一种红外相机机械结构的制作方法

本发明属于红外技术领域，具体涉及一种红外相机机械结构。

背景技术：

红外技术越来越多地应用到人们的日常生活中，如安防监控、森林防火、温度监测等，因此，红外相机的使用也越来越普遍，但是传统的红外相机由于其光学材料的特殊性、机械结构限制以及探测器依赖进口等因素，使得传统红外相机成本居高不下，从而限制了红外相机的应用大多在军用领域，而很少能在民用领域大量应用。如果想进一步拓宽红外相机的应用范围，必须从各个方面来降低其生产成本。

目前，红外相机多采用凸轮调焦机构，凸轮调焦机构的加工要求精度高，且机构中采用镜筒内部圆柱导向为调焦运动提供直线导向，用于导向的圆柱配合间隙通常需要配作加工才能达到要求，加工难度较大，对操作工人要求较高，这些都是造成成本高的主要原因。此外，凸轮调焦机构往往需要额外加工一对齿轮副，齿轮副的啮合是否顺畅不仅取决于加工精度的高低，而且还要求装配适当，这也增加了时间成本和经济成本。

技术实现要素：

为了解决多数红外相机采用凸轮调焦机构以及采用镜筒内壁圆柱导向所带来的加工精度要求高、成本居高不下的问题，本发明提供一种红外相机机械结构。

本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：

本发明的一种红外相机机械结构，包括带有圆柱定位孔三和圆柱定位孔四的镜筒，还包括：

固定在镜筒前端的透镜一和镜盖；

上部设有圆柱通孔、下部设有U型通槽的受力板；

固定在受力板中部的调焦镜座；

固定在调焦镜座上的透镜二；

固定在镜筒后端、为红外相机调焦运动提供动力驱动的直线电机组件，所述直线电机组件的输出端固定在圆柱通孔内；

固定在镜筒内壁上的光电开关座；

固定在光电开关座上的两个光电开关；

固定在受力板下部的挡片安装座；

固定在挡片安装座上的挡片，所述挡片处于两个光电开关沿红外相机光轴形成的直线距离的中间位置，所述挡片能穿过两个光电开关的缝隙，通过两个光电开关与挡片限制红外相机调焦运动的极限位置；

固定在镜筒后端面上的后盖，所述后盖前端面上设有圆柱定位孔一和圆柱定位孔二，这两个圆柱定位孔之间的距离与镜筒上的两个圆柱定位孔之间的距离相同；

固定在后盖后端面上的探测器座；

固定在探测器座上的探测器；

为红外相机调焦运动提供直线导向的导向组件，包括固定在受力板上的直线轴承座、分别通过轴承压圈固定在直线轴承座两端圆柱孔内的两个直线轴承、穿过两个直线轴承内孔以及直线轴承座圆柱孔的导向轴一、导向轴二；所述导向轴一两端分别安装在圆柱定位孔三和圆柱定位孔一内；所述导向轴二两端分别安装在圆柱定位孔四和圆柱定位孔二内，所述导向轴二安装在圆柱定位孔二内的一端穿过U型通槽；所述导向轴一和导向轴二的轴线均与红外相机的光轴方向平行。

进一步的，所述直线电机组件包括：固定在镜筒上的电机安装座、固定部分通过两个电机固定螺母固定在电机安装座上且其输出轴通过两个螺母固定在圆柱通孔内的微型直线电机；

当微型直线电机的输出轴输出直线运动时，所述受力板随微型直线电机的输出轴一起进行直线运动，进而带动调焦镜座上的透镜二进行调焦所需的直线运动。

更进一步的，所述圆柱通孔的直径比输出轴的螺纹部直径大1mm。

进一步的，还包括镶嵌在后盖的圆柱孔内的护线套，两个光电开关的导电线均穿过后盖的圆柱孔，所述护线套用于保护光电开关的导电线。

进一步的，所述透镜一通过压圈一固定在镜筒上。

进一步的，所述透镜二通过压圈二固定在调焦镜座上。

进一步的，所述圆柱定位孔三、圆柱定位孔一与导向轴一之间均为间隙配合。

进一步的，所述圆柱定位孔四、圆柱定位孔二与导向轴二之间均为间隙配合。

进一步的，两个直线轴承的内孔与导向轴一的外径之间形成间隙滑动副，该滑动副作为调焦运动的导向副。

进一步的，所述U型通槽的槽宽与导向轴二的外径之间形成间隙滑动副，该滑动副用于限制调焦运动的转动自由度，保证调焦运动是沿着红外相机光轴方向的直线运动。

本发明的有益效果是：近年来，微型直线电机技术逐步成熟，应用越来越广泛，这种微型直线电机的输出即为输出轴的沿轴线方向的直线运动，本发明充分应用微型直线电机的运行原理，即采用微型直线电机直接驱动调焦镜片的轴线直线驱动方式以及采用导向轴与直线轴承所形成的直线运动副完成红外相机所需的调焦运动，使得红外相机的调焦运动完全摆脱传统的凸轮驱动方式，使红外相机的机械结构制造成本大幅度降低，促进了红外相机在民用领域的推广。同时，本发明的红外相机机械结构，结构简单，调焦方式简单易行。

本发明通过解决调焦结构的形式来降低红外相机的制作成本，从而拓展红外相机的应用领域，特别是将红外相机应用于民用领域。

附图说明

图1为本发明的一种红外相机机械结构的结构示意图。

图2为镜筒的结构示意图。

图3为直线电机组件的结构示意图。

图4为受力板的结构示意图。

图5为导向组件的剖面图。

图6为后盖的结构示意图。

图中：1、镜盖，101、圆柱定位孔一，102、圆柱定位孔二，2、压圈一，3、透镜一，4、镜筒，401、圆柱定位孔三，402、圆柱定位孔四，5、压圈二，6、透镜二，7、直线电机组件，701、输出轴，8、导向组件，9、受力板，901、U型通槽，902、圆柱通孔，10、后盖，11、探测器座，12、探测器，13、护线套，14、导向轴一，15、挡片安装座，16、光电开关座，17、光电开关，18、挡片，19、轴承压圈，20、直线轴承座，21、直线轴承，22、电机安装座，23、电机固定螺母，24、螺母，25、调焦镜座，26、微型直线电机，27、导向轴二。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1至图6所示，本发明的一种红外相机机械结构，主要包括：镜盖1、压圈一2、透镜一3、镜筒4、压圈二5、透镜二6、直线电机组件7、导向组件8、受力板9、后盖10、探测器座11、探测器12、护线套13、挡片安装座15、光电开关座16、两个光电开关17、挡片18、调焦镜座25。

如图2所示，镜筒4的前端设置有法兰，镜筒4的后端设置有安装结构，安装结构外侧用于安装电路板和直线电机组件7，安装结构端部用于安装后盖10，安装结构的内部上下侧设置有圆柱定位孔三401和圆柱定位孔四402。

透镜一3通过压圈一2固定在镜筒4上，透镜一3的外径与镜筒4相应的圆柱内壁形成间隙配合，压圈一2与镜筒4通过螺纹联接。固定时，先将透镜一3装入镜筒4上所对应的圆柱孔内，再将压圈一2旋入镜筒4上与压圈一2所对应的螺纹内，压圈一2端面内孔与透镜一3镜面形成线接触，最后将镜盖1固定在镜筒4前端面上，从而将透镜一3压紧在镜筒4上。

透镜二6通过压圈二5固定在调焦镜座25上，透镜二6的外径与调焦镜座25相应的圆柱内壁形成间隙配合，压圈二5与调焦镜座25通过螺纹联接。固定时，先将透镜二6装入调焦镜座25上所对应的圆柱孔内，再将压圈二5旋入调焦镜座25上与压圈二5所对应的螺纹内，压圈二5端面内孔与透镜二6镜面形成线接触，从而将透镜二6压紧在调焦镜座25上。

如图4所示，受力板9中间为通孔，上部右上角设置有圆柱通孔902，下部中间位置设置有U型通槽901。调焦镜座25与受力板9之间通过螺钉固定为一个整体。

直线电机组件7为红外相机调焦所需的直线运动提供动力驱动。如图3所示，直线电机组件7包括：电机安装座22、两个电机固定螺母23、两个螺母24、微型直线电机26。电机安装座22通过螺钉固定在镜筒4的安装结构外侧，微型直线电机26的固定部分通过两个电机固定螺母23固定在电机安装座22的安装孔中，微型直线电机26的输出轴701通过两个螺母24固定在受力板9上部右上角的圆柱通孔902内，受力板9上的圆柱通孔902用来保证微型直线电机26的输出轴701与受力板9之间的相对位置，圆柱通孔902的直径比微型直线电机26的输出轴701的螺纹部直径大1mm，便于在装配时对微型直线电机26的输出轴701与受力板9之间的相对位置进行调整。

由于调焦镜座25与受力板9固定为一体，而直线电机组件7也与受力板9固定为一体，因此，当微型直线电机26的输出轴701输出直线运动时，受力板9随着微型直线电机26的输出轴701一起进行直线运动，进而带动调焦镜座25上的透镜二6进行调焦所需的直线运动。

如图6所示，后盖10中间为通孔，后盖10的前端面有圆柱定位孔一101和圆柱定位孔二102，圆柱定位孔一101和圆柱定位孔二102之间的距离与镜筒4上的圆柱定位孔三401和圆柱定位孔四402之间的距离相同，严格一致，并且这四个圆柱定位孔位于同一个平面内，后盖10通过螺钉固定在镜筒4后端面上。

导向组件8为红外相机调焦所需的直线运动提供必需的直线导向。如图5所示，导向组件8包括：导向轴一14、两个轴承压圈19、直线轴承座20、两个直线轴承21、导向轴二27。直线轴承座20的轴向为通孔，直线轴承座20的两端设置有圆柱孔，直线轴承座20与受力板9之间通过螺钉固定为一个整体。两个直线轴承21分别安装在直线轴承座20两端的圆柱孔内，直线轴承21的外径与直线轴承座20上对应的圆柱孔之间为小间隙配合，两个轴承压圈19分别旋入直线轴承座20两端的螺纹内，通过轴承压圈19将直线轴承21与直线轴承座20固定为一体。导向轴一14穿过两个直线轴承21的内孔以及直线轴承座20的圆柱孔，两个直线轴承21可以沿着导向轴一14滑动，直线轴承21的内孔与导向轴一14的外径之间形成小间隙滑动副，该滑动副作为调焦运动的导向副，导向轴一14为红外相机调焦所需的直线运动提供必需的直线导向。

导向轴一14一端安装在镜筒4上所对应的圆柱定位孔三401内，圆柱定位孔三401与导向轴一14之间为小间隙配合；导向轴一14另一端安装在后盖10上所对应的圆柱定位孔一101内，圆柱定位孔一101与导向轴一14之间为小间隙配合。

导向轴二27一端安装在镜筒4上所对应的圆柱定位孔四402内，圆柱定位孔四402与导向轴二27之间为小间隙配合；导向轴二27另一端安装在后盖10上所对应的圆柱定位孔二102内，圆柱定位孔二102与导向轴二27之间为小间隙配合。同时，导向轴二27此端穿过受力板9下部的U型通槽901，U型通槽901的槽宽与导向轴二27的外径之间形成小间隙滑动副，该滑动副的作用是限制调焦运动的转动自由度，从而保证调焦运动是沿着红外相机光轴方向的直线运动。导向轴二27保证受力板9在作直线运动时不会发生旋转运动。

当采用螺钉将后盖10与镜筒4固定为一体后，导向轴一14和导向轴二27即被压紧在镜筒4与后盖10之间且位于镜筒4内部，同时，导向轴一14和导向轴二27的轴线均与红外相机的光轴方向平行。

本发明采用微型直线电机26所输出的直线推力作为驱动源，再配合直线轴承21与导向轴二27的导向，使得红外相机的机械结构更为简单化，有效地降低了红外相机的装调难度，成本比传统红外相机大大降低。

如图1所示，挡片安装座15通过螺钉固定在受力板9下部，挡片18通过螺钉固定在挡片安装座15上。光电开关座16通过螺钉固定在镜筒4内壁上，两个光电开关17均通过螺钉固定在光电开关座16上。挡片18处于两个光电开关17沿红外相机光轴形成的直线距离的中间位置，挡片18能穿过两个光电开关17的缝隙，通过两个光电开关17与挡片18实现红外相机调焦运动所需的限位功能。受力板9带动挡片18做直线运动，当挡片18通过光电开关17的缝隙时，直线运动停止，即通过一件挡片18与两件光电开关17限制了红外相机调焦运动的极限位置。

两个光电开关17的导电线均穿过后盖10的圆柱孔，护线套13镶嵌在后盖10对应的圆柱孔内，用于保护光电开关17的导电线不会磨损。

如图1所示，探测器座11通过螺钉固定在后盖10后端面上，探测器12通过螺钉固定在探测器座11上。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。