦系统采用刚性臂与柔性臂相结合的结构，所述Z向微动调焦系统和所述Y向微动调焦系统分别可以实现Z方向和Y方向的微运动调焦。2.根据权利要求1的基于直驱式气浮平台的二级宏微相机镜头调焦装置，其特征在于：所述Z向微动调焦系统包括滑接在所述底座(10)上的微动工作台(13)，所述微动工作台(13)上固接有微动台底座(14)，所述微动台底座(14)上固接有Z向微动柔性铰链(16)，所述微动台底座(14)与Z向微动柔性铰链(16)内固接有Z向压电陶瓷促动器(17)，所述Z向压电陶瓷促动器(17)的顶部可以通过压电效应推动所述Z向微动柔性铰链(16)进行纳米级运动，进而完成在Z轴方向上的微动调焦；所述Z向微动柔性铰链(16)上设置有所述工业相机镜头(15)。3.根据权利要求2的基于直驱式气浮平台的二级宏微相机镜头调焦装置，其特征在于：所述Y向微动调焦系统包括固定安装在所述微动工作台(13)上的Y向微动柔性铰链(20)和Y向压电陶瓷安装座(24)，所述Y向压电陶瓷安装座(24)内固接有Y向压电陶瓷促动器(19)，所述Y向微动柔性铰链(20)和微动台底座(14)固接，所述Y向压电陶瓷促动器(19)通过推动所述微动台底座(14)的侧面使所述微动台底座(14)进行Y方向的微动位移，从而使所述微动台底座(14)上的工业相机镜头(15)产生Y方向的微动调焦；所述微动工作台(13)上固接有两个Y向微动导轨(23)，所述微动台底座(14)固接在两个Y向微动导轨(23)上，完成Z向微动工作台的安装，通过两个所述Y向微动导轨(23)，Z向微动工作台可以进行Y方向的微向运动。4.根据权利要求3的基于直驱式气浮平台的二级宏微相机镜头调焦装置，其特征在于：所述Y向压电陶瓷促动器(19)和Y向微动柔性铰链(20)与所述微动台底座(14)垂直设置。5.根据权利要求3的基于直驱式气浮平台的二级宏微相机镜头调焦装置，其特征在于：所述微动台底座(14)包括本体(141)，所述本体(141)底部开设有两个第一槽口(142)，两个所述第一槽口(142)与两个所述Y向微动导轨(23)对应设置；所述本体(141)的顶部开设有一圆柱定位槽(143)，所述Z向压电陶瓷促动器(17)设置在所述圆柱定位槽(143)内；所述本体(141)顶部设置有两个第二槽口(144)，且两个所述第二槽口(144)对...
【专利技术属性】
技术研发人员：马平，丁恒，赵宏达，王兴华，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：
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