一种无损检测用同步扫描装置和系统的制作方法

本实用新型属于无损检测技术领域的检测装置，特别涉及一种无损检测用同步扫描装置、系统。

背景技术：

无损检测是利用物质的声、光、磁和电等特性，在不损害或不影响被检测对象使用性能的前提下，检测被检对象中是否存在缺陷或不均匀性，给出缺陷大小，位置，性质和数量等信息。它与破坏性检测相比，无损检测有以下特点。第一是具有非破坏性，因为它在做检测时不会损害被检测对象的使用性能；第二具有全面性，由于检测是非破坏性，因此必要时可对被检测对象进行100％的全面检测，这是破坏性检测办不到的；第三具有全程性，破坏性检测一般只适用于对原材料进行检测，如机械工程中普遍采用的拉伸、压缩、弯曲等，破坏性检验都是针对制造用原材料进行的，对于产成品和在用品，除非不准备让其继续服役，否则是不能进行破坏性检测的，而无损检测因不损坏被检测对象的使用性能。所以，它不仅可对制造用原材料，各中间工艺环节、直至最终产成品进行全程检测，也可对服役中的设备进行检测。

无损检测包括超声波显微镜、电磁、X射线等设备。广泛应用于电接触触点焊接质量检测、关键电子器件和精密机械部件的无损检测与评估，同时也广泛用于生物组织的显微观测。

无损检测中，常采用二维机械扫描机构携带检测部件完成对整个被测样品的检测。扫描机构的执行器一般都采用直线电机或旋转电机加精密滚珠丝杠。传统的二维机械扫描模式为栅格扫描模式，扫描轴负责扫描，每扫描完一行，步进轴运动一次，步进大小为一个像素所对应的大小。

为了提高扫描超声波显微成像的速度，德国KSI公司采用了多探头同时扫描方案，即每个探头扫描一个子区域，然后将各个子区域拼接起来，形成最终的扫描结果。采用N个探头，那么扫描时间就可以节约N倍。但是明显增加了成本。

公开号为CN102608208A的中国实用新型专利，公开了一种基于双轴联动式的栅格扫描模式，通过两轴联动缩短了扫描和步进的时间，但是本质上仍然是步进栅格扫描模式，提升的扫描效率有限。

目前，国外大公司提高效率的方式都是在现有的栅格扫描模式下对每个电机的硬件结构提出优化，在满足运动精度的前提下，尽可能地提高X或Y电机的速度。但是这种方式不能根本性的显著提高电机速度，电机速度的最大值受限于光栅频率和分辨率。

因此，采用常规的技术思路即通过栅格扫描模式下的技术改进，已经很难再提升扫描速度，这制约了整个行业的进一步发展，成为了整个行业的技术难题。

技术实现要素：

针对上述现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是设计一种无损检测用同步扫描装置和系统，摒弃了常规的技术思路，能有效实现快速同步扫描，既能保证良好的扫描效果，又能大大提高扫描速度。

根据本实用新型的第一目的，提供一种无损检测用同步扫描装置，所述装置包括：第一运动机构、第二运动机构、检测部件和图像处理设备，其中：

所述第一运动机构沿第一方向运动，所述第二运动机构沿第二方向运动；所述第一运动机构为实现往返直线运动的运动机构；所述第二运动机构为实现第二方向步进运动、匀速直线运动或变速直线运动的机构；

所述检测部件与所述第一运动机构、所述第二运动机构中一个连接，检测样品则与所述第一运动机构、所述第二运动机构中另一个连接，所述第一运动机构、所述第二运动机构带动所述检测样品、所述检测部件运动；所述第一运动机构与所述第二运动机构同步扫描，分别实现第一方向、第二方向的扫描轨迹；

所述图像处理设备连接所述检测部件，并将上述第一方向、第二方向的扫描轨迹合成预定的扫描轨迹。

更优选地，所述第一运动机构为凸轮连杆机构、曲柄滑块机构、螺旋副机构、圆柱槽凸轮机构、凸轮连杆传动机构、圆柱端面凸轮机构、齿轮齿条机构中任一种或多种，和/或，

所述第二运动机构为水平运动机构、垂直运动机构的一种或多种。

更优选地，所述装置进一步包括：平衡机构，所述平衡机构与所述第一运动机构对称布置，并与所述第一运动机构运动方向相反，以产生与所述第一运动机构大小相等、方向相反的作用力，从而抵消所述第一运动机构的作用力。

进一步优选地，所述凸轮连杆机构，包括：第一驱动部件、第一凸轮、第一滚子、第一弹簧、第一连杆、第一滑动部件和第一导向部件，其中：所述第一驱动部件的输出轴与所述第一凸轮的一侧连接，所述第一连杆的一端连接所述第一滚子，所述第一连杆与所述第一滚子之间设置所述第一弹簧，所述第一弹簧使所述第一滚子与所述第一凸轮的轮廓保持接触；所述第一导向部件与所述第一滑动部件配合，所述第一滑动部件在所述第一导向部件内往复运动；所述检测部件或检测样品与所述第一连杆连接；

所述第一驱动部件驱动所述第一凸轮旋转，所述第一弹簧使得所述第一滚子与所述第一凸轮接触，带动所述第一连杆摆动，所述第一连杆带动所述第一滑动部件在所述第一导向部件内实现第一方向往复直线运动，进而带动所述检测部件或检测样品完成第一方向往复直线运动。

进一步优选地，对应于所述凸轮连杆机构所采用的平衡机构，包括：所述平衡凸轮、平衡滚子、平衡弹簧、平衡连杆、平衡滑动部件、平衡导向部件以及平衡质量块，其中：

所述平衡凸轮与所述第一驱动部件的输出轴连接，且所述平衡凸轮的安装方向与所述第一凸轮的安装方向相反；所述平衡连杆的一端连接所述平衡滚子；所述平衡滚子、所述平衡连杆之间设置平衡弹簧，所述平衡弹簧使得所述平衡滚子与所述平衡凸轮的轮廓保持接触；所述平衡导向部件与所述平衡滑动部件配合，所述平衡滑动部件在所述平衡导向部件内往复运动；所述平衡质量块与所述平衡连杆连接；

所述第一驱动部件驱动所述平衡凸轮旋转，所述平衡弹簧使得所述平衡滚子与所述平衡凸轮接触，并带动所述平衡连杆摆动，所述平衡连杆带动所述平衡滑动部件在所述平衡导向部件内实现往复直线运动，进而带动所述平衡质量块完成往复直线运动。

进一步优选地，所述凸轮连杆机构及其对应的平衡机构中，至少具有以下一种特征：

-第一滑动部件为滑块；

-所述平衡滑动部件为滑块；

-所述第一导向部件为导轨；

-所述平衡导向部件为导轨。

进一步优选地，所述曲柄滑块机构，包括第一驱动部件、第一曲柄、第一连杆、第一滑动部件和第一导向部件，其中：所述第一驱动部件的输出端与所述第一曲柄的一端连接，所述第一连杆的一端与所述第一曲柄的另一端连接，所述第一连杆的另一端与所述第一滑动部件连接；所述第一导向部件与所述第一滑动部件配合，所述第一滑动部件在所述第一导向部件内往复运动；所述检测部件或检测样品与所述第一滑动部件连接；

所述第一驱动部件驱动所述第一曲柄旋转，所述第一曲柄带动所述第一连杆摆动，所述第一连杆带动所述第一滑动部件在所述第一导向部件内做往复直线运动，进而带动固定在所述第一滑动部件上的所述检测部件或检测样品完成第一方向往复直线运动。

进一步优选地，对应于所述曲柄滑块机构所采用的平衡机构，包括：平衡曲柄、平衡连杆、平衡导向部件、平衡滑动部件以及平衡质量块，其中：

所述平衡曲柄与第一驱动部件的输出轴连接，且所述平衡曲柄的安装方向与第一曲柄的安装方向相反，所述平衡连杆的一侧与所述平衡曲柄连接，所述平衡连杆的另一侧与所述平衡滑动部件连接，所述平衡滑动部件与所述平衡导向部件配合，所述平衡质量块固定在所述平衡滑动部件上。

所述第一驱动部件驱动所述平衡曲柄转动，所述平衡曲柄带动所述平衡连杆摆动，所述平衡连杆带动所述平衡滑动部件在所述平衡导向部件内实现往复直线运动，进而带动固定在所述平衡滑动部件上的所述平衡质量块完成往复直线运动。

进一步优选地，所述曲柄滑块机构及其对应的平衡机构中，至少具有以下一种特征：

-第一滑动部件为滑块；

-所述平衡滑动部件为滑块；

-所述第一导向部件为导轨；

-所述平衡导向部件为导轨。

进一步优选地，所述螺旋副机构，包括第一驱动部件、支座、第一带轮、第一丝杠座、第一丝杠、第一运动导板和第一导轨，其中：所述第一驱动部件安装在所述支座上，所述第一驱动部件通过所述第一带轮与所述第一丝杠连接并驱动所述第一丝杠；所述第一丝杠的两端分别固定在所述第一丝杠座上；所述第一运动导板与所述第一丝杠、所述第一导轨连接；所述第一运动导板连接所述检测部件或检测样品；所述第一导轨保证所述第一运动导板带动所述检测部件或检测样品进行第一方向往复直线运动；

所述第一驱动部件驱动所述第一带轮旋转，所述第一带轮带动所述第一丝杠旋转，所述第一丝杠带动所述第一运动导板沿所述第一导轨方向进行往复直线运动，进而带动所述检测部件或检测样品完成第一方向往复直线运动。

进一步优选地，对应于所述螺旋副机构所采用的平衡机构，包括：平衡带轮、平衡丝杠座、平衡导轨、平衡丝杠、平衡运动导板、平衡质量块，其中：

所述平衡带轮通过传送带与第一带轮连接；所述平衡带轮连接所述平衡丝杠；所述平衡丝杠的两端固定在所述平衡丝杠座上；所述平衡运动导板与所述平衡丝杠、所述平衡导轨连接；所述平衡运动导板连接所述平衡质量块；所述平衡导轨保证所述平衡运动导板带动所述平衡质量块进行往复直线运动；

所述第一驱动部件驱动所述第一带轮旋转，所述第一带轮通过传送带带动所述平衡带轮旋转，所述平衡带轮带动所述平衡丝杠旋转，所述平衡丝杠带动所述平衡运动导板沿所述平衡导轨方向进行往复直线运动，进而带动固定在所述平衡运动导板上的所述平衡质量块进行往复直线运动；

所述平衡丝杠的旋向与所述第一丝杠的旋向相反，从而所述平衡质量块与所述检测部件或检测样品的运动方向相反。

进一步优选地，所述圆柱槽凸轮机构包括第一驱动部件、圆柱槽凸轮、第一拨杆和第一连杆，其中：所述圆柱槽凸轮的一端连接于所述第一驱动部件的输出轴上，所述第一驱动部件驱动所述圆柱槽凸轮运动；所述圆柱槽凸轮上设置有凸轮凹槽，所述第一拨杆的一端插设于所述凸轮凹槽内并于所述凸轮凹槽内滑动；所述第一拨杆的另一端与所述第一连杆连接，所述检测部件或检测样品与所述第一连杆连接固定；

所述第一驱动部件驱动所述圆柱槽凸轮旋转，所述第一拨杆沿着所述圆柱槽凸轮的凸轮凹槽滑动，并带动所述第一连杆做往复直线运动，进而带动固定在所述第一连杆上的所述检测部件或检测样品完成第一方向往复直线运动。

进一步优选地，对应于所述圆柱槽凸轮机构所采用的平衡机构，包括平衡拨杆、平衡连杆和平衡质量块，其中：

所述平衡拨杆的一端插设于所述圆柱槽凸轮上的凸轮凹槽内并于凸轮凹槽内滑动；所述平衡拨杆的另一端与所述平衡连杆连接；所述平衡质量块与所述平衡连杆连接固定；

所述第一驱动部件驱动所述圆柱槽凸轮旋转，所述平衡拨杆沿着所述圆柱槽凸轮的凸轮凹槽滑动，并带动所述平衡连杆沿所述支撑部件上的导槽方向做往复直线运动，进而带动固定在所述平衡连杆上的所述平衡质量块往复直线运动。

进一步优选地，所述圆柱槽凸轮的凸轮凹槽具有设定的曲线轨迹，所述第一拨杆、所述平衡拨杆沿凸轮凹槽设定的曲线轨迹移动。

进一步优选地，所述凸轮连杆传动机构，包括：第一驱动部件、凸轮、第一推杆和第一导向部件，其中：所述凸轮与所述第一驱动部件连接并由所述第一驱动部件驱动；所述第一推杆的一端通过滚子与所述凸轮连接，所述第一推杆的另一端连接固定所述检测部件或检测样品；所述第一推杆插入所述第一导向部件内并在所述第一导向部件内往复直线运动。

进一步优选地，对应于所述凸轮连杆传动机构所采用的平衡机构，包括：平衡推杆、第二导向部件和平衡质量块，其中：

所述平衡推杆的一端通过滚子与所述第一运动机构的凸轮连接，所述平衡推杆的另一端连接固定所述平衡质量块，所述平衡推杆插入所述第二导向部件内并在所述第二导向部件内往复直线运动；

所述第一驱动部件驱动所述凸轮旋转，所述凸轮带动所述平衡推杆在所述第二导向部件内实现往复直线运动，进而带动固定于所述平衡推杆另一端的所述平衡质量块进行往复直线运动，且所述平衡推杆与所述第一推杆的运动方向相反。

进一步优选地，所述凸轮连杆传动机构，其中所述凸轮为槽凸轮，所述槽凸轮上设置有用于放置所述滚子的凹槽；和/或，

所述凹槽为具有设定曲线轨迹的凹槽，所述第一推杆、所述平衡推杆均沿曲线轨迹运动。

进一步优选地，所述圆柱端面凸轮机构包括：第一驱动部件、凸轮、第一推杆和第一导向部件，其中：所述第一驱动部件的输出端与所述凸轮一侧通过轴连接，所述第一推杆的一端与所述凸轮的一侧连接；所述第一推杆插入所述第一导向部件内并沿所述第一导向部件方向运动；所述检测部件或检测样品连接固定于所述第一推杆的另一端。

进一步优选地，对应于所述圆柱端面凸轮机构所采用的平衡机构，包括：平衡推杆、平衡导向部件、平衡质量块，其中：

所述平衡推杆的一端与所述圆柱端面凸轮的另一侧连接，所述平衡推杆插入所述平衡导向部件内并沿所述平衡导向部件方向运动；所述平衡质量块固定于所述平衡推杆的另一端；

所述第一驱动部件驱动所述圆柱端面凸轮旋转，所述圆柱端面凸轮带动所述平衡推杆在所述平衡导向部件内进行往复直线运动，从而带动固定在所述平衡推杆另一端的所述平衡质量块进行往复直线运动。进一步优选地，所述圆柱端面凸轮机构及其对应的平衡机构中，至少具有以下一种特征：

-所述凸轮为圆柱端面凸轮，所述第一推杆的一端连接圆柱端面凸轮一侧的圆柱端面；

-所述平衡推杆的一端连接凸轮另一侧的圆柱端面；

-所述第一导向部件为导轨；

-所述平衡导向部件为导轨。

进一步优选地，所述齿轮齿条机构，包括：第一驱动部件、齿轮、第一导向部件和第一齿条，其中：所述齿轮的安装孔连接所述第一驱动部件的输出轴，所述齿轮与第一齿条啮合，所述第一齿条安装在所述第一导向部件内并在所述第一导向部件内往复运动，所述检测部件或检测样品固定于所述第一齿条的一端。

进一步优选地，对应于所述齿轮齿条机构所采用的平衡机构，包括：平衡齿条、平衡导向部件和平衡质量块，其中：

所述平衡齿条与所述第一运动机构的齿轮啮合，所述平衡齿条安装在所述平衡导向部件内并在所述平衡导向部件内往复运动，所述平衡质量块固定于所述平衡齿条的一端；

所述第一驱动部件正反转循环运动驱动所述齿轮正反方向旋转，所述齿轮与所述平衡齿条啮合，从而带动所述平衡齿条在所述平衡导向部件内实现往返直线运动，进而带动所述平衡质量块做往复直线运动。

进一步优选地，所述齿轮齿条机构及其对应的平衡机构中，至少具有以下一种特征：

-所述平衡齿条在所述平衡导向部件内的往返直线运动方向与所述第一齿条在所述第一导向部件内的往返直线运动方向相反，从而所述平衡质量块与所述检测部件或检测样品的运动方向相反；

-所述平衡导向部件为直线导槽；

-所述第一导向部件为直线导槽。

进一步优选地，所述水平运动机构，包括：机架、第二驱动部件和水平转盘，其中：

所述第二驱动部件连接所述水平转盘并驱动所述水平转盘在水平面内进行步进运动、匀速圆周运动或变速圆周运动；检测样品或检测部件放置在所述水平转盘上并随所述水平转盘在水平面内做步进运动、匀速圆周运动或变速圆周运动。

进一步优选地，所述垂直运动机构包括：机架、第三驱动部件和垂直转盘，其中：

所述第三驱动部件连接所述垂直转盘并驱动所述垂直转盘在竖直面内进行步进运动、匀速圆周运动或变速圆周运动，检测样品或检测部件放置在所述垂直转盘上并随所述垂直转盘在竖直面内做步进运动、匀速圆周运动或变速圆周运动。

进一步优选地，所述装置进一步包括：支撑部件，所述支撑部件用于连接和支撑第二运动机构和第一运动机构。

根据本实用新型的第二目的，提供一种包括上述同步扫描装置的无损检测系统。

优选地，所述无损检测系统，还包括：超声波脉冲发生采集装置、高速采集卡、水槽和计算机；其中：

检测样品放置在所述同步扫描装置的第一运动机构、第二运动机构其中一个上并浸没在水槽的液体中，检测部件安装在第一运动机构、第二运动机构的另一个上并置于检测样品的上方，所述同步扫描装置的第一运动机构、第二运动机构同步运动，同步带动检测样品、检测部件分别实现第一方向、第二方向的扫描轨迹，所述超声波脉冲发生采集装置用于产生超声波脉冲信号，所述检测部件按设定采样点实时采集被检测样品信息，并生成图像显示于计算机。

更优选地，所述无损检测系统，其中所述同步扫描装置的的图像处理设备连接所述检测部件，并将所述第一运动机构与所述第二运动机构同步扫描的第一方向、第二方向的扫描轨迹合成预定的扫描轨迹。

优选地，通过调整所述第一运动机构与所述第二运动机构的运动加减速度改变扫描轨迹类型，比如：

所述第一运动机构与所述第二运动机构采用固定比例的加减速运动，则运动轨迹为三角形；

所述第一运动机构与所述第二运动机构采用不固定比例的加减速运动，则运动轨迹接近梯形；

所述第一运动机构与所述第二运动机构采用正弦加减速运动，则运动轨迹为正弦轨迹；

所述第一运动机构与所述第二运动机构采用不同的加减速运动形式，则实现更复杂的运动轨迹。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1.本实用新型摒弃了常规的技术思路即通过栅格扫描模式下的改进，而是将第一方向运动和第二方向运动由不同的机构执行，结合同步扫描，可以合成预定的扫描轨迹，从而克服了制约整个行业进一步发展的技术难题，对整个行业的发展具有重要意义。

与栅格式扫描相比，节约了步进轴运动加减速时间，提高扫描效率。栅格式扫描采用步进一次扫描一次的方法，步进轴运动时，扫描轴电机只能停机等待；扫描轴运动时，步进轴电机只能停机等待。本实用新型可以消除现有扫描技术步进轴和扫描轴的时间浪费。

2.进一步的，扫描轴若采用旋转驱动的机械往复机构实现，比栅格式扫描采用的直线驱动效率更高。栅格式扫描轴通常采用直线电机或者旋转电机加丝杠的方式运动。要达到高速度对电机驱动能力有很大的要求，特别是短距离的扫描，利用现有技术已经很难再提升速度。

本实用新型第二方向运动为步进运动、匀速运动或变速运动等，第一方向运动为快速往返直线运动，提高了扫描速度。

进一步的，本实用新型进一步设置平衡机构，可以提高装置整体的稳定性，减小了振动，保证了检测的精度。

3.进一步的，受限于扫描速度，现有的运动扫查方式对于许多类型的工件无法实现在线全检(同时生产同时检测)的需求，只能做抽样检测。采用本实用新型的扫描装置，其扫描效率可以应用于在线检测并实现全检。

附图说明

图1为本实用新型采用凸轮连杆机构的同步扫描装置的实施例结构示意图；

图1中：机架101、第一驱动电机102、第一凸轮103、第一滚子104、第一弹簧105，第一导轨106、第一滑块107、第一连杆108、第一检测部件109、第一检测样品110、第二运动机构111、平衡凸轮112、平衡滚子113、平衡弹簧114、平衡导轨115、平衡滑块116、平衡连杆117、平衡质量块118。

图2为本实用新型一实施例中曲柄滑块机构快速同步扫描装置的结构示意图；

图2中：机架201、第一驱动电机202、第一曲柄203、第一连杆204、第一导轨205、第一滑块206、检测部件207、检测样品208、第二运动机构209、平衡曲柄210、平衡连杆211、平衡滑块212、平衡导轨213、平衡质量块214。

图3为本实用新型一实施例中螺旋副机构快速同步扫描装置的结构示意图；

图3中：机架301、第一驱动电机302、电机座303、第一丝杠座304、第二运动机构305、第一导轨306、第一丝杠307、第一运动导板308、检测部件309、检测样品310、第一带轮311、传送带312、平衡带轮313、平衡丝杠座314、平衡导轨315、平衡丝杠316、平衡运动导板317、平衡质量块318。

图4为本实用新型一实施例中圆柱槽凸轮带滚子快速同步扫描装置的结构示意图；

图4中：机架401、第一驱动电机402、圆柱槽凸轮403、第一拨杆404、第一连杆405、检测部件406、检测样品407、第二运动机构408、平衡拨杆409、平衡连杆410、平衡质量块411。

图5为本实用新型一实施例中凸轮连杆传动快速同步扫描装置的结构示意图；

图5中：机架501、第一驱动电机502、槽凸轮503、第一推杆504、检测部件505、检测样品506、第二运动机构507、平衡推杆508、平衡质量块509、第一导向部件510、第二导向部件511。

图6为本实用新型一实施例中另一种凸轮连杆快速同步扫描装置的结构示意图；

图6中：机架601、第一驱动电机602、圆柱端面凸轮603、第一推杆604、第一导向部件605、检测部件606、检测样品607、第二运动机构608、平衡推杆609、平衡导向部件610、平衡质量块611。

图7为本实用新型一实施例中齿轮齿条机构快速同步扫描装置的结构示意图；

图7中：机架701、第一驱动电机702、齿轮703、第一齿条704、检测部件 705、检测样品706、第二运动机构707、平衡齿条708、平衡质量块709。

图8为本实用新型一实施例中第二运动机构的结构示意图；

图8中：第二驱动电机801、水平转盘802、检测样品803、检测部件804、机架805；

图9为本实用新型一实施例中另一种第二运动机构的结构示意图；

图9中：第三驱动电机901、垂直转盘902、检测样品903、检测部件904、机架905；

图10为本实用新型一实施例中无损检测系统的结构示意图；

图10中：同步扫描装置1001、检测部件1002、超声波脉冲发生采集装置 1003、高速采集卡1004、水槽1005、计算机1006、检测样品1007、第一运动机构1008、第二运动机构1009。

具体实施方式

以下对本实用新型的技术方案作进一步的说明，以下的说明仅为理解本实用新型技术方案之用，不用于限定本实用新型的范围，本实用新型的保护范围以权利要求书为准。

如图所示，本实用新型所述的无损检测用同步扫描装置，包括：第一运动机构、第二运动机构、检测部件、支撑部件，所述支撑部件用于连接和支撑第二运动机构和第一运动机构；

所述第一运动机构沿第一方向运动，所述第二运动机构沿第二方向运动；

所述检测部件与所述第一运动机构、所述第二运动机构中一个连接，检测样品则与所述第一运动机构、所述第二运动机构中另一个连接，所述第一运动机构、所述第二运动机构带动所述检测样品、所述检测部件运动；

所述第一运动机构与所述第二运动机构同步扫描，分别实现第一方向、第二方向的扫描轨迹。

所述第二运动机构、第一运动机构采用双轴(比如Y轴和X轴)同步扫描方式，当第二运动机构实现第二方向往复运动的同时，所述第一运动机构同步运动以实现预设的轨迹。所述第二运动机构、第一运动机构各自独立实现第二方向、第一方向运动。

作为优选的实施方式，所述支撑部件可以采用机架，所述机架由多个部分组成，当第二运动机构、第一运动机构本身具有支撑功能时，也可以省略该支撑部件。

作为优选的实施方式，所述检测部件可以采用检测头，可以为超声换能器，也可以是其他的形式，包括发射和接收光或电磁波或诸如中子、电子、或者其他粒子或者流体、气体或声波或者磁场或电场的装置，或者其他可以检测或影响目标物的媒介。

所述第二运动机构有多种方式，包括凸轮连杆机构、曲柄滑块机构、螺旋副机构、圆柱槽凸轮机构、凸轮连杆机构、圆柱端面凸轮机构、齿轮齿条机构等中任一种或多种。

基于上述结构，以下提供实施例对本实用新型具体应用的细节进行说明，便于本领域技术人员对本实用新型技术方案的理解。

实施例一：

本实施例以采用凸轮连杆机构的同步扫描装置为例，详细说明其结构和工作过程。

如图1所示，为基于凸轮连杆机构实现快速同步扫描的装置的优选实施例，包括：机架101、第一运动机构、检测部件109、第二运动机构111、图像处理设备和平衡机构，所述第一运动机构、第二运动机构111和平衡机构设置在机架101上；

所述第一运动机构与所述机架101连接，所述第二运动机构111与所述机架 1连接，所述检测部件109与所述第一运动机构、所述第二运动机构111中一个连接，检测样品则与所述第一运动机构、所述第二运动机构111中另一个连接，所述第一运动机构连接并带动所述检测部件109或者检测样品110实现第一方向运动，所述第二运动机构111带动所述检测样品110或者所述检测部件109实现第二方向运动；所述第一运动机构与所述第二运动机构111同步扫描；

所述图像处理设备连接所述检测部件109，并将上述所述第一运动机构与所述第二运动机构111的第一方向、第二方向的扫描轨迹合成预定的扫描轨迹；

所述平衡机构与所述第一运动机构对称布置并与所述第一运动机构运动方向相反，以产生与所述第一运动机构大小相等、方向相反的作用力，从而抵消所述第一运动机构的作用力。

所述第一运动机构采用凸轮连杆机构，包括：第一驱动电机102、第一凸轮 103、第一滚子104、第一弹簧105，第一导轨106、第一滑块107、第一连杆108，其中：

所述第一驱动电机102与所述机架101固定连接，所述第一驱动电机102 的输出端与所述第一凸轮103的一侧连接，所述第一连杆108的一端安装有第一滚子104，所述第一连杆108与所述第一滚子104之间设置所述第一弹簧105，所述第一弹簧105使得所述第一滚子104始终与所述第一凸轮103的边缘接触；所述第一连杆8的另一端与所述第一滑块7连接，所述第一导轨6固定在所述机架101上，所述第一滑块107与所述第一导轨106配合并沿所述第一导轨106 方向运动；所述检测部件109安装在所述第一连杆108上；

当检测部件109设置在第一运动机构上，则检测样品110设置在第二运动机构111上；相反的，如检测样品110设置在第一运动机构上，则检测部件109设置在第二运动机构111上，从而通过上述的第一运动机构与所述第二运动机构 111带动检测样品110、检测部件109实现不同方向的运动。

本实施例中，所述平衡机构包括：平衡凸轮112、平衡滚子113、平衡弹簧 114、平衡导轨115、平衡滑块116、平衡连杆117、平衡质量块118，其中：

所述平衡凸轮112与所述第一驱动电机102的输出轴连接，且平衡凸轮112 的安装方向与所述第一凸轮3的安装方向相反，所述平衡连杆117的一端连接所述平衡滚子117，所述平衡滚子117、所述平衡连杆121之间设置有平衡弹簧114，所述平衡滚子113与所述平衡凸轮112的轮廓保持接触，所述平衡导轨115固定在所述机架1上并与所述平衡滑块116配合，所述平衡滑块116在所述平衡导轨 115内往复运动；所述平衡质量块118与所述平衡连杆117连接。

当所述第一驱动电机102工作时，所述第一驱动电机102驱动所述第一凸轮 103转动，所述第一凸轮103通过所述第一滚子104、弹簧105带动所述第一连杆108摆动，所述第一连杆108带动所述第一滑块107沿所述第一导轨106方向实现往复直线运动，从而带动安装在所述第一连杆108上的检测部件109或检测样品110作往复直线运动；

同时，所述第一驱动电机102驱动所述平衡凸轮112转动，所述平衡弹簧 114使得所述平衡滚子113与所述平衡凸轮112接触，并带动所述平衡连杆117 摆动，所述平衡连杆117带动所述平衡滑块116在所述平衡导轨115内实现往复直线运动，进而带动所述平衡质量块118完成往复直线运动。所述平衡连杆117 与所述第一连杆108运动方向相反，从而所述平衡质量块118与检测部件109或者检测样品110运动方向相反。

本实施例中，所述机架101可以是一个整体，所述第二运动机构111、所述第一运动机构以及平衡机构均与所述机架101连接，并使平衡机构与第一运动机构之间形成力平衡。

进一步的，在另外的实施例中，也可以将上述实施例所示的平衡机构取消，即包括机架101、第一运动机构、检测部件109、第二运动机构111，所述第一运动机构、第二运动机构111设置在机架101上；其他结构和运动工作方式类似。取消平衡机构同样能实现快速同步扫描的目的，只是装置整体的稳定性稍差。

进一步的，在其他的实施例中，也可以将上述实施例所示的平衡机构和机架都取消，即包括第一运动机构、检测部件109、第二运动机构111。此实施例适用于第一运动机构、第二运动机构111本身是具有支撑功能的，安装在机架101 上的部件可以对应安装在第一运动机构、第二运动机构111的支撑部分上。其他结构和工作过程与上述实施例类似。

当然，在其他的实施例中，也可以取消机架，保留平衡机构，所述平衡机构可以固定在第一运动机构、第二运动机构自身的支撑部分上。该实施例结构简单，既能保证良好的扫描效果和稳定性，又能大大提高扫描速度。

上述实施例中，第一运动机构和第二运动机构可以带动扫描部件或检测样品实现第一方向的运动和第二方向的运动。采用凸轮连杆机构实现快速同步扫描，结构简单紧凑，运动精度高，控制简单。

上述实施例中，进一步采用平衡机构可以提高装置整体的稳定性，减小了振动，保证了检测的精度。

实施例二

本实施例以采用曲柄滑块机构的同步扫描装置为例，详细说明其结构和工作过程。

如图2所示，为基于曲柄滑块机构的同步扫描装置的优选实施例，包括机架 201、第一运动机构、检测部件207、第二运动机构209和平衡机构，所述第一运动机构、第二运动机构209和平衡机构安装在机架201上，其中：

所述第一运动机构与所述机架201连接，所述第二运动机构209与所述机架 201连接，所述检测部件207与所述第一运动机构、所述第二运动机构209之一连接，所述检测样品208则与所述第一运动机构、所述第二运动机构209中另一个连接，所述检测部件207、所述检测样品208随着所述第一运动机构实现第一方向直线运动、所述第二运动机构209实现第二方向运动；所述第一运动机构与所述第二运动机构209结合同步扫描，合成预定的扫描轨迹；

所述平衡机构与所述机架201连接并与所述第一运动机构对称布置，所述平衡机构与所述第一运动机构运动方向相反，从而产生与所述第一运动机构大小相等、方向相反的作用力，抵消所述第一运动机构的作用力。

本实施例中，所述第一运动机构为曲柄滑块机构，包括第一驱动电机202、第一曲柄203、第一连杆204、第一导轨205、第一滑块206，其中：

所述第一驱动电机202固定在所述机架201上，所述第一驱动电机202的输出端与所述第一曲柄203的一端连接，所述第一连杆204的一端与所述第一曲柄 203的另一端连接，所述第一连杆204的另一端与所述第一滑块206的一端连接，所述第一导轨205固定在所述机架201上，所述第一滑块206与所述第一导轨 205配合并可以在所述第一导轨205内往复运动，所述检测部件207固定在所述第一滑块206的另一端；

本实施例中，当检测部件207设置在第一运动机构上，则检测样品208设置在第二运动机构209上；相反的，如检测样品208设置在第一运动机构上，则检测部件207设置在第二运动机构209上，从而通过上述的第一运动机构与所述第二运动机构209带动检测样品208、检测部件207实现不同方向的运动。

本实施例中，所述平衡机构包括：平衡曲柄210、平衡连杆211、平衡滑块 212、平衡导轨213、平衡质量块214；其中：

所述平衡曲柄210与上述装置的所述第一驱动电机2的输出轴连接，且所述平衡曲柄210的安装方向与所述第一曲柄3的安装方向相反，所述平衡连杆211 的一侧与所述平衡曲柄210连接，所述平衡连杆211的另一侧与所述平衡滑块 212的一端连接，所述平衡导轨213固定在所述机架201上并与所述平衡滑块212 配合，所述平衡质量块214固定在所述平衡滑块212的另一端上；如装置中没有所述机架201，所述平衡导轨213可以固定在第一运动机构、第二运动机构209 自身的支撑部件上。

当所述第一驱动电机202工作时，所述第一驱动电机202驱动所述第一曲柄 203绕所述第一驱动电机202的输出轴转动，所述第一曲柄203带动所述第一连杆204摆动，所述第一连杆204带动所述第一滑块206沿所述第一导轨205实现往复直线运动，从而带动固定在所述第一滑块206上的所述检测部件207作第一方向往复直线运动。

同时，所述第一驱动电机202驱动所述平衡曲柄210转动，所述平衡曲柄 210带动所述平衡连杆211摆动，所述平衡连杆211带动所述平衡滑块212在所述平衡导轨213内实现往复直线运动，进而带动固定在所述平衡滑块212上的所述平衡质量块214完成往复直线运动。所述平衡滑块212与所述第一滑块206 运动方向相反，从而所述平衡质量块214与所述检测部件207的运动方向相反。

本实施例中，所述机架201可以是一个整体，所述第二运动机构209、所述第一运动机构以及平衡机构均与所述机架201连接，并使平衡机构与第一运动机构之间形成力平衡。

本实施例中，所述检测部件207与实施例1中选择相同。

进一步的，在其他实施例中，也可以取消图1中所示的平衡机构，即装置包括机架201、第一运动机构、检测部件209、第二运动机构211，所述第一运动机构、第二运动机构211设置在机架201上；其他结构与上述实施例中类似。当所述第一驱动电机202工作时，所述第一驱动电机202驱动所述第一曲柄203 绕所述第一驱动电机202的输出轴转动，所述第一曲柄203带动所述第一连杆204摆动，所述第一连杆204带动所述第一滑块206沿所述第一导轨205实现往复直线运动，从而带动固定在所述第一滑块206上的所述检测部件207作第一方向往复直线运动。本实施例取消平衡机构，同样能实现快速同步扫描的目的，只是装置整体的稳定性比实施例1稍差。

进一步的，在另外的实施例中，可以取消图1中所示的平衡机构和机架，即所述装置，包括第一运动机构、检测部件209、第二运动机构211。此实施例适用于第一运动机构、第二运动机构211本身是具有支撑功能的，安装在上述实施例机架201上的部件可以对应安装在第一运动机构、第二运动机构211的支撑部分上。

当然，在其他实施例中，也可以取消机架201，保留平衡机构，所述平衡机构可以固定在第一运动机构、第二运动机构211自身的支撑部分上，结构简单，且能保证良好的扫描效果和稳定性，又能大大提高扫描速度。

上述实施例中，第一运动机构和第二运动机构可以带动扫描部件或检测样品实现第一方向的运动和第二方向的运动；采用上述曲柄滑块机构，机构简单，运动精确，控制简单，工作效率高，具有良好的运动和动力特性。

上述实施例中，采用平衡机构可以提高装置整体的稳定性，减小了振动，保证了检测的精度。

实施例三

本实施例以采用螺旋副机构的同步扫描装置为例，详细说明其结构和工作过程。

如图3所示，为基于螺旋副实现快速同步扫描的装置的优选实施例，包括机架1、第一运动机构、检测部件9、第二运动机构305和平衡机构。实施例中装置总体的结构设置与上述实施例一、二中相同，不同之处在于第一运动机构采用螺旋副机构。图3中：机架301、第一驱动电机302、电机座303、第一丝杠座 304、第二运动机构305、第一导轨306、第一丝杠307、第一运动导板308、检测部件309、检测样品310、第一带轮311、传送带312、平衡带轮313、平衡丝杠座314、平衡导轨315、平衡丝杠316、平衡运动导板317、平衡质量块318。

其中所述螺旋副机构，包括：第一驱动电机302、电机座303、第一丝杠座 304、第一导轨306、第一丝杠307，第一运动导板308，其中：

所述第一驱动电机302通过所述电机座303固定在所述机架301上，所述第一驱动电机302通过第一带轮16与所述第一丝杠307连接并驱动所述第一丝杠 307，所述第一丝杠307的两端分别通过所述第一丝杠座304固定在所述机架301 上，所述第一导轨306固定在所述机架301上，所述第一运动导板308连接在所述第一丝杠307上，同时与所述第一导轨306连接；所述检测部件309或检测样品310固定在所述第一运动导板308上，所述第一导轨306用于保证所述第一运动导板308带动所述检测部件309或检测样品310进行往复直线运动。

本实施例中，当所述检测部件309设置在第一运动机构上，则检测样品310 设置在所述第二运动机构305上；相反的，如所述检测样品310设置在第一运动机构上，则所述检测部件309设置在所述第二运动机构305上，从而通过所述第一运动机构与所述第二运动机构305带动所述检测样品310、所述检测部件309 实现不同方向的运动。

本实施例中，所述平衡机构包括：第一带轮311、传送带312、平衡带轮313、平衡丝杠座314、平衡导轨315、平衡丝杠316、平衡运动导板317、平衡质量块 318。其中：所述平衡带轮313通过传送带312与第一带轮311连接，所述平衡带轮313连接所述平衡丝杠316，所述平衡丝杠316的两端分别通过所述平衡丝杠座314固定在所述机架301上；所述平衡运动导板317连接在所述平衡丝杠 316上，同时，所述平衡运动导板317与所述平衡导轨315连接；；所述平衡导轨315固定在所述机架301上；所述平衡运动导板317连接所述平衡质量块318，所述平衡导轨315保证所述平衡运动导板317带动所述平衡质量块318进行往复直线运动；如所述装置没有所述机架301，则所述平衡导轨315、所述平衡丝杠 316则固定在所述第一运动机构、所述第二运动机构305自身的支撑部分上。

当所述第一驱动电机302工作时，所述第一驱动电机302驱动第一带轮16 旋转，从而带动第一丝杠307旋转；所述第一丝杠307带动所述第一运动导板 308沿所述第一导轨306进行第一方向的往复直线运动，从而带动与所述第一运动导板308固定连接的所述检测部件309作第一方向往复直线运动。

所述第一驱动电机302驱动第一带轮311旋转的同时，所述第一带轮311通过传送带312带动所述平衡带轮313转动，所述平衡带轮313带动所述平衡丝杠 316转动，所述平衡丝杠316带动所述平衡运动导板317沿所述平衡导轨315方向进行往复直线运动，进而带动所述平衡质量块318进行往复直线运动；所述平衡丝杠316的旋向与所述第一丝杠307的旋向相反，进而所述平衡质量块318 与所述检测部件309的运动方向相反。

上述实施例中，第一运动机构和第二运动机构可以带动扫描部件或检测样品实现第一方向的运动和第二方向的运动；采用上述螺旋副作为第一运动机构，结构简单，运动精确，机构稳定性较好。

上述实施例中，采用平衡机构可以提高装置整体的稳定性，减小了振动，保证了检测的精度。

进一步的，在其他实施例中，可以取消图3中所示的平衡机构，即装置包括机架301、第一运动机构、检测部件309、第二运动机构305，所述第一运动机构、第二运动机构305设置在机架1上；其他结构与实施例一、二中类似。当所述第一驱动电机302工作时，所述第一驱动电机302驱动第一带轮311旋转，从而带动第一丝杠307旋转；所述第一丝杠307带动所述第一运动导板308沿所述第一导轨306进行第一方向的往复直线运动，从而带动与所述第一运动导板308 固定连接的所述检测部件309作第一方向往复直线运动。取消平衡机构同样能实现快速同步扫描的目的，只是装置整体的稳定性比实施例1稍差。

进一步的，在另外的实施例中，可以取消图3中所示的平衡机构和机架301，包括第一运动机构、检测部件9、第二运动机构305。此实施例适用于第一运动机构、第二运动机构305本身是具有支撑功能的，安装在上述机架301上的部件可以对应安装在第一运动机构、第二运动机构305的支撑部分上。其他结构与实施例1中类似。

当然，在其他实施例中，也可以取消机架，保留平衡机构，所述平衡机构可以固定在第一运动机构、第二运动机构自身的支撑部分上。该种结构最为简单，但能保证良好的扫描效果和稳定性，又能大大提高扫描速度。

采用上述实施例的同步扫描装置，摒弃了栅格扫描模式下的改进，采用第一方向运动和第二方向运动由不同的机构执行，结合同步扫描，可以合成预定的扫描轨迹，从而克服了制约整个行业进一步发展的技术难题。

实施例四

本实施例以采用圆柱槽凸轮机构的同步扫描装置为例，详细说明其结构和工作过程。

如图4所示，为一种基于圆柱槽凸轮实现快速同步扫描的装置的优选实施例，所述装置包括：机架401、第一运动机构、检测部件406、第二运动机构408 和平衡机构；其总体的结构设置与前面的实施例相同，不同之处在于第一运动机构为圆柱槽凸轮机构。

具体的，所述圆柱槽凸轮机构包括第一驱动电机402、圆柱槽凸轮403、第一拨杆404、第一连杆405，其中：

所述圆柱槽凸轮403的两端支撑在所述机架401上，所述圆柱槽凸轮403 的一端连接所述第一驱动电机402的输出轴并在所述第一驱动电机402的驱动下运动；所述圆柱槽凸轮403上开设有凹槽，所述第一拨杆404的一端插设于所述凹槽内并于所述凹槽内滑动，所述第一拨杆404的另一端与所述第一连杆405 连接；所述机架401上设置有导槽，第一连杆405安装在所述机架401上的导槽内并可沿导槽往复运动，所述检测部件406与所述第一连杆405连接固定。

当所述检测部件406设置在第一运动机构上，则检测样品407设置在所述第二运动机构408上；相反的，如所述检测样品407设置在第一运动机构上，则所述检测部件406设置在所述第二运动机构408上，从而通过所述第一运动机构与所述第二运动机构408带动所述检测样品407、所述检测部件406实现不同方向的运动。

在本实施例中，所述平衡机构包括：平衡拨杆409、平衡连杆410和平衡质量块411；其中：

所述平衡拨杆409的一端插设于所述圆柱槽凸轮3上的凹槽内并于凹槽内滑动；所述平衡拨杆409的另一端与所述平衡连杆410连接，所述平衡连杆410 安装在所述机架1的导槽内并沿导槽往复直线运动，所述平衡质量块411与所述平衡连杆410连接固定。

当所述第一驱动电机402驱动工作时，所述第一驱动电机402驱动所述圆柱槽凸轮403旋转，所述第一拨杆404沿着所述圆柱槽凸轮403的凹槽滑动，并带动所述第一连杆405在所述机架401的导槽内做往复直线运动，进而带动所述检测部件406完成第一方向往复直线运动；

同时，所述第一驱动电机402驱动所述圆柱槽凸轮403旋转，所述平衡拨杆 409沿着所述圆柱槽凸轮403的凹槽滑动，并带动所述平衡连杆410在所述机架 401的导槽内做往复直线运动，进而带动所述平衡质量块411完成往复直线运动。所述平衡连杆410与所述第一连杆405的运动方向相反，所述平衡质量块411与所述检测部件406的运动方向相反，以产生与所述第一运动机构大小相等、方向相反的作用力，从而抵消所述第一运动机构的作用力。

作为一个优选方式，所述圆柱槽凸轮403的凹槽具有设定的曲线轨迹，所述第一拨杆4和所述平衡连杆410沿所述凹槽设定的曲线轨迹移动。

上述实施例中，第一运动机构和第二运动机构可以带动扫描部件或检测样品实现第一方向的运动和第二方向的运动。采用圆柱槽凸轮实现快速同步扫描，结构简单紧凑，设计简单，节省成本。进一步的，采用平衡机构可以提高装置整体的稳定性，减小了振动，保证了检测的精度。

进一步的，在其他实施例中，也可以取消图4中所示的平衡机构，所述装置包括：机架401、第一运动机构、检测部件406、第二运动机构408，所述第一运动机构、第二运动机构408设置在机架401上，其他结构与上述实施例中类似。本实施例取消平衡机构，同样能实现快速同步扫描的目的，只是装置整体的稳定性比实施例1稍差。

进一步的，在另外的实施例中，也可以取消图4中所示的平衡机构和机架 401，所述装置包括：第一运动机构、检测部件406、第二运动机构408，此实施例适用于第一运动机构、第二运动机构本身是具有支撑功能的，其他结构与上述实施例中类似。

当然，在其他实施例也可以取消机架401，保留平衡机构，所述平衡机构可以固定在第一运动机构、第二运动机构408自身的支撑部分上，结构简单，既能保证良好的扫描效果和稳定性，又能大大提高扫描速度。

实施例五

本实施例以采用圆柱槽凸轮机构的同步扫描装置为例，详细说明其结构和工作过程。

如图5所示，为一种基于凸轮连杆传动实现快速同步扫描的装置的优选实施例，包括机架501、第一运动机构、第二运动机构507、检测部件505和平衡机构。其总体的结构设置与前面的实施例相同，不同之处在于第一运动机构为凸轮连杆传动机构。

具体的，所述凸轮连杆传动机构包括：第一驱动电机502、槽凸轮503、第一推杆504和第一导向部件510，其中：

所述第一驱动电机502与所述机架1连接固定，所述槽凸轮503通过安装轴与所述第一驱动电机502连接，所述第一推杆504的一端通过滚子与所述槽凸轮 503连接，所述检测部件505通过夹具固定在所述第一推杆504的另一端上；所述第一推杆504插入所述第一导向部件510内并在所述第一导向部件510内往复直线运动。

当检测部件505设置在第一运动机构上，则检测样品506设置在第二运动机构507上；相反的，如检测样品506设置在第一运动机构上，则检测部件505 设置在第二运动机构507上，从而通过上述的第一运动机构与所述第二运动机构 507带动检测样品506、检测部件505实现不同方向的运动。

所述平衡机构包括平衡推杆508、第二导向部件511以及平衡质量块509，其中：

所述平衡推杆508的一端通过滚子与所述槽凸轮503连接，所述平衡质量块 509固定在所述平衡推杆508的另一端上。所述平衡推杆508插入所述第二导向部件511内并在所述第二导向部件511内往复直线运动。

当所述第一驱动电机502工作时，所述第一驱动电机502驱动所述槽凸轮 503绕安装轴转动，所述槽凸轮503带动所述第一推杆504做往复直线运动，进而带动固定于所述第一推杆504另一端的所述检测部件505完成第一方向往复直线运动。

同时，所述第一驱动电机502驱动所述槽凸轮503绕安装轴转动，所述槽凸轮503带动所述平衡推杆508在所述第二导向部件内做往复直线运动，进而带动固定于所述平衡推杆508另一端的所述平衡质量块509做往复直线运动，且所述平衡推杆508与所述第一推杆504的运动方向相反。

作为优选实施方式，所述槽凸轮503上设置有用于放置所述滚子的凸轮凹槽，所述滚子插设于所述凸轮凹槽内并在所述凸轮凹槽内滑动。更好的，所述凸轮凹槽是具有设定曲线轨迹的凹槽，所述滚子沿所述轨迹曲线的运动。

作为优选实施方式，所述机架1上设置有导向部件，所述第一推杆504、所述平衡推杆508插入所述导向部件里并沿所述导向部件方向往复直线运动。相应的，所述第一推杆504、所述平衡推杆508沿所述导向部件相反方向运动，从而所述检测部件505与所述平衡质量块509运动方向相反。

上述实施例中，第一运动机构和第二运动机构可以带动扫描部件或检测样品实现第一方向的运动和第二方向的运动。采用凸轮连杆传动机构实现快速同步扫描，设计简单，结构紧凑，效率高，具有较好的运动特性和动力特性。进一步的，采用平衡机构可以提高装置整体的稳定性，减小了振动，保证了检测的精度。

进一步的，在其他实施例中，也可以取消图5中所示的平衡机构，所述装置包括机架1、第一运动机构、第二运动机构507、检测部件505，所述第一运动机构、第二运动机构507设置在机架501上。其他结构与上述实施例中类似：所述第一运动机构即扫描机构与所述机架501连接，所述第二运动机构507与所述机架1连接，所述检测部件505与所述第一运动机构连接，所述检测样品506 固定在所述第二运动机构507上；所述第一运动机构与所述第二运动机构507 同步扫描，合成预定的扫描轨迹。取消平衡机构，同样能实现快速同步扫描的目的，只是装置整体的稳定性比其他实施例稍差。

进一步的，在另外的实施例中，也可以取消图1中所示的平衡机构和机架 501，所述装置包括第一运动机构、第二运动机构507、检测部件505，此实施例适用于第一运动机构、第二运动机构11本身是具有支撑功能的，其他结构与上述实施例中类似：当所述第一驱动电机502工作时，所述第一驱动电机502驱动所述槽凸轮503绕安装轴转动，所述槽凸轮503带动所述第一推杆504做往复直线运动，进而带动固定于所述第一推杆504另一端的所述检测部件505完成第一方向往复直线运动。

当然，在其他实施例中，也可以取消机架501，保留平衡机构，所述平衡机构可以固定在第一运动机构、第二运动机构自身的支撑部分上。该种结构最为简单，既能保证良好的扫描效果和稳定性，又能大大提高扫描速度。

实施例六

本实施例以采用另一种凸轮连杆机构的同步扫描装置为例，详细说明其结构和工作过程。

如图6所示，为快速同步扫描的装置的优选实施例之一，所述装置包括：机架601、第一运动机构、检测部件606、第二运动机构608和平衡机构，该实施例六与实施例五中比较相似，不同之处在于第一运动机构采用的凸轮连杆机构的结构。

具体的，所述凸轮连杆机构包括：第一驱动电机602、圆柱端面凸轮603、第一推杆604、第一导向部件605。其中：

所述第一驱动电机602与所述机架601固定连接，所述圆柱端面凸轮603 通过安装轴与所述第一驱动电机602的输出端连接，所述第一推杆604的一端与所述圆柱端面凸轮603的一侧连接，所述第一推杆604限定在所述第一导向部件 605内，所述第一导向部件605固定在所述机架601上，所述检测部件606通过夹具固定在所述第一推杆604的另一端；

上述结构中，当检测部件606设置在第一运动机构上，则检测样品607设置在第二运动机构608上；相反的，如检测样品607设置在第一运动机构上，则检测部件606设置在第二运动机构608上，从而通过上述的第一运动机构与所述第二运动机构608带动检测样品607、检测部件606实现不同方向的运动。

如图1所示，所述平衡机构包括：平衡推杆609、平衡导向部件610、平衡质量块611，其中：

所述平衡推杆609的一端与所述圆柱端面凸轮603的另一侧连接，所述平衡推杆609限定在所述平衡导向部件610内，所述平衡导向部件610固定在所述机架601上，所述平衡质量块固定连接在所述平衡推杆609的另一端。

当所述第一驱动电机602工作时，所述第一驱动电机602的输出端驱动所述圆柱端面凸轮603的安装轴转动，从而驱动所述圆柱端面凸轮603转动，所述圆柱端面凸轮603为两端圆柱端面凸轮，通过滚子带动所述第一推杆604在所述第一导向部件605内进行往复直线运动，从而带动固定在所述第一推杆604另一端的所述检测部件606做第一方向往复直线运动。

同时，所述第一驱动电机602驱动所述圆柱端面凸轮603转动，所述圆柱端面凸轮603通过滚子带动所述平衡推杆609在所述平衡导向部件610内进行往复直线运动，从而带动所述平衡质量块611做往复直线运动。所述第一推杆604与所述平衡推杆609运动方向相反，从而所述检测部件606与所述平衡质量块611 运动方向相反。

上述第一导向部件605和所述平衡导向部件610可以采用导轨，也可以是其他形式的导向部件。

上述实施例中，第一运动机构和第二运动机构可以带动扫描部件或检测样品实现第一方向的运动和第二方向的运动。采用凸轮推杆机构实现快速同步扫描，机构简单，配合其相应的力平衡机构，提高装置整体的稳定性，减小了振动，保证了检测的精度，可以实现获得良好的运动特性和动力特性。

进一步的，在其他实施例中，可以取消图1中所示的平衡机构，所述装置包括：机架601、第一运动机构、检测部件606、第二运动机构608，其他结构与上述实施例相同：所述第一运动机构与所述机架601连接，所述第二运动机构与所述机架601连接，所述检测部件606与所述第一运动机构连接并随所述第一运动机构实现第一方向往复直线运动，所述第二运动机构608连接检测样品607 并带动所述检测样品607实现第二方向运动，所述第一运动机构与所述第二运动机构结合同步扫描，合成预定的扫描轨迹。取消平衡机构同样能实现快速同步扫描的目的，只是装置整体的稳定性比实施例1稍差。

进一步的，在另外的实施例中，也可以取消图1中所示的平衡机构和机架 601，所述装置包括：第一运动机构、检测部件606、第二运动机构608，此实施例适用于第一运动机构、第二运动机构11本身是具有支撑功能的，安装在机架上的部件可以对应安装在第一运动机构、第二运动机构11的支撑部分上。其他结构与工作过程与上述实施例中类似。

当然，在其他实施例中，也可以取消机架，保留平衡机构，所述平衡机构可以固定在第一运动机构、第二运动机构608自身的支撑部分上，整个装置的最为结构简单，既能保证良好的扫描效果和稳定性，又能大大提高扫描速度。

实施例七

本实施例以采用齿轮齿条机构的同步扫描装置为例，详细说明其结构和工作过程。

如图7所示，为快速同步扫描的装置的优选实施例之一，所述装置包括：机架601、第一运动机构、检测部件606、第二运动机构608和平衡机构，与其他实施例相比，不同之处在于第一运动机构采用齿轮齿条机构。

所述齿轮齿条机构，包括第一驱动电机702、齿轮703、第一齿条704，其中：

所述第一驱动电机702与所述机架701连接固定，所述齿轮703的一端与所述第一驱动电机702的输出端连接，所述齿轮703通过安装孔安装在所述支架1 上，所述第一齿条704安装在所述支架1上设置的直线导槽(第一导向部件)内，且所述第一齿条704与所述齿轮703啮合，所述检测部件705通过夹具固定在所述第一齿条704的一端；

上述结构中，当检测部件705设置在第一运动机构上，则检测样品706设置在第二运动机构707上；相反的，如检测样品706设置在第一运动机构上，则检测部件705设置在第二运动机构707上，从而通过上述的第一运动机构与所述第二运动机构707带动检测样品706、检测部件705实现不同方向的运动。

所述平衡机构包括：平衡齿条708和平衡质量块709，其中：所述平衡齿条 708与所述齿轮703啮合，所述平衡齿条安装在所述机架701上设置的直线导槽 (第二导向部件)内并在所述直线导槽内往复运动，所述平衡质量块709固定于所述平衡齿条708的一端。

当所述第一驱动电机702工作时，所述第一驱动电机702正反运动带动所述齿轮703正反转动，所述齿轮703与所述第一齿条704啮合，从而带动所述第一齿条704沿所述直线导槽进行往复直线运动，进而带动安装在所述第一齿条704 一端的所述检测部件705进行第一方向往复直线运动；

同时，所述第一驱动电机702正反转循环运动驱动所述齿轮703正反方向旋转，所述齿轮703与所述平衡齿条708啮合，从而带动所述平衡齿条708在所述机架701的直线导槽内实现往返直线运动，进而带动所述平衡质量块709做往复直线运动。所述平衡齿条708与所述第一齿条704往相反方向运动，从而所述平衡质量块709与所述检测部件705的运动方向相反。

所述机架701可以是一个整体，所述第二运动机构707、所述第一运动机构以及平衡机构均与所述机架701连接，并使平衡机构与第一运动机构之间形成力平衡。

上述实施例中，第一运动机构和第二运动机构可以带动扫描部件或检测样品实现第一方向的运动和第二方向的运动。采用齿轮齿条机构实现快速同步扫描，结构简单，成本较低，运动平稳，同时采用平衡机构可以提高装置整体的稳定性，减小了振动，保证了检测的精度。

进一步的，在其他实施例中，可以取消图7中所示的平衡机构，所述装置包括：机架701、第一运动机构、检测部件705、第二运动机构707，所述第一运动机构、第二运动机构设置在机架701上；其他结构与上述实施例中类似。

所述第一运动机构即扫描机构与所述机架701连接；所述检测部件705与所述第一运动机构连接，并随所述第一运动机构实现第一方向往复直线运动；所述第二运动机构707即步进机构与所述机架701连接；检测样品706与所述第二运动机构707连接，并在所述第二运动机构707的带动下实现第二方向运动；所述第一运动机构与所述第二运动机构707结合同步扫描，合成预定的扫描轨迹。取消平衡机构，同样能实现快速同步扫描的目的，只是装置整体的稳定性比实施例 1稍差。

进一步的，在另外的实施例中，也可以取消图7中所示的平衡机构和机架，所述装置包括：第一运动机构、检测部件705、第二运动机构707，此实施例适用于第一运动机构、第二运动机构707本身是具有支撑功能的，安装在机架701 上的部件可以对应安装在第一运动机构、第二运动机构11的支撑部分上。

当然，其他实施例也可以取消机架，保留平衡机构，所述平衡机构可以固定在第一运动机构、第二运动机构707自身的支撑部分上，结构简单，既能保证良好的扫描效果和稳定性，又能大大提高扫描速度。

实施例八

本实施例中，对上述实施例1-7中的第二运动机构的优选结构进行说明。

如图8所示，为第二运动机构的一实施例；所述第二运动机构为水平运动机构，包括：第二驱动电机801、水平转盘802，其中：

所述第二驱动电机801的底部与所述机架805或第一/第二运动机构的支撑部分连接固定，所述水平转盘802通过连接轴与所述第二驱动电机801的输出轴连接，所述检测样品803放置在所述水平转盘802上；

当所述第二驱动电机801工作时，所述第二驱动电机801驱动所述水平转盘 802绕所述连接轴在水平面内进行第二方向步进运动、匀速圆周运动或变速圆周运动，所述检测样品803随所述水平转盘802在水平面内做第二方向步进运动、匀速圆周运动或变速圆周运动；由于所述水平转盘802所选取的半径足够大，因此在检测部件804的运动范围内，所述检测样品的第二方向运动可以近似为直线运动。

采用本实施例中的第二运动机构，结合实施例1-7中的结构，摒弃了栅格扫描模式下的改进，采用第一方向运动和第二方向运动由不同的机构执行，结合同步扫描，可以合成预定的扫描轨迹，从而克服了制约整个行业进一步发展的技术难题。

实施例九

本实施例中，对上述实施例1-7中的第二运动机构的另一优选结构进行说明。

如图9所示，为第二运动机构的另一实施例，包括：第三驱动电机901、垂直转盘902，其中：

所述第三驱动电机901的底部与所述机架905连接固定，所述垂直转盘902 通过连接轴与所述第三驱动电机901的输出轴连接，所述检测样品903放置在所述垂直转盘902上；

当所述第三驱动电机901工作时，所述第三驱动电机901驱动所述垂直转盘 11绕所述连接轴在竖直面内进行第二方向步进运动、匀速圆周运动或变速圆周运动，所述检测样品903随所述垂直转盘902在竖直面内做第二方向步进运动、匀速圆周运动或变速圆周运动；由于所述垂直转盘902的半径足够大，因此在检测部件904的运动范围内，所述检测样品903的第二方向运动可以近似为直线运动。

以上实施例八、九为所述第二运动机构的优选实施方式。在其他实施例中，所述第二运动机构也可以为凸轮连杆机构、曲柄滑块机构、圆柱凸轮机构、齿轮齿条机构、丝杠螺母机构、同步带机构、圆柱端面凸轮机构、槽条机构、电动缸等装置。

上述实施例一～九中所述同步扫描装置，取消步进栅格的扫描方式(如图4 所示)，采用双轴同步的方式，当第一运动机构往复运动的同时，第二运动机构同步运动以实现预设的轨迹。

实施例十

在上述各个实施例的基础上，所述同步扫描装置的图像处理设备可以采用安装有图像处理功能模块的电脑，也可以采用逻辑组合电路实现，当然，还可以采用单片机、可编程控制器或其他集成电路来实现。

所述图像处理设备将所述第一运动机构与所述第二运动机构同步扫描的第一方向、第二方向的扫描轨迹合成预定的扫描轨迹，从而得到所需的扫描结果。图像处理设备中图像处理功能模块所采用的具体合成轨迹的方法可以采用现有方法实现，比如插值计算，这对本实用新型的结构本身没有影响。

实施例十一

在上述实施例一～十的基础上，提供一种包含上述同步扫描装置的无损检测系统。

参照图10所示，具体的，所述系统包括：同步扫描装置1001、检测部件1002、超声波脉冲发生采集装置1003、高速采集卡1004、水槽1005和计算机1006；

其中：

检测样品1007放置在所述同步扫描装置1001的第一运动机构1008、第二运动机构1009其中一个上并浸没在水槽1005的液体中，检测部件1002安装在第一运动机构1008、第二运动机构1009的另一个上并置于检测样品1007的上方，所述同步扫描装置1001的第一运动机构1008、第二运动机构1009同步运动，同步带动检测样品1007、检测部件1002分别实现第一方向、第二方向的扫描轨迹，所述超声波脉冲发生采集装置1003用于产生超声波脉冲信号，所述高速采集卡1004按设定采样点实时采集被检测样品信息，并生成图像显示于计算机1006。

如所述同步扫描装置设有图像处理设备，则图像处理设备连接所述检测部件，通过检测部件的结果，将所述第一运动机构与所述第二运动机构同步扫描的第一方向、第二方向的扫描轨迹合成预定的扫描轨迹。

实施例十二

在上述实施例一～十一的基础上，提供一种无损检测同步扫描的具体操作，具体包括：

采用第一运动机构带动检测部件沿第一方向运动；

采用第二运动机构带动检测样品沿第二方向运动；

所述第一运动机构与所述第二运动机构同步扫描，分别实现第一方向、第二方向的扫描轨迹；

将上述第一方向、第二方向的扫描轨迹进行图像处理，合成预定的扫描轨迹。

更具体的：

S1：规划扫描轨迹，扫描轨迹的周期为第一运动机构轴的检测分辨率的N 倍，峰峰值为扫描第二运动机构轴范围；

规划扫描轨迹上的采样点，触发同步扫描装置上的检测部件精确采样；

S2：驱动所述第一运动机构与所述第二运动机构按设定轨迹同步运动，同时检测部件按设定采样点实时采集被检测样品信息，利用采样点信息生成平面图像；

S3：将同步运动扫描下采样点位置采集到的采样点信息进行插值计算，生成像素点对应位置的工件信息，合成预定的扫描轨迹。

通过调整所述第一运动机构与所述第二运动机构的运动加减速度改变扫描轨迹类型，其中：

所述第一运动机构与所述第二运动机构采用固定比例的加减速运动，则运动轨迹为三角形；

所述第一运动机构与所述第二运动机构采用不固定比例的加减速运动，则运动轨迹接近梯形；

所述第一运动机构与所述第二运动机构采用正弦加减速运动，则运动轨迹为正弦轨迹；

所述第一运动机构与所述第二运动机构采用不同的加减速运动形式，则实现更复杂的运动轨迹。

上述类型在使用中可以择一使用，也可以组合使用，通过图像处理设备的处理，达到所需的扫描结果。

在上述S1之前，可以调节检测样品与搭载在所述扫描装置上的检测部件相对高度，使得检测样品位于最佳被测面。

进一步的，所述第二运动机构还可以同时提供第一运动方向步进功能，针对大小超出第一运动机构扫描范围的检测样品，可以通过第二运动机构调节检测样品第一运动方向步进，使得未扫描部分处于扫描装置的扫描区域，再返回S3进行扫描(此时第二运动方向与前一次扫描相反)，重复直到整个检测样品扫描完成，最后通过所记录的位置信息完成图像拼接。对于上述S3，可以采用图像处理设备实现，从而完成第一方向运动、第二方向运动同步扫描轨迹的处理和图像拼接，得到所需的图像。

本实用新型创造性地提出采用不同运动机构带动检测样品、检测部件实现不同方向的运动，通过第一方向运动、第二方向运动，在结合同步扫描，可以合成预定的扫描轨迹，提高了扫描速度。进一步的，采用平衡机构可以提高装置整体的稳定性，减小了振动，保证了检测的精度。

本实用新型中最为重要的创新就在于将目前的步进栅格式扫描方式，采用独立控制第一方向运动、第二方向运动的运动轨迹来实现，能有效实现多种扫描模式下快速同步扫描，既能保证良好的扫描效果，又能大大提高扫描速度，比栅格式扫描采用的直线驱动效率更高。

尽管本实用新型的内容已经通过上述实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。