專利名稱：大口徑光學(xué)潛望式激光雷達(dá)三維掃描裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光雷達(dá)的三維掃描裝置。
背景技術(shù)：
在光學(xué)儀器中經(jīng)常用到光學(xué)掃描，尤其在大氣探測(cè)，激光雷達(dá)掃描，航空相機(jī)，激光打標(biāo)等等系統(tǒng)中。掃描系統(tǒng)中最常用的就是單片平面鏡的掃描方式，如在陸地衛(wèi)星上光譜掃描儀MSS掃描鏡就是一個(gè)長(zhǎng)軸為33cm，短軸為23cm的表面鍍膜的橢圓形平面鏡，其與地面和后面的光學(xué)系統(tǒng)各成45度，以13.65Hz的頻率擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)掃描；利用了單反射鏡的水平和垂直旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了在造船的中3D激光掃描和近距離拍攝照相，此外掃描系統(tǒng)經(jīng)常應(yīng)用旋轉(zhuǎn)反射鏡鼓、折射棱鏡柱、旋轉(zhuǎn)折射光楔、旋轉(zhuǎn)V型反射鏡，雙平面反射鏡旋轉(zhuǎn)掃描。在激光雷達(dá)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中多采用旋轉(zhuǎn)主鏡筒進(jìn)行掃描。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種大口徑光學(xué)潛望式激光雷達(dá)三維掃描裝置，可以廣泛應(yīng)用到激光雷達(dá)系統(tǒng)和掃描成像系統(tǒng)中，尤其是對(duì)一些掃描精度要求比較高的系統(tǒng)中。
一種大口徑光學(xué)潛望式激光雷達(dá)三維掃描裝置，包括有平面反射鏡，水平旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，和垂直旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，其特征在于垂直旋轉(zhuǎn)箱體上安裝有45度平面反射鏡，垂直箱體的側(cè)面外圈安裝在垂直旋轉(zhuǎn)內(nèi)環(huán)上，垂直旋轉(zhuǎn)內(nèi)環(huán)外圈固定有渦輪，垂直旋轉(zhuǎn)內(nèi)環(huán)之外套有垂直旋轉(zhuǎn)外環(huán)，垂直旋轉(zhuǎn)外環(huán)與垂直旋轉(zhuǎn)內(nèi)環(huán)之間安裝有向心軸承，垂直旋轉(zhuǎn)外環(huán)與水平旋轉(zhuǎn)箱體固定連接，水平旋轉(zhuǎn)箱體上固定有支座，支座上固定安裝有垂直旋轉(zhuǎn)渦輪渦桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，和垂直旋轉(zhuǎn)內(nèi)環(huán)上的渦輪配合；水平旋轉(zhuǎn)箱體上安裝有45度平面反射鏡，與垂直旋轉(zhuǎn)箱體內(nèi)安裝的平面反射鏡平行，水平旋轉(zhuǎn)箱體的下方固定安裝有水平旋轉(zhuǎn)內(nèi)環(huán)，水平旋轉(zhuǎn)內(nèi)環(huán)外安裝有渦輪，水平旋轉(zhuǎn)內(nèi)環(huán)固定在中空的轉(zhuǎn)盤(pán)上，轉(zhuǎn)盤(pán)下方是固定的基板，基板與轉(zhuǎn)盤(pán)上均有圓周槽，圓周槽內(nèi)分別固定平面支撐環(huán)，上下兩圓周槽之間有鋼球。
所述的三維掃描裝置，其特征在于所述的平面反射鏡固定在鏡座上，鏡座再固定在水平旋轉(zhuǎn)箱體或垂直旋轉(zhuǎn)箱體上。
所述的三維掃描裝置，其特征在于所述的轉(zhuǎn)盤(pán)下方固定連接在定位內(nèi)環(huán)，基板下方連接有定位外環(huán)，定位內(nèi)環(huán)與定位外環(huán)之間安裝有向心軸承。
所述的三維掃描裝置，其特征在于所述的水平旋轉(zhuǎn)箱體外側(cè)安裝有配重塊。
本發(fā)明的精度指標(biāo)如下(1)潛望式掃描鏡水平掃描角范圍-180°-180°；角速度＞5°/秒；垂直掃描角范圍-5°-95°；角速度＞5°/秒；(2)兩掃描鏡轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，光軸擺動(dòng)＜5′；(3)兩平面反射鏡平行偏差＜5′；(4)潛望式掃描鏡的水平掃描和垂直掃描分別有零角度鑒別裝置。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下1、在計(jì)算機(jī)的控制下，利用渦輪蝸桿傳動(dòng)原理實(shí)現(xiàn)平面反射鏡的旋轉(zhuǎn)，從而使得掃描部分成為一個(gè)獨(dú)立的部件廣泛應(yīng)用到激光雷達(dá)系統(tǒng)中，避免了旋轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)所帶來(lái)的不便。2、由于它本身是一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，從而在安裝地點(diǎn)上有了很大余量，可與激光雷達(dá)的望遠(yuǎn)鏡分開(kāi)，大大減小了安裝空間上的限制。3、整個(gè)掃描系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)控制，控制精度上有了一定的保證，避免了人工操作的不便和不足等。4、掃描精度很高，系統(tǒng)的穩(wěn)定性好，控制簡(jiǎn)單、方便。由于系統(tǒng)由獨(dú)立的安裝方式，在安裝的空間上沒(méi)有距離的限制，可以與接收系統(tǒng)遠(yuǎn)距離對(duì)接，安裝起來(lái)相當(dāng)方便。采用了計(jì)算機(jī)的控制技術(shù)，避免了人工操作的不便；由于系統(tǒng)中增加了限位裝置，從而提高系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性。


圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明掃描原理示意圖。
圖3是本發(fā)明三維掃描機(jī)構(gòu)的掃描空間示意圖。
圖4渦輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
圖5是增量式角位移編碼器的原理示意圖。
圖6是平面支撐環(huán)結(jié)構(gòu)圖。
圖7是是平面反射鏡座結(jié)構(gòu)圖。
圖8是垂直旋轉(zhuǎn)箱體剖視圖。
圖9是是垂直旋轉(zhuǎn)箱體立體結(jié)構(gòu)圖。
圖10是水平旋轉(zhuǎn)箱體剖視圖。
圖11是水平旋轉(zhuǎn)箱體立體結(jié)構(gòu)圖。
圖12是平面反射鏡結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
參見(jiàn)圖1~圖10。圖中各標(biāo)號(hào)1、平面反射鏡，2、平面反射鏡座，3、垂直旋轉(zhuǎn)箱體，4、垂直旋轉(zhuǎn)內(nèi)環(huán)，5、垂直旋轉(zhuǎn)外環(huán)，6、向心軸承，7、水平旋轉(zhuǎn)箱體，8、水平配重，9、垂直配重，10、蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，11、固定基座，12、定位外環(huán)，13、定位內(nèi)環(huán)，14、向心軸承，15、平面支撐環(huán)，16、鋼球，17、支座，18、水平防護(hù)罩，19、水平旋轉(zhuǎn)內(nèi)環(huán)，20、轉(zhuǎn)盤(pán)，21、基板，22、蝸桿，23、電機(jī)，24、增量式角位移編碼器，25、電源線，26、控制線，27、計(jì)算機(jī)，28渦輪。
一種大口徑光學(xué)潛望式激光雷達(dá)三維掃描裝置，平面反射鏡1固定在鏡座2上，共二組，其中一組鏡座2再固定在垂直旋轉(zhuǎn)箱體3上，平面反射鏡1成45度安裝，垂直旋轉(zhuǎn)箱體3的側(cè)面外圈安裝在垂直旋轉(zhuǎn)內(nèi)環(huán)4上，垂直旋轉(zhuǎn)內(nèi)環(huán)4外圈固定有渦輪，垂直旋轉(zhuǎn)內(nèi)環(huán)4之外套有垂直旋轉(zhuǎn)外環(huán)5，垂直旋轉(zhuǎn)外環(huán)5與垂直旋轉(zhuǎn)內(nèi)環(huán)4之間安裝有向心軸承6，垂直旋轉(zhuǎn)外環(huán)5與水平旋轉(zhuǎn)箱體7固定連接，水平旋轉(zhuǎn)箱體上固定有支座17，支座17上固定安裝有垂直旋轉(zhuǎn)渦輪渦桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)10，和垂直旋轉(zhuǎn)內(nèi)環(huán)4上的渦輪配合；另一組平面反射鏡1與鏡座2安裝在水平旋轉(zhuǎn)箱體7上，平面反射鏡1也成45度安裝，與垂直旋轉(zhuǎn)箱體3內(nèi)安裝的平面反射鏡1平行，水平旋轉(zhuǎn)箱體7的下方固定安裝有水平旋轉(zhuǎn)內(nèi)環(huán)19，水平旋轉(zhuǎn)內(nèi)環(huán)19外安裝有渦輪，水平旋轉(zhuǎn)內(nèi)環(huán)29固定在中空的轉(zhuǎn)盤(pán)20上，轉(zhuǎn)盤(pán)20下方是中空的固定的基板21，基板21與轉(zhuǎn)盤(pán)20都有圓周槽，槽內(nèi)分別固定平度精度很高的平面支撐環(huán)15，鋼球16在上下平面支撐環(huán)15之間繞中心軸滾動(dòng)，起支撐和減少摩擦力作用。基板21固定安裝在固定基座11上。
轉(zhuǎn)盤(pán)20下方固定連接在定位內(nèi)環(huán)13，基板21下方連接有定位外環(huán)12，定位內(nèi)環(huán)13與定位外環(huán)12之間安裝有向心軸承14。
圖1所示的為通光口徑Φ300mm的潛望式掃描的光機(jī)系統(tǒng)剖面示意圖。本發(fā)明在光學(xué)系統(tǒng)上采用了潛望式的雙平面反射鏡結(jié)構(gòu)，兩塊平面反射鏡與主光線成45度平行放置，反射鏡根據(jù)實(shí)際的使用情況鍍了高反射膜。由于反射鏡45度放置，反射鏡上的通光孔徑為橢圓形；在通光口徑Φ300mm掃描系統(tǒng)中，反射鏡的實(shí)際口徑為長(zhǎng)軸a＝424mm，短軸c＝300mm的橢圓，考慮到加工和裝夾，實(shí)際的兩塊平面反射鏡做成八角形。潛望式激光雷達(dá)三位掃描旋轉(zhuǎn)原理如圖2所示，其旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)有水平旋轉(zhuǎn)和垂直旋轉(zhuǎn)構(gòu)成，水平旋轉(zhuǎn)時(shí)，兩片反射鏡整體旋轉(zhuǎn)；垂直旋轉(zhuǎn)時(shí)，只有垂直旋轉(zhuǎn)方向的反射鏡轉(zhuǎn)動(dòng)，其掃描空間示意圖如圖3所示。
1.垂直旋轉(zhuǎn)的實(shí)現(xiàn)從圖1可以看出，平面反射鏡1采用懸掛形式固定在鏡座2上，鏡座2通過(guò)螺釘與重直旋轉(zhuǎn)箱體3連接為一體，箱體與垂直旋轉(zhuǎn)內(nèi)環(huán)4用定位銷進(jìn)行定位連接，提高了定位精度和旋轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。垂直旋轉(zhuǎn)內(nèi)環(huán)4與蝸輪連接，為了控制轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)光軸的擺動(dòng)量，在內(nèi)環(huán)4和外環(huán)5之間安裝了兩個(gè)大直徑向心軸承6；垂直旋轉(zhuǎn)部分通過(guò)外環(huán)5與水平旋轉(zhuǎn)箱體7銜接。這樣，當(dāng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)渦輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)10時(shí)，垂直旋轉(zhuǎn)箱體及其上的平面反射鏡實(shí)現(xiàn)垂直旋轉(zhuǎn)。而外環(huán)5和箱體7可以保持靜止?fàn)顟B(tài)。
2.水平旋轉(zhuǎn)的實(shí)現(xiàn)水平旋轉(zhuǎn)需要考慮系統(tǒng)的安裝及其重量等因素，所以水平旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。水平旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)系如圖1所示，平面反射鏡1同樣采用懸掛形式固定在鏡座2上，鏡座2固定在箱體7上，整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)部件最終與旋轉(zhuǎn)內(nèi)環(huán)13連接，旋轉(zhuǎn)內(nèi)環(huán)13與旋轉(zhuǎn)外環(huán)12之間為兩個(gè)大直徑向心軸承14，承擔(dān)整個(gè)系統(tǒng)的重量。通過(guò)渦輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)10的帶動(dòng)實(shí)現(xiàn)了整個(gè)旋轉(zhuǎn)體系的水平轉(zhuǎn)動(dòng)，為了減小摩擦力和光軸晃動(dòng)量，采用了鋼球16支撐，并使鋼球16在兩塊高平面度的支撐環(huán)15上滾動(dòng)，用于承受整個(gè)掃描機(jī)構(gòu)的重力，避免了向心軸承承受過(guò)大的軸向力。
鋼球的設(shè)計(jì)實(shí)際上就是計(jì)算鋼球所需的最小直徑，其公式為d=QkC---(1)]]>式中 C——鋼球材料的許用負(fù)荷強(qiáng)度，約為780～980N/cm2Qk——計(jì)算載荷，其計(jì)算公式為
Qk＝Q0·a1·a2·a3(2)其中a1——考慮到座圈轉(zhuǎn)動(dòng)的系數(shù)，此處取1.4；a2——考慮到負(fù)荷情況的系數(shù)，此處取1.8；a3——考慮到工作時(shí)間的系數(shù)，此處取2；Q0——承受軸向負(fù)荷時(shí)，鋼球受到的最大負(fù)荷，計(jì)算公式為Q0=Q0.8zcosα---(3)]]>其中Q——軸向總載荷，根據(jù)所有載荷約為Q＝210kg；z——使用的鋼球數(shù)，本系統(tǒng)使用的鋼球數(shù)為60個(gè)；α——鋼球受力方向與軸線的夾角，本系統(tǒng)中α為零。將數(shù)據(jù)代入，可以得到 Qk＝Q0·a1·a2·a3＝4.79×1.4×1.8×2＝24.15kg＝236.7N；d=QkC=236.7780=0.55cm=5.5mm]]>所以本系統(tǒng)中使用直徑為10mm的鋼球強(qiáng)度是足夠的。
3.渦輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)渦輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)如圖4所示，渦輪28和蝸桿22由電機(jī)23驅(qū)動(dòng)，電機(jī)后面連接增量式角位移編碼器24，電機(jī)和編碼器通過(guò)電源線25和控制線26與控制系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)27相連。步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度(即步距角)?？梢酝ㄟ^(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的，同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。本發(fā)明選用的步進(jìn)電機(jī)為兩相混合式，步距角為1.8°(經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)器細(xì)分后為0.36°)。因?yàn)閽呙铏C(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很大，步進(jìn)電機(jī)在起步和停止時(shí)，有可能對(duì)一個(gè)控制脈沖還沒(méi)有完全響應(yīng)，另一個(gè)脈沖已經(jīng)到來(lái)了，這種失步現(xiàn)象將大大影響控制精度。解決的辦法就是在系統(tǒng)中加入零位角度鑒別裝置和增量式角位移編碼器24。增量式角位移編碼器是一種脈沖盤(pán)式角度數(shù)字傳感器。其原理示意圖如圖5所示。在圓盤(pán)的邊緣上刻有相等角距的輻射狀縫隙(分為透光和不透光部分)。在開(kāi)縫圓盤(pán)的兩側(cè)分別安裝光源和光敏元件。當(dāng)圓盤(pán)隨工作軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)縫隙就發(fā)生一次光線明暗的變化。通過(guò)光敏元件產(chǎn)生一次電信號(hào)的變化。再經(jīng)整形放大，即可得一定幅值和功率的電脈沖輸出信號(hào)。脈沖數(shù)等于轉(zhuǎn)過(guò)的縫隙數(shù)。將輸出的脈沖信號(hào)送到計(jì)數(shù)器中去進(jìn)行計(jì)數(shù)，則由得到的計(jì)數(shù)值就可得到圓盤(pán)轉(zhuǎn)角值。
步進(jìn)電機(jī)兩端配有伸出軸，一端接蝸桿，另一端接角位移編碼器，用來(lái)監(jiān)測(cè)軸的轉(zhuǎn)角。這種計(jì)數(shù)方法的最小誤差為角位移編碼器的角度分辨率，即每產(chǎn)生一個(gè)脈沖轉(zhuǎn)軸所轉(zhuǎn)過(guò)的角度。因此計(jì)數(shù)方法對(duì)控制精度的影響可由下式表示Δθ2=360/Ni]]>式中Δθ2——角位移編碼器的角度分辨率對(duì)控制精度的影響(°)；N——角位移編碼器中的光柵盤(pán)旋轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生的脈沖數(shù)；i——總傳動(dòng)比。光柵盤(pán)的刻線一般比較密，因此N值很大，再經(jīng)過(guò)1/168的細(xì)分，所以采用了角位移編碼器以后，角度計(jì)數(shù)方法對(duì)控制精度的影響也就微乎其微了。利用計(jì)算機(jī)編程實(shí)現(xiàn)增量式角位移編碼器和電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)同步，在光電開(kāi)光和行程開(kāi)關(guān)的嚴(yán)格控制下，實(shí)現(xiàn)了掃描機(jī)構(gòu)按給定的角度進(jìn)行三維空間的掃描。對(duì)于Φ300mm口徑的掃描機(jī)構(gòu)中渦輪蝸桿的計(jì)算如下(1)蝸桿頭數(shù)Z1、蝸輪齒數(shù)Z2及傳動(dòng)比i的計(jì)算根據(jù)實(shí)際光學(xué)和機(jī)械尺寸，確定了蝸輪蝸桿的外形尺寸，大致如下蝸輪外徑Φ430mm，內(nèi)徑Φ336mm，厚度35mm；蝸桿直徑Φ35mm取模數(shù)m＝2、5，蝸輪分度圓直徑為d2＝420mm，則蝸輪齒數(shù)為Z2＝d2/m＝420/2.5＝168因?yàn)楸纠械膫鲃?dòng)比比較大，可以取蝸桿頭數(shù)Z1＝1，傳動(dòng)比為i＝Z2/Z1＝168所以可以確定蝸桿頭數(shù)Z1＝1，蝸輪齒數(shù)Z2＝168，傳動(dòng)比i＝168。
(2)選擇材料并確定其許用應(yīng)力蝸桿副的材料不僅要求有足夠的強(qiáng)度，更重要的是要有良好的減摩耐磨性能，因此采用ZQSn10-1作蝸輪的材料，它的抗膠合和耐磨性能好，允許的滑動(dòng)速度高，且易于切削加工；蝸桿選用的材料為40Cr，表面淬火到HRC40～45，具有很高的硬度。
估計(jì)正常工作時(shí)蝸輪與蝸桿的相對(duì)滑動(dòng)速度不超過(guò)0、5m/s，蝸輪的許用接觸應(yīng)力為[σH]＝180N/mm2。
(3)模數(shù)m、直徑系數(shù)q以及幾何尺寸的計(jì)算第一步中已經(jīng)取m＝2、5，取蝸桿分度圓直徑為d1＝30mm，則直徑系數(shù)為q＝d1/m＝30/2.5＝12其他幾何尺寸的計(jì)算公式以及結(jié)果見(jiàn)表1 4、配重塊的設(shè)計(jì)為了使系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，還分別對(duì)水平和垂直旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了配重設(shè)計(jì)。這部分內(nèi)容是借助PRO/E軟件完成的。在Assembly(裝配)模式下先將掃描機(jī)構(gòu)的大致模型設(shè)計(jì)出來(lái)，然后根據(jù)每個(gè)零件的材料輸入零件的密度值，即可對(duì)整個(gè)模型進(jìn)行質(zhì)量屬性的分析。
配重分兩個(gè)部分進(jìn)行。首先要對(duì)垂直旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行配重，然后對(duì)水平旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)配重，兩個(gè)過(guò)程方法是一樣的，這里只介紹水平旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的配重過(guò)程。由于水平旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)垂直旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)一起轉(zhuǎn)動(dòng)，所以對(duì)水平旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)配重時(shí)要加入垂直旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)一起分析，這也是必須先對(duì)垂直機(jī)構(gòu)進(jìn)行配重的原因。
配重前系統(tǒng)的總重量約為G＝173公斤。這是配重所要用到的關(guān)鍵參數(shù)。為減小重心相對(duì)于水平轉(zhuǎn)軸的偏移量，需在相反的方向上添加配重塊。應(yīng)使用密度較大而又廉價(jià)的材料，如鑄鐵等。設(shè)計(jì)時(shí)把配重塊安裝在離轉(zhuǎn)軸稍遠(yuǎn)的位置，這樣可以在取得同樣配重效果的情況下減輕系統(tǒng)的總重量。添加配重塊時(shí)不必準(zhǔn)確計(jì)算要添加多少重量，可以在添加一定配重后馬上進(jìn)行質(zhì)量屬性分析，若不滿意可以很方便地改變配重的體積(重量)再次進(jìn)行分析，直到滿意為止。
根據(jù)PRO/E軟件計(jì)算出配重8和9的重量為37公斤，再加上總重為20公斤的基板11和防護(hù)罩18，三維掃描系統(tǒng)總重量為230公斤左右。
權(quán)利要求
1.一種大口徑光學(xué)潛望式激光雷達(dá)三維掃描裝置，包括有平面反射鏡，水平旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，和垂直旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，其特征在于垂直旋轉(zhuǎn)箱體上安裝有45度平面反射鏡，垂直箱體的側(cè)面外圈安裝在垂直旋轉(zhuǎn)內(nèi)環(huán)上，垂直旋轉(zhuǎn)內(nèi)環(huán)外圈固定有渦輪，垂直旋轉(zhuǎn)內(nèi)環(huán)之外套有垂直旋轉(zhuǎn)外環(huán)，垂直旋轉(zhuǎn)外環(huán)與垂直旋轉(zhuǎn)內(nèi)環(huán)之間安裝有向心軸承，垂直旋轉(zhuǎn)外環(huán)與水平旋轉(zhuǎn)箱體固定連接，水平旋轉(zhuǎn)箱體上固定有支座，支座上固定安裝有垂直旋轉(zhuǎn)渦輪渦桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，和垂直旋轉(zhuǎn)內(nèi)環(huán)上的渦輪配合；水平旋轉(zhuǎn)箱體上安裝有45度平面反射鏡，與垂直旋轉(zhuǎn)箱體內(nèi)安裝的平面反射鏡平行，水平旋轉(zhuǎn)箱體的下方固定安裝有水平旋轉(zhuǎn)內(nèi)環(huán)，水平旋轉(zhuǎn)內(nèi)環(huán)外安裝有渦輪，水平旋轉(zhuǎn)內(nèi)環(huán)固定在中空的轉(zhuǎn)盤(pán)上，轉(zhuǎn)盤(pán)下方是固定的基板，基板與轉(zhuǎn)盤(pán)上均有圓周槽，圓周槽內(nèi)分別固定平面支撐環(huán)，上下兩圓周槽之間有鋼球。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維掃描裝置，其特征在于所述的平面反射鏡固定在鏡座上，鏡座再固定在水平旋轉(zhuǎn)箱體或垂直旋轉(zhuǎn)箱體上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維掃描裝置，其特征在于所述的轉(zhuǎn)盤(pán)下方固定連接在定位內(nèi)環(huán)，基板下方連接有定位外環(huán)，定位內(nèi)環(huán)與定位外環(huán)之間安裝有向心軸承。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維掃描裝置，其特征在于所述的水平旋轉(zhuǎn)箱體外側(cè)安裝有配重塊。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種大口徑光學(xué)潛望式激光雷達(dá)三維掃描裝置，包括有平面反射鏡，水平旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，和垂直旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，平面反射鏡成45度角安裝在水平旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和垂直旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上。垂直旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和水平旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)之間轉(zhuǎn)動(dòng)連接，垂直旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)下端有轉(zhuǎn)盤(pán)，水平旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和垂直旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)均通過(guò)渦輪渦桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)馬驅(qū)動(dòng)。本發(fā)明裝置掃描精度很高，系統(tǒng)的穩(wěn)定性好，控制簡(jiǎn)單，可以與接收系統(tǒng)遠(yuǎn)距離對(duì)接，安裝起來(lái)相當(dāng)方便。
文檔編號(hào)G01S7/481GK1601324SQ200410064660
公開(kāi)日2005年3月30日 申請(qǐng)日期2004年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月14日
發(fā)明者胡明勇, 江慶五, 張寅超, 周健, 蘭舉生, 薛輝, 曹京平, 鐘以斌 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所