ДВУХКООРДИНАТНЫЙ ОДНОЗЕРКАЛЬНЫЙ СКАНЕР Российский патент 1995 года по МПК G02B26/10 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано при построении обзорных и поисковых систем.

Использование сканирующих устройств на практике накладывает определенные требования на устройства управления лучом. Необходима точность позиционирования, взаимонезависимость угла захвата и перемещения по обеим координатам, надежность во времени при широком диапазоне пространственного угла сканирования, при простоте конструкции и компактности.

В настоящее время известен ряд двухкоординатных сканирующих устройств. Основная часть известных устройств основана на применении двух зеркал в составе устройства. Однако известны и однозеркальные устройства.

Известно однозеркальное двухкоординатное сканирующее устройство [1] Однако при компактности конструкции оно обеспечивает малый угол захвата (поворота).

Известно также прецизионное отклоняющее устройство [2] Однако оно также обеспечивает малый угол при громоздкости конструкции.

Кроме того, известно двухкоординатное сканирующее устройство для астрофотометра [3] Оно имеет узкую сферу применения при малой скорости отработки команды и многозвенности конструкции.

Известна также оптическая система с коррекцией дисторсии для двухмерного сканирования [4] Система содержит дефлектор и оптическую систему. Дефлектор содержит следующие элементы: неподвижный корпус с расположенным на нем приводом вращения по одной координате, вал в виде качающегося коромысла, содержащий привод вращения по второй координате, на котором консольно установлено зеркало.

Однако указанная система также обладает рядом недостатков. Консольная установка зеркала снижает точность сканирования. Расположение одного из приводов на качающемся валу значительно усложняет конструкцию, снижает быстродействие, ограничивает угол захвата.

Наиболее близким к изобретению является приводной механизм для сканирующего зеркала [5] Механизм содержит следующие элементы: неподвижный корпус с расположенными на нем двумя независимыми приводами, вал с закрепленным на нем зубчатым механизмом привода по одной координате, подвижный корпус с закрепленным на нем двухопорным зеркалом. Кроме того, вал несет на себе механизм привода качания по второй координате, включающий коленчатый вал, двухопорный шток, кулису, кронштейн.

Указанное устройство обладает также рядом недостатков. Применение кулисного механизма привода качания зеркала характеризуется неравномерностью хода-поворота, что затрудняет управление механизмом и усложняет конструкцию сканера в целом. Кроме того, обеспечивается малый фиксированный угол захвата.

Цель изобретения упрощение конструкции, увеличение диапазона изменения угла сканирования, повышение стабильности характеристик и увеличение быстродействия.

Цель достигается следующим образом. В двухкоординатном однозеркальном сканере, содержащем неподвижный корпус с закрепленными на нем двумя независимыми приводами, подвижный корпус с установленным на нем двухопорным зеркалом, вал с зубчатым механизмом привода по одной координате, зеркало заключено в оправу, в цепи привода по второй координате дополнительно установлен шкив, при этом шкив, оправа и вал имеют общий транспортный канал, заполненный шариками.

Совокупность существенных признаков, изложенных в отличительной части формулы, является новой и обеспечивает технический результат, заключающийся в следующем.

Наличие одного общего вала, передающего вращение по обеим координатам, значительно упрощает конструкцию и уменьшает потери передач. Расположение одной из осей вращения зеркала вдоль общего вала обеспечивает линейность закона перемещения зеркала и, следовательно, удвоение угла захвата по обеим координатам. Использование в качестве развязки вращения в двух взаимно перпендикулярных плоскостях центрального транспортного канала и стандартного шарика также значительно упрощает конструкцию, снижает потери, увеличивает диапазон изменения угла сканирования до размеров, ограниченных только размерами корпуса, повышает стабильность характеристик.

На чертеже представлен предлагаемый сканер.

На приводе 1, установленном на неподвижном корпусе 2, закреплен червяк 3, сопряженный с червячным колесом 4, которое установлено на одном валу со шкивом 5. В стопорный винт 6 упираются шарики 7, которые через съемник 8 имеют свободу перемещения через транспортный канал 9 подвижного вала 10 и через вкладыш 11 в канал 12 оправы 13 зеркала 14, где упираются в стопорный винт 15. На приводе 16, также установленном на неподвижном корпусе 2, закреплен червяк 17, сопряженный с червячным колесом 18, установленным на подвижном валу 10. Подвижный корпус 19, жестко закрепленный на валу 10, содержит две цапфы 20 оправы 13 зеркала 14. Кроме того, подвижный корпус 19 и оправа 13 для выборки люфта сопряжены через пружину 21. Подвижный вал 10 опирается на подшипник 22.

Устройство работает следующим образом.

На привод 1, закрепленный на неподвижном корпусе 2, от системы управления поступает кодированный сигнал, соответственно которому червяк 3 приводит в движение колесо 4, жестко скрепленное со шкивом 5. Упорный винт 6, вращаясь со шкивом 5, выдавливает (направляет) шарики 7 через съемник 8 в транспортный канал 9 вала 10. Дальше направляющей 11 шарики 7 перемещаются в канал 12 оправы 13 зеркала 14 и через упорный винт 15 сообщают ему (зеркалу) поворот по первой координате (в одной плоскости).

На привод 16 от системы управления поступает другой кодированный сигнал, соответственно которому червяк 17 приводит в движение колесо 18, жестко закрепленное на валу 10, который, в свою очередь, поворачиваясь своим транспортным каналом 9 вокруг шариков 7, приводит в движение жестко скрепленные с ним подвижный корпус 19 с опорами 20 зеркала 14. Таким образом осуществляется поворот по второй координате (в другой плоскости). Вал 10 установлен в неподвижный корпус 2 на опорах 22. При повороте шкива 4 в обратном направлении шарики 7 выдавливаются (направляются) обратно упорным винтом 15 под давлением пружины 21.

Использование: приборостроение, в частности при построении поисковых и обзорных систем. Сущность изобретения: зеркало заключено в двухопорную оправу, в цепи привода по второй координате дополнительно установлен шкив, причем оправа, шкив и вал имеют общий транспортный канал, заполненный шариками. В результате получено значительное упрощение конструкции, что повышает быстродействие, увеличен диапазон изменения угла сканирования (захвата) за счет применения стандартных шариков высокой толчности, повышена стабильность характеристик во времени. 1 ил.

ДВУХКООРДИНАТНЫЙ ОДНОЗЕРКАЛЬНЫЙ СКАНЕР, содержащий неподвижный корпус с закрепленными на нем независимыми приводами по двум координатам, подвижный корпус с установленным на нем двухопорным зеркалом, при этом привод по первой координате выполнен в виде вала с зубчатым механизмом, отличающийся тем, что зеркало заключено в оправу, а в цепи привода по второй координате установлен шкив, при этом в шкиве, оправе и валу выполнен канал с размещенными в нем шариками, которые установлены с возможностью контактирования с упорными винтами, закрепленными соответственно на шкиве и на оправе зеркала, при этом оправа зеркала связана с подвижным корпусом с помощью пружины.