专利名称：扫描头光学自动调整机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及扫描仪中有关扫描头的光学自动调整装置(Auto-OMA)，特别涉及该光学自动调整装置中有关扫描头的光学自动调整机构，该机构包括镜头(Lens)的自动调整机构、电荷耦合器(CCD/B)的自动调整机构以及扫描头的自动定位机构等。
背景技术：
扫描头是扫描仪光电转换机构的核心，它主要由光头架(Chassis)、镜头(Lens)和电荷耦合器(CCD/B)等组成，装配时镜头插装在光头架的镜头孔中，电荷耦合器(CCD/B)安装在镜头成像位置上，从而构成光电扫描组件。扫描头的光学效果好坏不仅与各光学影像部件有关，而且与装配、调测等工艺有关。从某种程度上讲，扫描头装配后的光学调整非但不可缺少，而且相当重要，因为这种调整最直接的效果是发挥其最高光学性能。
所谓OMA(Optical Mechanism Adjustment)为光学机构调整，它是扫描头制造过程中必须经过的一道测试调整工艺。对于扫描头来说，OMA操作主要目的是调整镜头(Lens)和电荷耦合器(CCD/B)光学位置，而实际操作中一般要分成三步，第一步是将扫描头定位；第二步是检测和调整镜头(Lens)相对电荷耦合器(CCD/B)的MTF(光学解晰度)值，使其达到最佳状态；第三步是检测和调整电荷耦合器(CCD/B)相对镜头的位置，即SER(水平方向偏差)和SKEW(竖直方向偏差及倾斜)。在第一步对扫描头的定位中，镜头(Lens)前向的定位架上设有一个光学测试板，该光学测试板上给出了一组有关光学调整的图形信息，并以此为基准，通过检测、比较来校正扫描头光学系统。在第二步镜头检测和调整中，由于镜头生产过程中最佳转角的位置已经标定，并且在组装时已基本到位，因此只要调整镜头的轴向位置即可达到目的。目前在研发和生产过程中对扫描头的光学机构检测和调整仍处于手工操作阶段，尚无专门的自动调整装置，作业人员只能借助光学调整治具和专门调测棒采用手动方式来完成。所谓光学调整治具其实是一种结构简单的定位机构，而调测棒是一种手工镜头位置调节工具。调整时通过人工观察电脑中OMA波形及显示的Pass或Fail信息来判断镜头或电荷耦合器是否到达最佳位置。在调整过程中镜头或电荷耦合器的状况由人工记忆，精确度、速度等全部由人工手动控制，最后以手工操作方式将移动镜头或电荷耦合器至人工所判断的最佳位置，然后固定，并存储数据。显而易见，对于扫描头这类精度很高的光学影像部件来说上述调整方式存在很多缺陷，归纳起来有以下几点1、调整精度不易控制。比如电荷耦合器调整中，目前SER公差范围为(-1，+1)、SKEW公差范围为(-0.4，+0.4)，其中心值为0，但实践证明手动调整工艺的CP及CPK(工艺能力分析指数)值并不理想；在镜头调整中，从理论上MTF值越高越好，而且各个区域的MTF值越平均越好，但采用调测棒手动调节时镜头前进、后退的进给量无法精确控制，经常出现多调或少调现象，很难使各个区域的MTF值达到最佳或相对平均状态。
2、调整周期长，效率低。手动调整需将光学机构从相对偏离较远的位置上调整到合格范围内，因此导致调整的时间较长。
3、对作业的熟练程度要求高，操作人员教育培训的时间较长。光学机构的调整速度会因作业人员的动作快慢和熟练程度的不同而产生很大差异，而且对一名新上线的作业人员的教育培训时间会很长。这些因素不仅对提高产品质量是不利的，而且企业的生产成本也相应增加。
4、操作者因工作疲劳而发生错误的机率大。
有鉴于此，为了满足生产线对扫描头快速、精确调整的需要，本发明提出了一种适合于机械化、自动化的扫描头光学自动调整机构。该自动调整机构与PC(计算机)、PLC(可编程逻辑控制器)以及相关软件相结合，可以使整个数据采集、分析、处理、控制、调整过程完全自动化，结果最佳化，从而取代现有手动调整方式，正真实现扫描头光学机构的自动、快速、精确调整。
发明内容
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是一种扫描头光学自动调整机构，在一基体构件上同时设置一扫描头定位机构、一镜头调整机构和一电荷耦合器调整机构，其中所述扫描头定位机构相对基体固定，该机构由三维空间定位基准和压紧装置构成，所述三维空间定位基准由一个定位轴和两个不同方向的定位面组成，其中定位轴与扫描头的长轴孔对应配合，一个定位面与扫描头的滚动轮对应配合，限制其绕定位轴转动的自由度，另一个定位面与扫描头的端面对应配合限制其沿定位轴移动的自由度；压紧装置由气缸、油缸或弹性构件构成；所述镜头调整机构设在镜头的对应侧，该机构由平行于镜头轴向的调节机构、垂直于镜头轴向的推进机构和镜头的夹持机构空间叠加而成，其中调节机构由滑动机构与螺旋机构平行组合构成，螺旋机构与控制电机相连；推进机构由滑动机构与直线驱动机构平行组合构成；夹持机构与一个驱动装置连接，其夹持端对应镜头调测环设有一对夹爪；所述电荷耦合器调整机构设在电荷耦合器的对应侧，该机构由垂直于电荷耦合器的推进机构、相对电荷耦合器的横向调节机构、相对电荷耦合器的两套纵向调节机构和两套纵向夹持机构空间叠加而成，两套纵向夹持机构对应电荷耦合器的两端设置，并且分别与两套纵向调节机构连接，纵向调节机构与横向调节机构连接，横向调节机构与推进机构连接；所述推进机构由滑动机构与直线驱动机构平行组合构成；横向调节机构由滑动机构与螺旋机构平行组合构成，螺旋机构与控制电机相连；纵向调节机构由滑动机构与螺旋机构平行组合构成，螺旋机构与控制电机相连；纵向夹持机构与一个驱动装置连接，其夹持端对应电荷耦合器的上、下边设有一对夹爪。
上述技术方案的有关内容和变化解释如下1、上述方案中，所述“基体”是指底座、支架、支座、座体、架体以及类似称谓的基础支承体。
2、上述方案中，所述定位机构利用一个定位轴和两个不同方向的定位面对扫描头进行三维定位，其中，定位轴限制扫描头两个移动、两个转动共四个自由度；一个定位面限制扫描头绕定位轴转动的自由度，另一个定位面限制扫描头沿定位轴移动的自由度。
3、上述方案中，关于扫描头的定位可以有两种方式，一是水平定位，二是垂直定位。所述水平定位是将扫描头定位机构水平布置，扫描头定位时处于倒置状态，压紧装置从底部向上实施压紧，压紧装置的作用端设有弹性构件。所述垂直定位是将扫描头定位机构垂直布置，扫描头定位时处于横置竖立状态，其中电荷耦合器朝上，压紧装置从一侧向上实施压紧，压紧装置的作用端设有弹性构件。
4、上述方案中，电荷耦合器(CCD/B)外形一般为矩形电路板结构，该结构紧贴固定在光头架的后侧面上，工作时处于横置侧立状态，电路板中央设有光电耦合单元，四周为上、下边和左、右侧边。所述电荷耦合器调整机构中“横向调节机构”是相对电路板左、右方向上的位置调节机构；“纵向调节机构”是相对电路板上、下方向上的位置调节机构；“垂直”是相对电路板前、后方向。
5、上述方案中，电荷耦合器调整机构的任务是调整电荷耦合器相对镜头有效区域位置，该机构由一个推进机构、一个横向调节机构、两套纵向调节机构和两套纵向夹持机构组成，以上机构整体由基体支承，机构之间通过过渡连接件叠加连接，具体是两套纵向夹持机构分别通过工作头与两套纵向调节机构，两套纵向调节机构通过联接座与横向调节机构，横向调节机构拖板与推进机构，推进机构支承在基体上。其中两套纵向夹持机构的任务是在两端上、下夹住电荷耦合器；两套纵向调节机构的任务是分别调整电荷耦合器两端的纵向位移量；横向调节机构的任务是调整电荷耦合器横向位移量；推进机构的任务一是将夹持机构送到电荷耦合器位置，二是调整后的复位。由于采用两个夹持机构在电荷耦合器两端分别形成相互独立的上、下夹持结构，工作头相对联接座可以单独调节上、下位移量，因此可以调节电荷耦合器的转角。
6、上述方案中，镜头调整机构的任务是调整镜头相对电荷耦合器的轴向位置，该机构由一个镜头夹持机构、一个推进机构和一个镜头调节机构组成，以上三个机构整体由基体支承，机构之间通过过渡连接件叠加连接，比如通过滑座、工作头叠加连接，以此构成一个适合于调整镜头轴向位置的空间机构。其中镜头夹持机构的任务是夹住镜头；工作头推进机构的任务一是在夹持镜头之前将夹持机构送入镜头调测环位置处，二是调整后的复位；镜头调节机构的任务是调整镜头轴向位置。
7、上述方案中，所述“滑动机构”是指具有直线移动副特征的运动机构，如滑块与直线导轨构成的滑动机构，滑杆与滑套构成的滑动机构等。为了提高滑动精度、刚性和稳定性等物理指标，所述电荷耦合器调整机构中的推进机构和横向调节机构内的滑动机构采用双导轨结构设计，其它滑动机构如果需要也可以采用双导轨结构。
8、上述方案中，所述“夹持机构”是指作用于电荷耦合器和镜头的夹紧结构。驱动装置是夹持机构的驱动元件，它可以向夹持机构提供动力或运动，使之向电荷耦合器(CCD/B)实施夹紧动作。
9、上述方案中，为了提高电荷耦合器调整速度，在电荷耦合器夹持前可以实施横向的初始定位方案，其措施是在两套纵向夹持机构上分别增设一横向定位件，两定位件对应电荷耦合器的左、右侧边形成一对相互配合的横向卡夹初始定位结构。该定位的好处是以上次调整电荷耦合器的横向精确位置为基准，作为下次调整的横向初始位置，这样可以大大缩短调节行程，提高调整速度。所述横向卡夹初始定位结构包括以下两种变化(1)、所述一个横向定位件为悬臂式定位块，其前部设有定位斜面；另一个横向定位件为弹簧片，定位斜面和弹簧片分别作用于电荷耦合器的左、右侧边形成一横向卡夹初始定位结构。
(2)、所述两个横向定位件均为悬臂式定位块，其前部均设有定位斜面，两定位斜面分别作用于电荷耦合器的左、右侧边形成一横向卡夹初始定位结构。
以上两个具体方案中，所述定位斜面以锥面为最佳。这两个具体方案只是解决横向的初始定位问题，那么对电荷耦合器(CCD/B)的纵向和转角如何实施初始定位呢？答案是依靠纵向滑动机构的记忆特性，即以上次调整电荷耦合器(CCD/B)的纵向精确位置为基准，作为下次调整的纵向初始位置，并在此基础上通过测试进行调整。
10、上述方案中，所述镜头调整机构中，夹持镜头方式有两种，一种是针对镜头调测环凹槽采用张紧式夹持结构，另一种是采用夹紧式夹持结构。所述张紧式夹持结构是在夹持机构头部设有一对张紧型夹爪，两个张紧型夹爪沿镜头轴向前、后布置，并以外侧面张紧方式与凹槽前、后侧面接触来夹持镜头。所述夹紧式夹持结构是在夹持机构头部设有一对夹紧型夹爪，两个夹紧型夹爪沿镜头横向左、右两侧布置，并以内侧面夹紧方式与凹槽槽底外缘接触来夹持镜头。夹紧型夹爪又可以分为以下两种类型夹爪(1)、刀口型夹爪。刀口型夹爪头部内侧的夹口为刀口，两个刀口面对面布置并随夹爪运动夹紧和松开镜头。
(2)、齿型夹爪。齿型夹爪头部内侧的夹口为齿形口，两个齿形口面对面布置并随夹爪运动夹紧和松开镜头。
11、上述方案中，所述电荷耦合器调整机构中，在推进机构接近电荷耦合器处迎面设置阻尼型限位器，该阻尼型限位器的作用端指向推进机构的实体部位。该阻尼型限位器有两个作用，其一是起缓冲作用，使推进机构在快速推进结束前的冲击力最小；其二是限位作用，即限制推进机构的推进行程，使调整机构恰好处于夹持电荷耦合器的位置上。所述阻尼型限位器可以采用空气阻尼限位器或弹簧阻尼限位器，其数量可以根据实际情况以及阻尼的大小灵活掌握，这是现有技术。
12、上述方案中，所述直线驱动机构为气缸、油缸或由螺旋机构与控制电机构成。其中采用气缸结构最简单。
13、上述方案中，所述控制电机为伺服电机或步进电机。
本发明工作原理是针对扫描头结构以及光学调整要求，在同一个基体构件上利用一个定位机构将扫描头整体定位，然后针对镜头和电荷耦合器这两个调整对象分别设置一套镜头调整机构和一套电荷耦合器调整机构，建立一种具有快速、精确、自动特征的光学调整机构。该自动调整机构与PC(计算机)、PLC(可编程逻辑控制器)以及相关软件相结合，可以使整个数据采集、分析、处理、控制、调整过程完全自动化，结果最佳化，从而取代现有手动调整方式。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点1、本发明根据扫描头制造中光学机构调整(OMA)要求，设计了一种适合于机械化和自动化的夹持和调整机构，为进一步完善扫描头Auto-OMA装置，彻底改变落后的手动调节方式创造了良好条件，因此具有显著地先进性和突出的创造性特点。
2、本发明与手动调整相比调整的精度更高，其位置控制精度可以提高一倍，比如目前手动调整电荷耦合器(CCD/B)时，SER公差范围为(-1，+1)、SKEW公差范围为(-0.4，+0.4)，其中心值为0，而采用本方案后其SER公差范围为(-0.5，+0.5)、SKEW公差范围为(-0.2，+0.2)。在调整镜头(Lens)时，可以将光学解晰度(MTF)调整到最佳状态，即每个区域的MTF数值达到相对平均的水平。
3、本发明调整光学机构时间相对手动调整时间更短。其主要原因是手动调整需从一个偏离各个被调整参数理论值相对较远的位置调整到合格范围内，而自动调整可记住上一次调整的最佳位置，并作为下一次调整时初始位置，这样调整的速度更快，时间更短，有的甚至不用调整就已达到最佳状态。
4、本发明对操作人员的教育培训以及熟练程度要求不高，教育培训的时间相应缩减，作业难度和劳动强度降低，生产效率提高，出错概率下降。
附图1为本发明实施例立体图(一)；附图2为本发明实施例立体图(二)；附图3为本发明实施例主视图；附图4为本发明实施例俯视图；附图5为本发明实施例右视图；附图6为本发明实施例扫描头定位机构立体图；附图7为本发明实施例扫描头定位机构主视图；附图8为本发明实施例扫描头定位机构俯视图；附图9为本发明实施例镜头调整机构立体图；附图10为本发明实施例镜头张紧型夹爪主视图；附图11为本发明实施例镜头张紧型夹爪左视图；附图12为本发明实施例镜头张紧型夹爪立体图；附图13为本发明实施例镜头刀口型夹爪立体图；附图14为本发明实施例镜头齿型夹爪立体图；附图15为本发明实施例摆杆夹持机构及气缸驱动原理图；附图16为本发明实施例螺旋夹持机构及电机驱动原理图；附图17为本发明实施例电荷耦合器调整机构立体图；附图18为本发明实施例电荷耦合器调整机构右视图；附图19为本发明实施例电荷耦合器夹持受力示意图；附图20为本发明实施例电荷耦合器横向初始定位原理图(一)；附图21为本发明实施例电荷耦合器横向初始定位原理图(二)；附图22为本发明实施例电荷耦合器推进机构立体图。
以上附图中1、底座；2、定位架；3、定位轴；4、滚动轮；5、气缸；6、压块；7、限位面；8、定位块；9、扫描头；10、支架；11、Z向滑座；12、Z向螺旋机构；13、控制电机；14、工作头；15、Y向滑动机构；16、气缸；17、夹爪；18、镜头；19、张紧型夹爪；20、固定块；21、夹头；22、调测环；23、夹嘴；24、刀口型夹爪；25、刀口；26、齿型夹爪；27、齿形口；28、气缸；29、活塞杆；30、摆杆；31、转动支点；32、滑块；33、螺杆；34、控制电机；35、移动块；36、支架；37、联接座；38、工作头；39、夹爪；40、控制电机；41、导轨；42、滑块；43、气缸44、活塞杆；45、导轨；46、滑块47、导轨；48、滑块；49、控制电机；50、控制电机；51、水平定位块；52、弹簧片；53、固定块；54、阻尼型限位器。
具体实施例方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述实施例参见附图1～图5所示，一种扫描头光学自动调整机构，在一底座1上同时设置一扫描头定位机构、一镜头调整机构和一电荷耦合器调整机构。下面针对这三个机构分别进行描述一、扫描头定位机参见附图6～图8所示，该机构设有一定位架2，定位架2上设有三维空间定位基准和压紧装置。所述三维空间定位基准由Z向定位轴3、绕Z向的转动定位结构和沿Z向的移动定位结构组成。Z向定位轴3一端通过一个固定块固定在定位架2上，另一端悬空，以便穿插扫描头9上的长轴孔。绕Z向的转动定位结构由一固定限位面7构成，该固定限位面7由一个“”形构件的横向伸出臂形成，限位面7位于滚动轮4上方，“”形构件的底部与定位架2固定连接。沿Z向的移动定位结构由两个定位块8构成，两个定位块8在X向相隔设置并固定在定位架2上，定位块8通过前部所设凸起的顶端对扫描头9在Z向位置靠紧限定。扫描头9定位时处于倒置状态，其一端的长轴孔与Z向定位轴3配合，另一端的滚动轮4从下方与上方的限位面7配合，扫描头9的一个侧面与两个定位块8配合。所述压紧装置由两套气缸5与压块6连接构成，定位架2台面上沿X向相隔设置两个孔，每个孔处对应安装一套压紧装置，压块6安置在孔中，气缸5固定在压块6的下方。当启动压紧装置时气缸5的活塞杆将压块6从孔中顶起进行顶压定位，拆卸时压块6随气缸5缩回复位。为了改善压紧接触条件，减少过大的冲击力，压紧装置的压块头部设有弹性构件，所述弹性构件采用橡胶件或软塑料件，也可以采用弹簧。
定位机构的工作过程是先将扫描头9放入定位架2上，其中长轴孔穿在Z向定位轴3上，滚动轮4处于Z向转动限位面7下方，前侧面靠在Z向移动定位块8上，此时整个扫描头9处于预定位状态。启动压紧装置后压块6随气缸5活塞杆从下向上运动将扫描头8顶压定位，此时滚动轮4与Z向转动限位面7接触，整个扫描头9处于定位状态。调整完成后气缸5动作，压块6随气缸5活塞杆向下运动，此时扫描头9松弛，可以方便地取下准备下一次定位。
二、镜头调整机构参见附图8所示，该机构在底座1上设一固定支架10，固定支架10上设置一Z向滑座11，所述Z向滑座11与支架10之间一方面通过Z向滑动机构(图中未表示出)相互连接，另一方面通过Z向螺旋机构12(在图示的壳体中)连接，螺旋机构12采用控制电机13进行驱动，以此构成Z向镜头调节机构。所述Z向滑动机构由导轨与滑块配合形成，其中导轨与滑块两者中，一个设在Z向滑座11上，另一个设在支架10上。所述Z向螺旋机构12由精密螺旋传动副构成。所述控制电机13采用伺服电机或步进电机。所述Z向滑座11上设置一可沿Y向滑动的工作头14，所述工作头14与Z向滑座11之间一方面通过Y向滑动机构15相互连接，另一方面通过Y向直线驱动机构连接，以此构成Y向工作头推进机构。所述Y向滑动机构15由导轨与滑块配合构成，其中导轨与滑块两者中，一个设在Z向滑座11上，另一个设在工作头14上。所述Y向直线驱动机构由气缸16构成，气缸16的壳体部分与Z向滑座11固定连接，其活塞杆前端与工作头14固定连接。所述工作头14上设有一镜头夹持机构，该夹持机构由另一个气缸驱动，其夹持端对应镜头调测环设有一对夹爪17。工作时，一对夹爪17随工作头14向下移动伸入镜头调测环凹槽中，然后夹持气缸工作使一对夹爪17以张紧方式与凹槽的两侧面接触夹持镜头，最后通过Z向镜头调节机构调整镜头轴向位置。调整完成后夹持气缸动作，将一对夹爪17松开，然后Y向工作头推进机构复位回移起点。
镜头调整机构中，夹持镜头方式有两种，一种是针对镜头调测环凹槽采用张紧式夹持结构，另一种是采用夹紧式夹持结构。所述张紧式夹持结构是在夹持机构头部设有一对张紧型夹爪，两个张紧型夹爪沿镜头轴向前、后布置，并以外侧面张紧方式与凹槽前、后侧面接触来夹持镜头，参见附图9～图12，其结构为在镜头18旁设有一对张紧型夹爪19，该对张紧型夹爪19沿镜头18轴向前、后布置，并与夹持机构连接；两个张紧型夹爪19头部分别为“U”形夹头21，每个“U”形两臂端部外侧分别设有两个夹嘴23，张紧时两个“U”形随夹爪运动卡入调测环22，并利用两对外侧夹嘴23，以外侧面张紧方式与凹槽前、后侧面接触，以此夹持镜头18，其中每个张紧型夹爪19与凹槽侧面两点接触。
所述夹紧式夹持结构是在夹持机构头部设有一对夹紧型夹爪，两个夹紧型夹爪沿镜头横向左、右两侧布置，并以内侧面夹紧方式与凹槽槽底外缘接触来夹持镜头。夹紧型夹爪又可以分为以下两种类型夹爪(1)、刀口型夹爪24，参见附图13，刀口型夹爪24头部内侧的夹口为刀口25，两个刀口25面对面布置并随夹爪运动夹紧和松开镜头18。
(2)、齿型夹爪26，参见附图2、图14，齿型夹爪26头部内侧的夹口为齿形口27，两个齿形口27面对面布置并随夹爪运动夹紧和松开镜头18。
所述夹持机构也有两种形式，一种是摆杆夹持机构，另一种是螺旋夹持机构。摆杆夹持机构由两根“L”形摆杆30组成，参见附图15，两根“L”形摆杆30面对面呈“ ”形布置，两根摆杆30的拐点处作为转动支点31，其两个下端分别通过滑块32过渡后与夹爪连接，两个上端同时与驱动气缸28的活塞杆29作用端铰接。
螺旋夹持机构参见附图16所示，该夹持机构由一双向螺旋机构构成，所述螺旋机构的螺杆33轴向设有两段不同旋向的螺纹，两段螺纹分别与两个移动块35螺纹连接，两个移动块35分别与夹爪17固定连接；所述驱动元件为控制电机34，控制电机34的输出轴与螺杆33传动连接。
三、电荷耦合器调整机构参见附图1～图5、图17～图22所示，该机构由一个空间运动机构与两对夹持结构组合构成，空间运动机构由Z向、X向和Y向机构叠加组合而成，其中Z向机构为整个前进和后退的推进机构，X向和Y向机构为电荷耦合器(CCD/B)的调整机构。整个调整机构设在一个底座1，底座1上设有可以滑动的支架36，支架36与底座1之间一方面通过两条平行设置的Z向滑动机构相互连接，另一方面通过Z向直线驱动机构连接。Z向滑动机构由导轨41与滑块42组成，并构成支架36相对底座1在Z向的移动副。所述直线驱动机构为一个气缸43，该气缸43固定在底座1上，其作用方向与Z向平行，活塞杆44的伸出端与支架36固定连接，当活塞沿气缸43运动时驱动支架36在Z向滑动。靠近电荷耦合器的底座1中央竖直设有一固定块53，该固定块53底部固定在底座1上，固定块53下部设有一Z向通孔，该通孔让活塞杆44穿过，上部固定一阻尼型限位器54，该阻尼型限位器54的作用端迎面指向支架36的实体部位。当控制装置启动推进机构后，气缸43快速拉动支架36沿导轨41向电荷耦合器方向移动，临近电荷耦合器时支架36的基体与阻尼型限位器54接触，接着由于阻尼的作用使移动速度减缓，最终到达电荷耦合器位置，然后自动调整机构对电荷耦合器实施夹持和调整，调整结束后气缸43又将支架36推回到启始位置等待下一次调整。
所述支架36上设置一联接座37，联接座37与支架36之间一方面通过X向滑动机构相互连接，另一方面通过X向螺旋机构连接。所述X向滑动机构由四条导轨45与滑块46配合组成四个移动副结构，其中两个移动副位于上方的左、右位置上，另两个移动副位于下方的左、右位置上，四个移动副的滑动方与X向平行，导轨45固定在支架36上，滑块46固定在联接座37上。所述X向螺旋机构采用精密的螺旋机构，并将该螺旋机构与控制电机40连接，其中控制电机40可以是伺服电机或步进电机。
所述联接座37上沿X向相隔设有两个工作头38，每个工作头38与联接座37之间一方面通过Y向滑动机构相互连接，另一方面通过Y向螺旋机构连接，从而构成两套分别对应每个工作头38的Y向调整机构，这两套机构相互间独立，其中每套Y向滑动机构由导轨47与滑块48配合构成，导轨47固定在联接座37上，滑块48固定在工作头38上。所述Y向螺旋机构采用精密的螺旋机构，并将该螺旋机构与控制电机49、50连接，其中控制电机49、50可以是伺服电机或步进电机。在每个工作头38前部均设有一套Y向作用的夹持机构，该夹持机构与一个驱动装置连接，其夹持端对应电荷耦合器(CCD/B)的上、下边设有一对Y向运动的夹爪39。所述夹持机构与前述镜头调整机构中的夹持机构基本相同，参见附图15、图16所示，这里不重复描述。
为了提高调整速度，对电荷耦合器(CCD/B)在被夹持前实施X向的初始定位方案，其措施是在两个工作头38上分别设置一X向定位件，其中一个X向定位件为悬臂式水平定位块51，其前部设有定位斜面(其中最好为锥面)，另一个X向定位件为弹簧片52，定位斜面和弹簧片52分别作用于电荷耦合器(CCD/B)的左、右侧边形成一X向卡夹初始定位结构，见图20。而Y向的初始定位则依靠Y向机构的记忆自动完成，即以上次调整电荷耦合器(CCD/B)的Y向精确位置为基准，作为下次调整的Y向初始位置，并在此基础上通过测试进行调整。
权利要求
1.一种扫描头光学自动调整机构，其特征在于在一基体构件上同时设置一扫描头定位机构、一镜头调整机构和一电荷耦合器调整机构，其中所述扫描头定位机构相对基体固定，该机构由三维空间定位基准和压紧装置构成，所述三维空间定位基准由一个定位轴和两个不同方向的定位面组成，其中定位轴与扫描头的长轴孔对应配合，一个定位面与扫描头的滚动轮对应配合，限制其绕定位轴转动的自由度，另一个定位面与扫描头的端面对应配合限制其沿定位轴移动的自由度；压紧装置由气缸、油缸或弹性构件构成；所述镜头调整机构设在镜头的对应侧，该机构由平行于镜头轴向的调节机构、垂直于镜头轴向的推进机构和镜头的夹持机构空间叠加而成，其中调节机构由滑动机构与螺旋机构平行组合构成，螺旋机构与控制电机相连；推进机构由滑动机构与直线驱动机构平行组合构成；夹持机构与一个驱动装置连接，其夹持端对应镜头调测环设有一对夹爪；所述电荷耦合器调整机构设在电荷耦合器的对应侧，该机构由垂直于电荷耦合器的推进机构、相对电荷耦合器的横向调节机构、相对电荷耦合器的两套纵向调节机构和两套纵向夹持机构空间叠加而成，两套纵向夹持机构对应电荷耦合器的两端设置，并且分别与两套纵向调节机构连接，纵向调节机构与横向调节机构连接，横向调节机构与推进机构连接；所述推进机构由滑动机构与直线驱动机构平行组合构成；横向调节机构由滑动机构与螺旋机构平行组合构成，螺旋机构与控制电机相连；纵向调节机构由滑动机构与螺旋机构平行组合构成，螺旋机构与控制电机相连；纵向夹持机构与一个驱动装置连接，其夹持端对应电荷耦合器的上、下边设有一对夹爪。
2.根据权利要求1所述的扫描头光学自动调整机构，其特征在于所述电荷耦合器调整机构中的两套纵向夹持机构上分别增设一横向定位件，两定位件对应电荷耦合器的左、右侧边形成一对相互配合的横向卡夹初始定位结构。
3.根据权利要求2所述的扫描头光学自动调整机构，其特征在于所述一个横向定位件为悬臂式定位块，其前部设有定位斜面；另一个横向定位件为弹簧片，定位斜面和弹簧片分别作用于电荷耦合器的左、右侧边形成一横向卡夹初始定位结构。
4.根据权利要求2所述的扫描头光学自动调整机构，其特征在于所述两个横向定位件均为悬臂式定位块，其前部均设有定位斜面，两定位斜面分别作用于电荷耦合器的左、右侧边形成一横向卡夹初始定位结构。
5.根据权利要求1所述的扫描头光学自动调整机构，其特征在于所述镜头调整机构中，夹持机构头部设有一对张紧型夹爪，两个张紧型夹爪沿镜头轴向前、后布置，并以外侧面张紧方式与凹槽前、后侧面接触来夹持镜头。
6.根据权利要求1所述的扫描头光学自动调整机构，其特征在于所述扫描头定位机构水平布置，扫描头定位时处于倒置状态，压紧装置从底部向上实施压紧，压紧装置的作用端设有弹性构件。
7.根据权利要求1所述的扫描头光学自动调整机构，其特征在于所述扫描头定位机构垂直布置，扫描头定位时处于竖立状态，压紧装置从一侧向上实施压紧，压紧装置的作用端设有弹性构件。
8.根据权利要求1所述的扫描头光学自动调整机构，其特征在于所述电荷耦合器调整机构中的推进机构和横向调节机构内的滑动机构采用双导轨结构设计。
9.根据权利要求1所述的扫描头光学自动调整机构，其特征在于所述电荷耦合器调整机构中，在推进机构接近电荷耦合器处迎面设置阻尼型限位器，该阻尼型限位器的作用端指向推进机构的实体部位。
10.根据权利要求1所述的扫描头光学自动调整机构，其特征在于所述直线驱动机构为气缸、油缸或由螺旋机构与控制电机构成。
全文摘要
本发明涉及扫描仪中有关扫描头的光学自动调整装置(Auto－OMA)，特别涉及一种扫描头光学自动调整机构，其特征在于针对扫描头结构以及光学调整要求，在同一个基体构件上利用一个定位机构将扫描头整体定位，然后针对镜头和电荷耦合器两个调整对象分别设置一套(Lens)的自动调整机构和一套电荷耦合器(CCD/B)的自动调整机构，建立一种具有快速、精确、自动特点的光学调整机构。该自动调整机构与PC(计算机)、PLC(可编程逻辑控制器)以及相关软件相结合，可以使整个数据采集、分析、处理、控制、调整过程完全自动化，结果最佳化，从而取代现有手动调整方式。
文档编号G06F7/10GK1403845SQ0213831
公开日2003年3月19日 申请日期2002年9月20日 优先权日2002年9月20日
发明者王远红, 余陆青 申请人:力捷电脑(中国)有限公司