一种旋转消振阻尼结构及旋转光学成像系统

1.本发明属于精密光学360
°
扫描成像技术领域，涉及一种旋转消振阻尼结构及旋转光学成像系统。


背景技术：

2.间歇运动机构作为一种自动化技术装备，已经在产品加工、装配和检验自动化的各个领域得到了广泛应用，实现了制造企业的效率提高。常用的间歇运动机构种类有棘轮、槽轮、不完全齿轮机构、圆柱凸轮机构和弧面凸轮机构等。它们结构简单、制造技术成熟，已经被广泛应用于各种机械自动化生产设备和生产流水线等场合。但是棘轮、槽轮由于存在间隙，导致噪声和冲击过大等不足，不适于速度较高的场合；圆柱凸轮机构和弧面凸轮机构理论转速很高，但是该机构属于高副接触机构，导致其极易磨损和发热严重的缺陷，所以也不适合长时间速度较高的应用场合。另外，直接采用伺服电机和步进电机运动机构来实现扫描图像采集，虽然可以高精度定位再准确的固定角度进行图像采集，但是不适应于高频次停歇的扫描图像场合；因此，寻求速度较高、振动较小的新型间歇运动机构，具有重要的实际意义。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于解决现有停歇机构的停歇频次不高和抑制振动的问题，提供一种旋转消振阻尼结构及旋转光学成像系统。
4.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
5.第一方面，本发明提供一种旋转消振阻尼结构，包括：
6.密闭阻尼腔，所述密闭阻尼腔内填充有阻尼液体；
7.阻尼单元，所述阻尼单元设置于密闭阻尼腔的阻尼液体中；所述阻尼单元能够在阻尼液体中进行无阻尼旋转；所述阻尼单元能够在阻尼液体中进行垂直于旋转平面的有阻尼运动；
8.旋转连接轴，所述旋转连接轴贯穿密闭阻尼腔，且与密闭阻尼腔密封连接；旋转连接轴与阻尼单元固定连接，用于带动阻尼单元在阻尼液体中旋转；旋转连接轴的上端设置外设安装座，用于连接外接设备，下端设置固定安装座。
9.进一步的，本发明阻尼单元包括上下固定连接的两个阻尼板，所述阻尼板包括外圆环和内圆环，所述外圆环和内圆环通过过渡段相连，且内圆环位于外圆环的下方。
10.进一步的，本发明外圆环和外圆环与过渡段的连接处开设有若干沿周向均匀布置的通孔；上下两阻尼板上相对位置的通孔沿周向交错布置。
11.进一步的，本发明外圆环上的通孔相对于连接处的通孔交错设置。
12.进一步的，本发明内圆环上开设有若干沿周向均匀布置的定位孔，所述上下两个阻尼板的定位孔相对设置，并通过螺栓将两个阻尼板固定连接。
13.进一步的，本发明密闭阻尼腔由一端开口的外壳和与外壳密封连接的底壳围成，
所述底壳密封安装在外壳的开口处。
14.进一步的，本发明外壳和底壳的中部均设置通孔，二者通孔的位置相对，旋转连接轴通过外壳和底壳中部的通孔贯穿密闭阻尼腔；所述外壳和底壳的通孔内侧均开设有若干密封槽，密封槽内设置有密封圈，用于外壳和底壳与旋转连接轴的密封。
15.第二方面，本发明提供一种旋转光学成像系统，包括旋转扫描成像单元、底座和权利要求1-7任一项所述的旋转消振阻尼结构；所述旋转扫描成像单元安装在旋转连接轴的上端，旋转消振阻尼结构的外壳和底壳安装在底座上。
16.进一步的，本发明底壳包括外环和内环，所述外环通过过渡段与内环相连，所述内环位于外环的下方；所述内环内侧与外侧均开设有若干密封槽，密封槽内设置有密封圈。
17.进一步的，本发明底座中部开设有安装孔，所述底壳的内环设置于底座的安装孔内，并通过密封圈密封；外壳的开口处设置有向外延伸段，用于将外壳固定在底座上。
18.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
19.本发明提供一种旋转消振阻尼结构，其阻尼单元分为上下两层，上下两层表面上设计等间距圆孔；依靠定位孔进行调节和固定连接，使得上下表面的圆孔在圆周方向错开。当阻尼单元振动时，圆盘结构和阻尼液体接触的面积是圆盘整个截面面积，因此，阻尼单元受到的阻尼液体阻力很大，从而抑制了振动，达到减振的目的。
20.进一步的讲，本发明阻尼板为多孔的板式圆盘结构，由于设计有密封结构，从而保证密闭阻尼腔的阻尼效果。
21.本发明提供的一种旋转光学成像系统，属于高频次高质量光学360
°
成像扫描领域，涉及一种单一光学成像镜面扫描装置，可实现分度转动。本发明仅仅使用一台高分辨率相机，将相机与旋转消振阻尼结构相结合，由一台相机可拍摄到不同角度的一帧高质量图像，再经过图像融合后，共同完成360
°
全景图像采集。
附图说明
22.为了更清楚的说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
23.图1为本发明消振阻尼结构的整体结构示意图。
24.图2为本发明下阻尼板的机构示意图。
25.图3为本发明上阻尼板的结构示意图。
26.图4为本发明双层阻尼板结构上下错位安装的轴测图。
27.图5为本发明底壳的结构示意图，其中(a)为轴测图，(b)为剖视图。
28.图6为本发明旋转光学成像系统的结构示意图。
29.其中：1-密闭阻尼腔，2-阻尼单元，3-旋转扫描成像单元，4-外壳，5-阻尼液体，6-底壳，7-底座，8-旋转连接轴。
具体实施方式
30.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例
中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
31.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
33.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
34.此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
35.在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
36.下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
37.参见图1，本发明实施例公开了一种旋转消振阻尼结构，包括密闭阻尼腔1、阻尼单元2和旋转连接轴8。
38.密闭阻尼腔1内填充有阻尼液体5；密闭阻尼腔1由一端开口的外壳4和与外壳4密封连接的底壳6围成，底壳6密封安装在外壳4的开口处。外壳4和底壳6的中部均设置通孔，二者通孔的位置相对，旋转连接轴8通过外壳4和底壳6中部的通孔贯穿密闭阻尼腔1；外壳4和底壳6的通孔内侧均开设有若干密封槽，密封槽内设置有密封圈，用于外壳4和底壳6与旋转连接轴8的密封。
39.如图2所示，阻尼单元2设置于密闭阻尼腔1的阻尼液体5中；阻尼单元2能够在阻尼液体5中进行无阻尼旋转；如图3和图4所示，阻尼单元2包括上下固定连接的两个阻尼板，阻尼板包括外圆环和内圆环，外圆环和内圆环通过过渡段相连，且内圆环位于外圆环的下方。外圆环和外圆环与过渡段的连接处开设有若干沿周向均匀布置的通孔，上下两阻尼板上相对位置的通孔沿周向交错布置。外圆环上的通孔相对于连接处的通孔交错设置。内圆环上开设有若干沿周向均匀布置的定位孔，上下两个阻尼板的定位孔相对设置，并通过螺栓将两个阻尼板固定连接。
40.旋转连接轴8贯穿密闭阻尼腔1，且与密闭阻尼腔1密封连接；旋转连接轴8与阻尼单元2固定连接，用于带动阻尼单元2在阻尼液体5中旋转；旋转连接轴8的上端设置外设安
装座，用于连接外接设备，下端设置固定安装座。
41.参见图6，本发明实施例公开了一种旋转光学成像系统，包括旋转扫描成像单元3、底座7和旋转消振阻尼结构；旋转扫描成像单元3安装在旋转连接轴8的上端，旋转消振阻尼结构的外壳4和底壳6安装在底座7上。如图5所示，底壳6包括外环和内环，外环通过过渡段与内环相连，内环位于外环的下方；内环内侧与外侧均开设有若干密封槽，密封槽内设置有密封圈。底座7中部开设有安装孔，底壳6的内环设置于底座7的安装孔内，并通过密封圈密封；外壳4的开口处设置有向外延伸段，用于将外壳4固定在底座7上。
42.本发明的原理：
43.本发明密闭阻尼腔1是由外壳4和底壳6一起组成；密闭阻尼腔1中充满着阻尼液体5；阻尼单元2浸泡在阻尼液体5之中。旋转扫描成像单元3带动阻尼单元2一起旋转完成图像扫描；阻尼单元2分为上下两层，上下两层表面上设计等间距圆孔；依靠定位孔进行固定连接，使得上下表面的圆孔在圆周方向错开。
44.阻尼单元2是一种多孔的板式圆盘结构，圆盘结构旋转时阻尼液体5接触的面积不会发生改变，因此，阻尼单元2受到的阻尼液体5阻力很小；相反，阻尼单元2振动时，圆盘结构和阻尼液体5接触的面积是圆盘整个截面面积，因此，阻尼单元2受到的阻尼液体5阻力很大，从而实现减振的目的。板式圆盘结构上的表面多孔是实现阻尼液体5在多孔结构中流动时，反复改变流动方向，扰动了阻尼流体的流场，造成了较大的阻力。阻尼液体5的阻力的影响因素包括阻尼液体5的粘度，结构，多孔的大小和位置。阻尼液体5可以采用机械润滑油或者冷却液，由于阻尼液体具有一定的粘度，所以圆盘结构上下振动时，润滑油与圆盘结构接触面积较大，从而产生较大的阻尼力。
45.旋转扫描成像单元3是一个旋转结构，因此外壳4的结构是为了避免和旋转扫描成像单元3在旋转过程中发生干涉。外壳4、底壳6和安装底座7都设计有密封槽用于密封。
46.本发明的工作过程：
47.当旋转扫描成像单元3旋转时，阻尼单元2的周向截面积很小，在图像扫描过程中扫描截面积不会改变，所以旋转运动阻力很小；振动时，阻尼单元2的上下两层表面积很大，阻尼液体5在阻尼单元2的上下两层表面的错开圆孔空间中，不能顺畅地流动，形成了紊流，上下振动的运动阻力很大，消耗了振动的能量，从而抑制了振动，提高了图像扫描的成像质量。
48.本技术可以广泛应用到各个领域的多个图像扫描装置的高质量图像采集场合，例如在静止期间不同角度下完成尺寸识别、边缘提取、文字及裂纹识别和装配任务，在不同角度的检测区域内获得对动态目标的稳定数据采集；在不同角度下完成高质量的图像采集、光刻、贴标等等。与传统扫描成像系统相比，本发明可采用一台高分辨率相机，就能够实现360
°
全景图像的高质量采集，解决现有图像扫描的抖动问题，进而避免振动对图像成像性能的影响。
49.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。