專利名稱：獨(dú)立移動(dòng)和獨(dú)立旋轉(zhuǎn)的兩自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種獨(dú)立移動(dòng)和獨(dú)立旋轉(zhuǎn)的兩自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代精密測(cè)量技術(shù)是一門(mén)集精密機(jī)械、光學(xué)、電子學(xué)、傳感器、計(jì)算機(jī)技術(shù)為一體 的綜合性交叉學(xué)科，視覺(jué)測(cè)量正是集成了以上各種技術(shù)在近些年獲得了迅速發(fā)展。在視覺(jué) 測(cè)量中，目標(biāo)成像是否真實(shí)反映實(shí)際被測(cè)物理量至關(guān)重要，清晰的圖像是后續(xù)圖像處理和 分析的基礎(chǔ)，它直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的測(cè)量精度，而圖像是否正確對(duì)焦正是其中的關(guān)鍵因
ο在現(xiàn)有技術(shù)中，各種自動(dòng)對(duì)焦方式各有其局限性。例如紅外測(cè)距和超聲測(cè)距的對(duì) 焦方法，當(dāng)被測(cè)目標(biāo)對(duì)紅外光或超聲波有較強(qiáng)的吸收作用時(shí)，將使測(cè)距系統(tǒng)失靈或?qū)共?準(zhǔn)確；而對(duì)比度法對(duì)焦檢測(cè)受光照條件的制約，當(dāng)光線暗弱或被攝體與背景明暗差別很小 時(shí)，對(duì)焦就會(huì)有困難，甚至失去作用。攝像機(jī)成像一般采用小孔模型，其鏡頭焦距經(jīng)標(biāo)定后 固定不動(dòng)，但是物體發(fā)生運(yùn)動(dòng)變化，導(dǎo)致距離變化，從而使成像變得模糊，這時(shí)就需要重新 對(duì)焦，但重新對(duì)焦后的焦距變化未知，因?yàn)榫湍壳岸?，大多?shù)攝像機(jī)并不能知曉對(duì)焦后的 焦距，因此測(cè)量變得不可能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種獨(dú)立移動(dòng)和獨(dú)立旋轉(zhuǎn)的兩自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，以克服上述 缺陷，其能夠不改變鏡頭焦距，而實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)的自動(dòng)對(duì)焦。上述目的通過(guò)本發(fā)明的如下技術(shù)方案是實(shí)現(xiàn)獨(dú)立移動(dòng)和獨(dú)立旋轉(zhuǎn)的兩自由度并 聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括套筒、前軸承、后軸承、以及通過(guò)該前軸承和后軸承可滑動(dòng)旋轉(zhuǎn)地支承在所述 套筒內(nèi)的空心軸，該空心軸的外圈上形成有空心軸齒條部分和空心軸齒輪部分，所述套筒 上開(kāi)設(shè)有對(duì)應(yīng)于所述空心軸齒條部分和空心軸齒輪部分的第一嚙合槽和第二嚙合槽，所述 套筒的一側(cè)固定有第一電機(jī)，另一側(cè)固定有第二電機(jī)，所述第一電機(jī)的輸出軸上安裝有第 一電機(jī)齒輪，該第一電機(jī)齒輪經(jīng)由所述第一嚙合槽與所述空心軸齒條部分嚙合，所述第二 電機(jī)的輸出軸上安裝有第二電機(jī)齒輪，該第二電機(jī)齒輪經(jīng)由所述第二嚙合槽與所述空心軸 齒輪部分嚙合。選擇地，所述第一電機(jī)通過(guò)第一電機(jī)固定架固定在所述套筒的一側(cè)，所述第二電 機(jī)通過(guò)第二電機(jī)固定架固定在所述套筒的另一側(cè)。選擇地，所述前軸承和后軸承均為銅套。選擇地，所述套筒通過(guò)螺紋連接連接到攝像機(jī)上。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和效果在于本發(fā)明的獨(dú)立移動(dòng)和獨(dú)立旋轉(zhuǎn)的兩自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)能 使攝像機(jī)自動(dòng)對(duì)焦，其可以通過(guò)自動(dòng)控制技術(shù)給出控制信號(hào)，直接控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)凸透鏡的 運(yùn)動(dòng)，并可以獲知凸透鏡相對(duì)于原來(lái)位置的變化，為攝像機(jī)的測(cè)量提供了相關(guān)參數(shù)，不僅靈 活方便，響應(yīng)速度符合對(duì)焦要求，還能大大簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)。


圖1為本發(fā)明具體實(shí)施方式
的兩自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為沿圖1中A-A線剖切的剖視示意圖。圖3為本發(fā)明的兩自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)安裝在攝像機(jī)上并安裝有凸透鏡的示意圖。圖4顯示圖像不能落在CXD面上，因此圖像不清晰。圖5顯示調(diào)整凸透鏡后圖像落在CXD面上，從而圖像清晰。圖6顯示凸透鏡軸線與空心軸軸線不平行時(shí)，通過(guò)調(diào)整使成像清晰。圖7顯示在圖6成像清晰的基礎(chǔ)上，第二電機(jī)使凸透鏡發(fā)生旋轉(zhuǎn)，因此成像不清 晰。圖中1空心軸；2前軸承；3套筒；4第一電機(jī)；5第一電機(jī)固定架；6空心軸齒條部 分；7第一電機(jī)齒輪；8后軸承；9第二電機(jī)；10齒輪部分；11第二電機(jī)固定架；第二電機(jī)齒 輪12。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖描述本發(fā)明獨(dú)立移動(dòng)和獨(dú)立旋轉(zhuǎn)的兩自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的具體實(shí)施 方式。如圖1和圖2所示本發(fā)明的兩自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)包括空心軸1、前軸承2 (例如采 用銅套)、套筒3、第一電機(jī)4、第一電機(jī)固定架5、第一電機(jī)齒輪7、后軸承8(例如采用銅套)、 第二電機(jī)9、第二電機(jī)固定架11和第二電機(jī)齒輪12，所述空心軸1設(shè)有空心軸齒條部分6 和空心軸齒輪部分10。上述部件的位置關(guān)系和連接關(guān)系如下
空心軸1通過(guò)前軸承2 (優(yōu)選為前銅套)和后軸承8 (優(yōu)選為后銅套)安裝在套筒3內(nèi)， 前軸承2和后軸承8固定在套筒3的兩端，并使空心軸1、套筒3、前軸承2和后軸承8的軸 線重合，空心軸1能夠在套筒3內(nèi)滑動(dòng)和滾動(dòng)，此外，前軸承2和后軸承8并不限于上述銅 套，其可以是滾動(dòng)軸承、滑動(dòng)軸承、直線軸承等，其規(guī)格只要能夠保證空心軸1能夠在套筒 內(nèi)滑動(dòng)和滾動(dòng)即可。第一電機(jī)固定架5固定在套筒3上，第一電機(jī)4 (即移動(dòng)用電機(jī))安裝 在第一電機(jī)固定架5上，第一電機(jī)齒輪7安裝在第一電機(jī)4的輸出軸上，第一電機(jī)齒輪7通 過(guò)開(kāi)設(shè)在套筒3上的第一嚙合槽與空心軸1上的齒條部分6形成齒輪齒條嚙合，第二電機(jī) 固定架11固定在套筒3上，第二電機(jī)9 (即旋轉(zhuǎn)用電機(jī))安裝在第二電機(jī)固定架11上，第 二電機(jī)齒輪12安裝在第二電機(jī)9的輸出軸上，第二電機(jī)齒輪12通過(guò)套筒3開(kāi)的第二嚙合 槽與空心軸1上的齒輪部分10形成齒輪嚙合。由上描述可見(jiàn)，本發(fā)明的獨(dú)立移動(dòng)和獨(dú)立旋轉(zhuǎn)兩自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其主要技術(shù)特 征在于空心軸1外圈一段加工成空心軸齒條部分6和一段加工成空心軸齒輪部分10，空心 軸1通過(guò)前、后軸承2，8支撐在套筒3內(nèi)，空心軸1與軸承3之間可以滑動(dòng)，也可以繞軸承3 軸線旋轉(zhuǎn)。第一電機(jī)4通過(guò)第一電機(jī)固定架5固定在套筒3的一側(cè)，第一電機(jī)4輸出軸上 安裝有第一電機(jī)齒輪7，第一電機(jī)齒輪7與空心軸齒條部分6相嚙合，這樣第一電機(jī)4通過(guò) 第一電機(jī)齒輪7與空心軸齒條6嚙合帶動(dòng)空心軸1前后移動(dòng)。第二電機(jī)9通過(guò)第二電機(jī)固 定架11固定在套筒3的另一側(cè)，第二電機(jī)9輸出軸上安裝有第二電機(jī)齒輪12，第二電機(jī)齒輪12與空心軸齒輪部分嚙合，這樣第二電機(jī)9通過(guò)第二電機(jī)齒輪12并與空心軸齒輪部分 嚙合帶動(dòng)空心軸1作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。由于這兩個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)都是驅(qū)動(dòng)空心軸，因此實(shí)現(xiàn)了兩自由 度并聯(lián)機(jī)構(gòu)。本發(fā)明應(yīng)用時(shí)說(shuō)明在自動(dòng)對(duì)焦過(guò)程中，如圖3所示，套筒3通過(guò)螺紋連接在攝像 機(jī)上，空心軸1中間安裝有凸透鏡，CXD (即電荷耦合元件圖像傳感器)采集圖像傳到計(jì)算機(jī) 中，計(jì)算機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行處理，判斷圖像是否清晰，如果不清晰，則給第一電機(jī)4 一個(gè)驅(qū)動(dòng)信 號(hào)，使第一電機(jī)4運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)第一電機(jī)齒輪7旋轉(zhuǎn)，第一電機(jī)齒輪7與空心軸齒條部分6嚙 合，帶動(dòng)空心軸1 (凸透鏡)沿軸線方向移動(dòng)，調(diào)整物距和像距，一直到圖像最清晰時(shí)，則第 一電機(jī)4停止旋轉(zhuǎn)，圖4是圖像不能落在CXD面上，圖像不清晰，圖5是調(diào)整后圖像落在CXD 面(即電荷耦合元件陣面)上，圖像清晰，并可知道凸透鏡移動(dòng)的距離。本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于可以推測(cè)凸透鏡安裝在空心軸內(nèi)位置是否正確，即凸透 鏡鏡面是否垂直空心軸軸線。如圖6所示，假設(shè)凸透鏡鏡面與空心軸不垂直，通過(guò)調(diào)節(jié)使 圖像清晰地成在CXD面上，如果此時(shí)使第二電機(jī)9轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)第二電機(jī)齒輪12帶動(dòng)空心軸 1旋轉(zhuǎn)，如圖7所示，此時(shí)圖像變得模糊不清，則證明凸透鏡鏡面軸線與空心軸軸線不平行， 此時(shí)必須重新調(diào)整凸透鏡的安裝，這樣才能保證測(cè)量的準(zhǔn)確性。在上述具體實(shí)施方式
中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，可以通過(guò)任何合適的方式進(jìn) 行任意組合，其同樣落入本發(fā)明所公開(kāi)的范圍之內(nèi)。同時(shí)，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之 間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開(kāi)的內(nèi) 容。此外，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以 對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡(jiǎn)單變型，這些簡(jiǎn)單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。本發(fā)明 的保護(hù)范圍由權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.獨(dú)立移動(dòng)和獨(dú)立旋轉(zhuǎn)的兩自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征是，包括套筒(3)、前軸承(2)、后 軸承(8)、以及通過(guò)該前軸承(2)和后軸承(8)可滑動(dòng)旋轉(zhuǎn)地支承在所述套筒(3)內(nèi)的空 心軸(1 )，該空心軸的外圈上形成有空心軸齒條部分(6)和空心軸齒輪部分(10)，所述套筒 (3 )上開(kāi)設(shè)有對(duì)應(yīng)于所述空心軸齒條部分(6 )和空心軸齒輪部分(10 )的第一嚙合槽和第二 嚙合槽，所述套筒(3)的一側(cè)固定有第一電機(jī)(4)，另一側(cè)固定有第二電機(jī)(9)，所述第一電 機(jī)的輸出軸上安裝有第一電機(jī)齒輪(7)，該第一電機(jī)齒輪經(jīng)由所述第一嚙合槽與所述空心 軸齒條部分(6)嚙合，所述第二電機(jī)的輸出軸上安裝有第二電機(jī)齒輪(12)，該第二電機(jī)齒 輪經(jīng)由所述第二嚙合槽與所述空心軸齒輪部分(10)嚙合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的獨(dú)立移動(dòng)和獨(dú)立旋轉(zhuǎn)的兩自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征是，所述 第一電機(jī)(4)通過(guò)第一電機(jī)固定架(5)固定在所述套筒(3)的一側(cè)，所述第二電機(jī)(9)通過(guò) 第二電機(jī)固定架(11)固定在所述套筒(3)的另一側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的獨(dú)立移動(dòng)和獨(dú)立旋轉(zhuǎn)的兩自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征是，所述 前軸承(2 )和后軸承(8 )均為銅套。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的獨(dú)立移動(dòng)和獨(dú)立旋轉(zhuǎn)的兩自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征是，所述 套筒(3)通過(guò)螺紋連接連接到攝像機(jī)上。
全文摘要
獨(dú)立移動(dòng)和獨(dú)立旋轉(zhuǎn)的兩自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，包括套筒(3)和可滑動(dòng)旋轉(zhuǎn)地支承在所述套筒內(nèi)的空心軸(1)，所述空心軸上形成有空心軸齒條部分(6)和空心軸齒輪部分(10)，所述套筒的一側(cè)固定有第一電機(jī)，另一側(cè)固定有第二電機(jī)，第一電機(jī)上的第一電機(jī)齒輪(7)與空心軸齒條部分嚙合，第二電機(jī)上的第二電機(jī)齒輪(12)與空心軸齒輪部分(10)嚙合。本發(fā)明能使攝像機(jī)自動(dòng)對(duì)焦，其可以通過(guò)自動(dòng)控制技術(shù)給出控制信號(hào)，直接控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)凸透鏡的運(yùn)動(dòng)，并可以獲知凸透鏡相對(duì)于原來(lái)位置的變化，為攝像機(jī)的測(cè)量提供了相關(guān)參數(shù)，不僅靈活方便，響應(yīng)速度符合對(duì)焦要求，還能大大簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)。
文檔編號(hào)G03B13/36GK102122108SQ201110081610
公開(kāi)日2011年7月13日 申請(qǐng)日期2011年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月1日
發(fā)明者孫釗, 朱興龍, 趙新, 高龍琴 申請(qǐng)人:揚(yáng)州大學(xué)