一种基于悬臂梁结构的可调式双光楔激光扫描执行机构的制作方法
【专利摘要】一种基于悬臂梁结构的可调式双光楔激光扫描执行机构，包括上端盖、上光楔支撑臂、下光楔支撑臂、高位电机支撑体、低位电机支撑体、高位电机输出齿轮、上光楔轴承传动齿轮、上光楔高速轴承、高位微型电机、低位微型电机、上光楔、下光楔、下光楔轴承传动齿轮、低位电机输出齿轮和下光楔高速轴承；其中，上端盖和高位电机支撑体上分别安装有微调紧定螺钉和微调螺栓，施力于上光楔支撑臂和下光楔支撑臂，实现对上光楔和下光楔的位置和轴向偏转角度的微调功能；高位微型电机和低位微型电机分别驱动上光楔和下光楔绕共同光轴进行速度不同且方向相反的相对旋转，产生不同速比的扫描路径。本发明具有体积小、光楔轴倾角可调和结构可靠等优点，避免了光楔安装误差导致的扫描成像畸形，适合灵活高速应用领域。
【专利说明】
一种基于悬臂梁结构的可调式双光楔激光扫描执行机构
技术领域
[0001]本发明涉及用于主动激光扫描准成像探测的装置，具体地，涉及一种基于悬臂梁结构的可调式双光楔激光扫描执行机构，属于光-机-电技术领域。
【背景技术】
[0002]旋转双光楔折射技术，是将激光束垂直投射到光楔对的表面，该光楔对绕同一光轴相对转动，折射出的激光束在一定时间周期和一定视场范围内扫描成特定图案的一种技术，其中，双光楔由两个具有一定楔角的光学平板玻璃组成，双光楔系统是指由两块折射率相同、折射角相同的相互靠近的光楔组成的光路系统。光线垂直入射光楔的前表面后经过一系列的折射，从后表面射出并产生一定的偏向角，光线的偏转角度与光楔的楔角以及两光楔的相对偏转角度有关。
[0003]激光扫描机构，是一种运用激光具有单色性、方向性、相干性和高亮度性等特点的光学距离传感器。
[0004]与传统的激光扫描机构不同，双光楔激光扫描执行机构为单向激光发生装置，能够将垂直入射的激光束折射到视场内的指定位置，光楔尺寸略大于激光束尺寸，因此执行机构空间足够小，利用双光楔的高速旋转，可在激光光束尺寸小于视场尺寸的情况下在一定周期内使激光光速覆盖视场，减少激光发生强度和节省功率。配合点式激光感应传感器即可完成对视野范围内的成像。
[0005]悬臂梁是一种一端为无位移和转动的固定端，另一端为自由端的结构。悬臂梁的自由端受力后会在整个悬臂梁上产生挠变和偏角。
[0006]经检索发现，中国专利公告号CN203433110 U中的车用雷达激光扫描机构，体积较大，功率较高，但天线驱动速度较慢，因而需要车载体携带；中国专利公告号CN203317434U中的激光定位自动机器人，利用电机驱动反光镜调整激光扫描轨迹，受到反光镜颤抖以及电机驱动力的影响，因而激光扫描成像速度较慢，成像轨迹误差较大，仅适用于低端机器人所需的低速成像系统。
【发明内容】
[0007]针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是，克服现有扫描执行机构的体积较大、激光成像轨迹误差精度较差的缺点，提供一种基于悬臂梁结构的可调式双光楔激光扫描执行机构，通过紧固光楔轴微调螺栓以及紧定螺钉使光楔轴发生偏转，实现对双光楔系统的调整，满足双光楔的同轴度要求，以达到克服光楔安装装配误差所导致的扫描成像畸形的效果O
[0008]本发明是通过以下技术方案实现以上目的的:
[0009]—种基于悬臂梁结构的可调式双光楔激光扫描执行机构，其特征在于，包括上端盖、上光楔支撑臂、下光楔支撑臂、高位电机支撑体、低位电机支撑体、高位电机输出齿轮、上光楔轴承传动齿轮、上光楔高速轴承、高位微型电机、低位微型电机、上光楔、下光楔、下光楔轴承传动齿轮、低位电机输出齿轮和下光楔高速轴承；
[0010]所述上端盖、上光楔支撑臂、下光楔支撑臂、高位电机支撑体和低位电机支撑体由上至下依次固定连接成一整体，所述上光楔支撑臂和下光楔支撑臂呈悬臂梁状，它们各自的一端为悬空的自由端；
[0011]所述高位电机支撑体和低位电机支撑体分别设置有相互连通的中轴通光孔;所述上光楔固定连接于所述上光楔轴承传动齿轮的中心的中空通光孔中，该上光楔轴承传动齿轮通过所述上光楔高速轴承安装在所述上光楔支撑臂上;所述下光楔固定连接于所述下光楔轴承传动齿轮的中心的中空通光孔中，该下光楔轴承传动齿轮通过所述下光楔高速轴承安装在所述下光楔支撑臂上;所述上光楔和下光楔的楔面相对且光轴重合，同时与所述中轴通光孔位置对中形成激光通路；
[0012]所述高位微型电机设置于连接在一起的上端盖、上光楔支撑臂、下光楔支撑臂、高位电机支撑体和低位电机支撑体的内部，所述高位电机输出齿轮连接于该高位微型电机的输出轴上且与所述上光楔轴承传动齿轮啮合，所述低位微型电机设置于连接在一起的下光楔支撑臂、高位电机支撑体和低位电机支撑体的内部，所述低位电机输出齿轮连接于该低位微型电机的输出轴上且与所述下光楔轴承传动齿轮啮合；
[0013]所述上端盖上安装有上光楔微调紧定螺钉和上光楔微调螺栓，并且该上光楔微调螺栓旋接于所述上光楔支撑臂上，该上光楔微调紧定螺钉顶接于所述上光楔支撑臂上，通过旋动该上光楔微调螺栓和上光楔微调紧定螺钉，对所述上光楔支撑臂分别形成拉力和推力，实现对安装在该上光楔支撑臂上的上光楔的位置和轴向偏转角度的微调功能；
[0014]所述高位电机支撑体上安装有下光楔微调紧定螺钉和下光楔微调螺栓，并且该下光楔微调螺栓旋接于所述下光楔支撑臂上，该下光楔微调紧定螺钉顶接于所述下光楔支撑臂上，通过旋动该下光楔微调螺栓和下光楔微调紧定螺钉，对所述下光楔支撑臂分别形成拉力和推力，实现对安装在该下光楔支撑臂上的下光楔的位置和轴向偏转角度的微调功會K;
[0015]通电后的高位微型电机通过高位电机输出齿轮和上光楔轴承传动齿轮驱动所述上光楔，通电后的低位微型电机通过低位电机输出齿轮和下光楔轴承传动齿轮驱动所述下光楔，该上光楔与下光楔绕共同光轴进行速度不同且方向相反的相对旋转，产生不同速比的扫描路径。
[0016]优选地，所述的上端盖与高位电机支撑体之间留有允许所述上光楔支撑臂和下光楔支撑臂发生挠变形的足够空间。
[0017]优选地，所述的下光楔支撑臂的自由端与所述上光楔支撑臂的自由端的位置方向相反。
[0018]优选地，所述的高位电机输出齿轮与上光楔轴承传动齿轮的齿轮传动比和所述低位电机输出齿轮与下光楔轴承传动齿轮的齿轮传动比相同且为I: I。
[0019]优选地，所述的高位电机输出齿轮与高位微型电机的输出轴通过环氧胶粘结固化;所述低位电机输出齿轮与低位微型电机的输出轴通过环氧胶粘结固化。
[0020]优选地，所述的上光楔高速轴承通过沿径向安装的紧定螺钉固定于所述上光楔支撑臂上，并且进行该上光楔高速轴承的轴向与位置的调整;所述的下光楔高速轴承通过沿径向安装的紧定螺钉固定于所述下光楔支撑臂上，并且进行该下光楔高速轴承的轴向与位置的调整。
[0021]优选地，所述的低位电机支撑体设置有与外界相通的高位电机电子器件安装槽和低位电机电子器件安装槽。
[0022]与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果:
[0023]本发明基于悬臂梁挠变的原理，见图12，通过旋转上、下光楔支撑臂上的微调螺栓产生一顶推力F，使上、下光楔支撑臂的自由端发生变形角Θ，并利用紧定螺钉固定上、下光楔支撑臂自由端的位置，从而实现对安装在上、下光楔支撑臂上的上、下光楔光轴角度的微调，使光楔轴发生偏转，进而满足双光楔同轴度的要求，同时通过微型电机提供动力使光楔绕轴转动实现激光扫描的功能。本发明利用高速轴承内圈空间，集高速轴承、光楔与轴承传动齿轮于一体，具有体积小、重量轻、双光楔光楔轴可调和结构可靠的优点，避免了光楔安装装配误差所导致的扫描成像畸形。
【附图说明】
[0024]图1为本发明的外观立体图。
[0025]图2为本发明的结构剖面图。
[0026]图3为本发明的俯视图。
[0027]图4为图3的A-A剖视图。
[0028]图5为上端盖的结构立体图。
[0029]图6为上光楔支撑臂的结构立体图。
[0030]图7为下光楔支撑臂的结构立体图。
[0031 ]图8为高位电机支撑体的结构立体图。
[0032]图9为低位电机支撑体的结构立体图。
[0033]图10为高位电机输出齿轮的结构立体图。
[0034]图11为上光楔轴承传动齿轮的结构立体图。
[0035]图12为本发明的基于悬臂梁挠变原理的示意图。
[0036]图13为上光楔支撑臂的微调示意图。
[0037]图14为下光楔支撑臂的微调示意图。
[0038]图中:
[0039 ] I上端盖，2上光楔支撑臂，3下光楔支撑臂，4高位电机支撑体，5低位电机支撑体，6高位电机输出齿轮，7上光楔轴承传动齿轮，8上光楔高速轴承，9高位微型电机，10低位微型电机，11上光楔，12下光楔，13下光楔轴承传动齿轮，14低位电机输出齿轮，15下光楔高速轴承，17上光楔微调紧定螺钉，18上光楔微调螺栓，19下光楔微调紧定螺钉，20下光楔微调螺栓；
[0040]101紧固螺纹孔，102装配定位销孔，103高位电机输出齿轮安装沉槽，104高位微型电机定位孔，105上光楔轴承传动齿轮安装沉槽，106上光楔微调紧定螺纹孔，107上光楔微调螺栓通孔，108上光楔微调紧定螺纹孔，109上光楔微调螺栓通孔，110中心圆孔；
[0041]201紧固螺栓孔，202装配定位销孔，203高位微型电机支撑孔，204轴承紧定螺钉孔，205上光楔高速轴承支撑孔，206上光楔微调螺栓螺纹孔，207上光楔微调螺栓螺纹孔；
[0042]301下光楔微调螺栓螺纹孔，302下光楔高速轴承支撑孔，303高位微型电机支撑孔，304下光楔微调螺栓螺纹孔，305轴承紧定螺钉孔，306低位微型电机定位孔，307紧固螺检孔；
[0043]401紧固螺栓孔，402装配定位销孔，403下光楔微调螺栓通孔，404下光楔微调紧定螺纹孔，405下光楔微调螺栓通孔，406下光楔微调紧定螺纹孔，407高位微型电机支撑孔，408中轴通光孔，409低位微型电机支撑孔；
[0044]501紧固螺栓孔，502低位电机电子器件安装槽，503低位微型电机定位孔，504中轴通光孔，505高位微型电机定位孔，506高位电机电子器件安装槽；
[0045]601电机齿轮安装键槽孔，602齿轮凸台，603电机齿轮啮合齿；
[0046]701中空通光孔，702齿轮安装定位圆，703轴承传动齿轮啮合齿。
【具体实施方式】
[0047]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0048]请结合参阅图1、图2、图3和图4，本实施例提供一种基于悬臂梁结构的可调式双光楔激光扫描执行机构，其包括:上端盖1、上光楔支撑臂2、下光楔支撑臂3、高位电机支撑体
4、低位电机支撑体5、高位电机输出齿轮6、上光楔轴承传动齿轮7、上光楔高速轴承8、高位微型电机9、低位微型电机10、上光楔11、下光楔12、下光楔轴承传动齿轮13、低位电机输出齿轮14和下光楔高速轴承15。
[0049]如图5所示，所述上端盖I呈长方体状，上面分别设置有装配定位销孔102、上光楔微调紧定螺纹孔106和108、上光楔微调螺栓通孔107和109以及位于四角处的四个紧固螺纹孔101。所述上端盖I的中心位置设有中心圆孔110和与该中心圆孔110同轴的上光楔轴承传动齿轮安装沉槽105，两者形成阶梯状通孔，所述中心圆孔110的一侧设有轴线与所述中心圆孔110平行的高位微型电机定位孔104以及与该高位微型电机定位孔104同轴的高位电机输出齿轮安装沉槽103，两者形成阶梯状通孔。
[0050]如图6所示，所述上光楔支撑臂2呈悬臂梁结构特征，其一侧为固定端，另一侧为悬空的自由端;所述固定端设置有位置与所述上端盖I的紧固螺纹孔101相对应的两个紧固螺栓孔201以及位置与所述上端盖I的装配定位销孔102相对应的装配定位销孔202，所述自由端设置有两个上光楔微调螺栓螺纹孔206和207。所述上光楔支撑臂2的中心设有位置与所述上端盖I的中心圆孔110相对应的上光楔高速轴承支撑孔205，该上光楔高速轴承支撑孔205的一侧设有位置与所述上端盖I的高位微型电机定位孔104相对应的高位微型电机支撑孔203。所述上光楔支撑臂2的侧面设有沿径向连通所述上光楔高速轴承支撑孔205的轴承紧定螺钉孔204。
[0051]如图7所示，所述下光楔支撑臂3呈悬臂梁结构特征，其一侧为固定端，另一侧为悬空的自由端；装配后该下光楔支撑臂3的自由端与所述上光楔支撑臂2的自由端的位置相反，构成第二个悬臂梁结构;所述固定端设置有位置与所述上端盖I的紧固螺纹孔101相对应的两个紧固螺栓孔307，所述自由端设置有两个下光楔微调螺栓螺纹孔301和304以及位置与所述上光楔支撑臂2的高位微型电机支撑孔203相对应的高位微型电机支撑孔303。所述下光楔支撑臂3的中心设有位置与所述上光楔支撑臂2的上光楔高速轴承支撑孔205相对应的下光楔高速轴承支撑孔302。在与所述高位微型电机支撑孔303位置相反的所述下光楔高速轴承支撑孔302的另一侧设有低位微型电机定位孔306，为阶梯状通孔。所述下光楔支撑臂3的侧面设有沿所述下光楔高速轴承支撑孔302的径向连通该下光楔高速轴承支撑孔302的轴承紧定螺钉孔305。
[0052]如图8所示，所述高位电机支撑体4呈长方体状，上面分别设置有装配定位销孔402、下光楔微调紧定螺纹孔406和404、下光楔微调螺栓通孔403和405以及位于四角处的四个紧固螺栓孔401。所述高位电机支撑体4的中心设有位置与所述下光楔支撑臂3的下光楔高速轴承支撑孔302相对应的中轴通光孔408，所述中轴通光孔408的一侧设有位置与所述下光楔支撑臂3的高位微型电机支撑孔303相对应的高位微型电机支撑孔407，该中轴通光孔408的另一侧设有位置与所述下光楔支撑臂3的低位微型电机定位孔306相对应的低位微型电机支撑孔409。
[0053]如图9所示，所述低位电机支撑体5呈长方体状，其四角处设有四个紧固螺栓孔501，该低位电机支撑体5的中心设有位置与所述高位电机支撑体4的中轴通光孔408相对应的中轴通光孔504，所述中轴通光孔504的一侧设有位置与所述高位电机支撑体4的高位微型电机支撑孔407相对应的高位微型电机定位孔505，该中轴通光孔504的另一侧设有位置与所述高位电机支撑体4的低位微型电机支撑孔409相对应的低位微型电机定位孔503。所述高位微型电机定位孔505的一侧设有与外界相通的高位电机电子器件安装槽506，所述低位微型电机定位孔503的一侧设有与外界相通的低位电机电子器件安装槽502。
[0054]如图10所示，所述高位电机输出齿轮6的中心设有电机齿轮安装键槽孔601和齿轮凸台602，圆周边设有电机齿轮啮合齿603。所述低位电机输出齿轮14的结构与该高位电机输出齿轮6相同。
[0055]如图11所示，所述上光楔轴承传动齿轮7为套筒式齿轮，其套筒部的外周设有齿轮安装定位圆702，中心处设有中空通光孔701;该上光楔轴承传动齿轮7的一端的外周设有轴承传动齿轮啮合齿703。所述下光楔轴承传动齿轮13的结构与该上光楔轴承传动齿轮7相同。
[0056]所述基于悬臂梁结构的可调式双光楔激光扫描执行机构的各构件之间的连接关系如下:
[0057]请结合参阅图2、图13和图14，所述上端盖1、上光楔支撑臂2、下光楔支撑臂3、高位电机支撑体4和低位电机支撑体5由上至下依次固定连接成一整体，所述上光楔支撑臂2的一端和下光楔支撑臂3的一端自由悬空，该上光楔支撑臂2和下光楔支撑臂3呈悬臂梁状。具体地，一侧通过紧固螺栓插入所述紧固螺栓孔501、401和201以及紧固螺纹孔101并旋拧，另一侧通过紧固螺栓插入所述紧固螺栓孔501、401和301以及紧固螺纹孔101并旋拧，实现所述上端盖1、上光楔支撑臂2、下光楔支撑臂3、高位电机支撑体4和低位电机支撑体5之间的紧固；此外通过定位销穿过所述装配定位销孔102、202和402，实现所述上端盖1、上光楔支撑臂2和高位电机支撑体4之间的安装定位。
[0058]所述上端盖I和高位电机支撑体4的两侧均设有竖起的立壁(参见图5和图8)，从而使所述上端盖I与高位电机支撑体4之间留有允许所述上光楔支撑臂和下光楔支撑臂发生挠变形的足够空间。
[0059]安装后，所述上光楔支撑臂2的上光楔高速轴承支撑孔205、下光楔支撑臂3的下光楔高速轴承支撑孔302、高位电机支撑体4的中轴通光孔408和低位电机支撑体5的中轴通光孔504同轴且相连通。
[0060]所述高位微型电机9同时定位并支撑安装于所述上端盖I的高位微型电机定位孔104、上光楔支撑臂2的高位微型电机支撑孔203、下光楔支撑臂3的高位微型电机支撑孔303、高位电机支撑体4的高位微型电机支撑孔407和低位电机支撑体5的高位微型电机定位孔505中。所述低位微型电机10同时定位并支撑安装于所述下光楔支撑臂3的低位微型电机定位孔306、高位电机支撑体4的低位微型电机支撑孔409和低位电机支撑体5的低位微型电机定位孔503中。
[0061]所述高位电机输出齿轮6设置于所述上端盖I的高位电机输出齿轮安装沉槽103中，并且通过其电机齿轮安装键槽孔601连接于所述高位微型电机9的输出轴上，两者通过环氧胶粘结固化，从而降低了采用紧定螺钉安装而带来的空间成本。所述齿轮凸台602能够方便涂胶，而且方便调整电机轴与齿轮的相对位置。所述低位电机输出齿轮14采用同样的方式连接于所述低位微型电机10的输出轴上。
[0062]与所述高位微型电机9连接的电子器件安装于所述高位电机电子器件安装槽506内并伸出外部，与所述低位微型电机10连接的电子器件安装于所述低位电机电子器件安装槽502内并伸出外部。
[0063]所述上光楔高速轴承8设置于所述上光楔支撑臂2的上光楔高速轴承支撑孔205内，所述上光楔轴承传动齿轮7与所述上光楔高速轴承8连接，该上光楔轴承传动齿轮7通过其齿轮安装定位圆702与所述上光楔高速轴承8的内圈紧配合装配，该上光楔高速轴承8的外圈与所述上光楔高速轴承支撑孔205紧配合装配，一紧定螺钉通过所述轴承紧定螺钉孔204将所述上光楔高速轴承8固定于所述上光楔高速轴承支撑孔205内，并且辅助该上光楔高速轴承8的轴向调节，通过旋动该紧定螺钉调整所述上光楔高速轴承8的轴向与位置。所述上光楔11固定连接于所述上光楔轴承传动齿轮7中心的中空通光孔701的内壁上。请参阅图3，所述上光楔轴承传动齿轮7的轴承传动齿轮啮合齿703安置于所述上端盖I的上光楔轴承传动齿轮安装沉槽105内，并且与所述高位电机输出齿轮6的电机齿轮啮合齿603相啮合。
[0064]同样地，所述下光楔高速轴承15设置于所述下光楔支撑臂3的下光楔高速轴承支撑孔302内，所述下光楔轴承传动齿轮13与所述下光楔高速轴承15连接，该下光楔轴承传动齿轮13通过其齿轮安装定位圆与所述下光楔高速轴承15的内圈紧配合装配，该下光楔高速轴承15的外圈与所述下光楔高速轴承支撑孔302紧配合装配，一紧定螺钉通过所述轴承紧定螺钉孔305将所述下光楔高速轴承15固定于所述下光楔高速轴承支撑孔302内，并且辅助该下光楔高速轴承15的轴向调节，通过旋动该紧定螺钉调整所述下光楔高速轴承15的轴向与位置。所述下光楔12固定连接于所述下光楔轴承传动齿轮13中心的中空通光孔的内壁上。所述下光楔轴承传动齿轮13的轴承传动齿轮嗤合齿与所述低位电机输出齿轮14的电机齿轮啮合齿相啮合。
[0065]安装调整后所述上光楔11和下光楔12的楔面相对且光轴重合。
[0066]所述上端盖I上安装有上光楔微调紧定螺钉17和上光楔微调螺栓18，所述高位电机支撑体4上安装有下光楔微调紧定螺钉19和下光楔微调螺栓20。
[0067]请参阅图4，两所述上光楔微调螺栓18分别通过所述上端盖I的上光楔微调螺栓通孔107和109并且旋接于所述上光楔支撑臂2的上光楔微调螺栓螺纹孔206和207中，用以推动所述上光楔支撑臂2的自由端，改变该上光楔支撑臂2的挠度变形，进而调整安装在所述上光楔支撑臂2上的上光楔11的光轴方向；两所述上光楔微调紧定螺钉17旋转通过所述上端盖I的上光楔微调紧定螺纹孔106和108并且顶接于所述上光楔支撑臂2上，用以固定保持住所述上光楔支撑臂2自由端的位置，从而固定保持对所述上光楔11光轴的位置和角度的调整。
[0068]同样地，两所述下光楔微调螺栓20分别通过所述高位电机支撑体4的下光楔微调螺栓通孔403和405并且旋接于所述下光楔支撑臂3的下光楔微调螺栓螺纹孔301和304中，用以推动所述下光楔支撑臂3的自由端，改变该下光楔支撑臂3的挠度变形，进而调整安装在所述下光楔支撑臂3上的下光楔12的光轴方向；两所述下光楔微调紧定螺钉19旋转通过所述高位电机支撑体4的下光楔微调紧定螺纹孔406和404并且顶接于所述下光楔支撑臂3上，用以固定保持住所述下光楔支撑臂3自由端的位置，从而固定保持对所述下光楔12光轴的位置和角度的调整。
[0069]本实施例所述执行机构的工作原理是:
[0070]高位微型电机9通电后，带动与高位微型电机9输出轴连接的高位电机输出齿轮6转动，通过电机齿轮啮合齿603与轴承传动齿轮啮合齿703的啮合，上光楔轴承传动齿轮7带动与其中空通光孔701内壁紧密贴合的上光楔11转动;低位微型电机10通电后，带动与低位微型电机10输出轴连接的低位电机输出齿轮14转动，并传动至与下光楔轴承传动齿轮13的中空通光孔内壁紧密贴合的下光楔12转动。由于高位微型电机9与低位微型电机10的输出转动方向相反，因此上光楔11和下光楔12产生绕共同光轴的相对转动。由于所述高位微型电机9和低位微型电机10的转动方向和速度决定了上光楔11和下光楔12转动的方向和速度，因此控制高位微型电机9和低位微型电机10的输出转动方向与速度能够产生不同速比的扫描路径。
[0071]本实施例中，所述高位微型电机9与上光楔11之间采用齿轮传动，低位微型电机10与下光楔12之间采用齿轮传动，齿轮传动比都为1:1;可直接利用高位微型电机9和低位微型电机10末端的绝对值编码器直接定位上光楔11和下光楔12的转动相位。
[0072]本发明中，双光楔光轴的轴向角微调原理是基于悬臂梁挠变原理，细长杆的一端固定，另一端自由悬空，通过在自由端施加力或位移，从而实现细长杆上每一段单元的挠形变与偏角，即可以通过调整末端位移控制杆中心处的倾斜角度。
[0073]如图4所示，本实施例中，通过旋动所述上端盖I上的上光楔微调螺栓18以及上光楔微调紧定螺钉17，在上光楔支撑臂2自由端施加横向力与位移，迫使上光楔支撑臂2发生挠形变，进而调整安装在上光楔支撑臂2上的上光楔11的轴向偏转角度。上光楔微调螺栓18可对上光楔支撑臂2自由端产生接近上端盖I方向的拉力，同时配合旋入上光楔微调紧定螺钉17对上光楔支撑臂2自由端产生远离上端盖I的推力，两个上光楔微调螺栓18和两个上光楔微调紧定螺钉17分别通过拉力和推力实现对上光楔支撑臂2的中心处的挠变角度的微调功能。
[0074]同样道理，通过旋动所述高位电机支撑体4上的下光楔微调螺栓20以及下光楔微调紧定螺钉19，两个下光楔微调螺栓20和两个下光楔微调紧定螺钉19分别通过拉力和推力实现对下光楔支撑臂3的中心处的挠变角度的微调功能，从而调整安装在下光楔支撑臂3上的下光楔12的位置和轴向偏转角度。
[0075]本发明具有体积小、重量轻、机械强度高、光楔轴倾角可调等优点，微型电机能够提供动力使光楔绕同一轴相对转动，相比现有的激光扫描执行机构，具有扫描视场大、功耗低、成像速度快等优点，适合灵活高速应用领域。
[0076]以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
【主权项】
1.一种基于悬臂梁结构的可调式双光楔激光扫描执行机构，其特征在于，包括上端盖、上光楔支撑臂、下光楔支撑臂、高位电机支撑体、低位电机支撑体、高位电机输出齿轮、上光楔轴承传动齿轮、上光楔高速轴承、高位微型电机、低位微型电机、上光楔、下光楔、下光楔轴承传动齿轮、低位电机输出齿轮和下光楔高速轴承； 所述上端盖、上光楔支撑臂、下光楔支撑臂、高位电机支撑体和低位电机支撑体由上至下依次固定连接成一整体，所述上光楔支撑臂和下光楔支撑臂呈悬臂梁状，它们各自的一端为悬空的自由端； 所述高位电机支撑体和低位电机支撑体分别设置有相互连通的中轴通光孔;所述上光楔固定连接于所述上光楔轴承传动齿轮的中心的中空通光孔中，该上光楔轴承传动齿轮通过所述上光楔高速轴承安装在所述上光楔支撑臂上;所述下光楔固定连接于所述下光楔轴承传动齿轮的中心的中空通光孔中，该下光楔轴承传动齿轮通过所述下光楔高速轴承安装在所述下光楔支撑臂上;所述上光楔和下光楔的楔面相对且光轴重合，同时与所述中轴通光孔位置对中形成激光通路； 所述高位微型电机设置于连接在一起的上端盖、上光楔支撑臂、下光楔支撑臂、高位电机支撑体和低位电机支撑体的内部，所述高位电机输出齿轮连接于该高位微型电机的输出轴上且与所述上光楔轴承传动齿轮啮合，所述低位微型电机设置于连接在一起的下光楔支撑臂、高位电机支撑体和低位电机支撑体的内部，所述低位电机输出齿轮连接于该低位微型电机的输出轴上且与所述下光楔轴承传动齿轮啮合； 所述上端盖上安装有上光楔微调紧定螺钉和上光楔微调螺栓，并且该上光楔微调螺栓旋接于所述上光楔支撑臂上，该上光楔微调紧定螺钉顶接于所述上光楔支撑臂上，通过旋动该上光楔微调螺栓和上光楔微调紧定螺钉，对所述上光楔支撑臂分别形成拉力和推力，实现对安装在该上光楔支撑臂上的上光楔的位置和轴向偏转角度的微调功能； 所述高位电机支撑体上安装有下光楔微调紧定螺钉和下光楔微调螺栓，并且该下光楔微调螺栓旋接于所述下光楔支撑臂上，该下光楔微调紧定螺钉顶接于所述下光楔支撑臂上，通过旋动该下光楔微调螺栓和下光楔微调紧定螺钉，对所述下光楔支撑臂分别形成拉力和推力，实现对安装在该下光楔支撑臂上的下光楔的位置和轴向偏转角度的微调功能； 通电后的高位微型电机通过高位电机输出齿轮和上光楔轴承传动齿轮驱动所述上光楔，通电后的低位微型电机通过低位电机输出齿轮和下光楔轴承传动齿轮驱动所述下光楔，该上光楔与下光楔绕共同光轴进行速度不同且方向相反的相对旋转，产生不同速比的扫描路径。2.根据权利要求1所述的基于悬臂梁结构的可调式双光楔激光扫描执行机构，其特征在于，所述的上端盖与高位电机支撑体之间留有允许所述上光楔支撑臂和下光楔支撑臂发生挠变形的足够空间。3.根据权利要求1所述的基于悬臂梁结构的可调式双光楔激光扫描执行机构，其特征在于，所述的下光楔支撑臂的自由端与所述上光楔支撑臂的自由端的位置方向相反。4.根据权利要求1所述的基于悬臂梁结构的可调式双光楔激光扫描执行机构，其特征在于，所述的高位电机输出齿轮与上光楔轴承传动齿轮的齿轮传动比和所述低位电机输出齿轮与下光楔轴承传动齿轮的齿轮传动比相同且为I: I。5.根据权利要求1所述的基于悬臂梁结构的可调式双光楔激光扫描执行机构，其特征在于，所述的高位电机输出齿轮与高位微型电机的输出轴通过环氧胶粘结固化;所述低位电机输出齿轮与低位微型电机的输出轴通过环氧胶粘结固化。6.根据权利要求1所述的基于悬臂梁结构的可调式双光楔激光扫描执行机构，其特征在于，所述的上光楔高速轴承通过沿径向安装的紧定螺钉固定于所述上光楔支撑臂上，并且进行该上光楔高速轴承的轴向与位置的调整;所述的下光楔高速轴承通过沿径向安装的紧定螺钉固定于所述下光楔支撑臂上，并且进行该下光楔高速轴承的轴向与位置的调整。7.根据权利要求1所述的基于悬臂梁结构的可调式双光楔激光扫描执行机构，其特征在于，所述的低位电机支撑体设置有与外界相通的高位电机电子器件安装槽和低位电机电子器件安装槽。
【文档编号】G02B26/10GK105938246SQ201610291863
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年5月5日
【发明人】刘积昊, 赵言正, 陈宗镁, 许敬, 赵阳, 赵一阳, 吴建东, 闫维新, 卫俊杰, 杨俊彦
【申请人】上海交通大学, 上海新跃仪表厂