CN111059962A - 一种球面运动机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种球面运动机构，包括第一关节、第一臂、能够调节探测器高度和倾角的转动机构、探测器；所述第一臂的一端转动连接所述第一关节，所述第一臂的另一端连接旋转机构的一端，旋转机构的另一端转动连接所述探测器；所述第一关节位于点光源正上方，所述第一关节的旋转中心轴线与点光源的竖直光轴重合，所述探测器的探测面正面对点光源。本发明的有益效果：实现所述探测器沿以点光源为球心、球径可变的球面运动；结构简单、所需空间较小、重量轻。

Description

一种球面运动机构

技术领域

本发明涉及一种球面运动领域，尤其涉及的是一种球面运动机构。

背景技术

球面运动是目标光学特性测量系统、基于半实物仿真的光学成像制导引导头性能测试系统的重要组成部分。在目标光学特性测量系统中，为了实现不同的光照方向和观测方向的光学特性测量，一般通过光源和测量目标不动，需要改变探测器或测量目标的位置或探测器在探测方向的俯仰角度。在光学成像制导引导头性能测试系统中，采用半实物仿真技术，在实验室条件下模拟目标的运动特性，实现对光学成像制导导引头跟踪性能的测试。

2005年，美国Nordson Dage公司公开了一种球面运动机构，应用于X射线成像装置(美国专利：US7497617B2)，其技术特征为：探测器沿弓形框架运动，弓形框架两端由轴承以可枢转方式安装，并设有配重。

2017年，哈尔滨工业大学公开了一种应用于光学目标运动仿真系统的球面运动机构(中国发明专利：授权号ZL201610847376.5)，所述光学目标运动仿真系统包括光学目标模拟器、球面运动系统以及支撑平台机构，所述球面运动系统包括方位圆弧运动机构、俯仰圆弧运动机构和导轨连接件，光学目标模拟器侧面安装在俯仰圆弧运动机构上，光学目标模拟器的光轴与安装面平行，通过调节导轨连接件的位置使光学目标模拟器做俯仰圆弧运动时光轴的回转中心与方位圆弧运动机构的圆心的连线垂直于方位圆弧运动的导轨面，从而实现了光学目标模拟器的球面运动轨迹，且光学目标模拟器的光轴始终指向球面运动系统的球心。

2019年，中国电子科技集团公司第三十八研究所公开了一种基于水平回转支撑和圆弧导轨运动的球面运动机构，应用于X射线成像装置(中国发明专利：申请号201910592325.6)，包括铅房、五轴运动平台、安装组件、X射线源总成、探测器、运动控制室和射线源控制室；五轴运动平台设置在铅房内部，五轴运动平台包括刚性框架、三轴直线运动机构、两轴回转运动机构和支撑组件，三轴直线运动机构通过支撑组件固定在刚性框架内部底端，两轴回转运动机构固定在刚性框架内部顶端；X射线源总成固定在三轴直线运动机构上，探测器固定在两轴回转运动机构上；运动控制室、射线源控制室分别设置在铅房内部底面两端。

现有技术要实现大倾角大球径球面运动轨迹，均依赖于大尺寸的圆弧导轨，而且一旦导轨尺寸确定，球面运动球径需要工装才能改变，适应性差，且传统的球面运动结构复杂、所需空间较大、重量较大。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：如何解决现有的球面运动结构复杂的问题。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：

一种球面运动机构，包括第一关节、第一臂、能够调节探测器高度和倾角的转动机构、探测器；所述第一臂的一端转动连接所述第一关节，所述第一臂的另一端连接旋转机构的一端，旋转机构的另一端转动连接所述探测器；

所述第一关节位于点光源正上方，所述第一关节的旋转中心轴线与点光源的竖直光轴重合，所述探测器的探测面正面对点光源。

本发明通过第一关节实现转动机构的旋转，从而实现探测器的方位转换，而转动机构能够调节探测器的高度和倾角，最终实现探测器的球面运动，结构简单，实用，解决现有的球面运动结构复杂的问题。

优选的，所述旋转机构包括第二关节、第二臂、第三关节、第三臂、第四关节；

所述第一臂的另一臂固定连接所述第二关节，所述第二臂的一端转动连接所述第二关节，所述第二臂的另一端固定连接所述第三关节，所述第三臂的一端转动连接所述第三关节，所述第三臂的另一端固定连接所述第四关节。

本发明通过第一关节通过旋转可以带动第一臂转动，第一臂带动下部结构实现圆周转动，最终实现方位的角度旋转；通过第二关节、第三关节的旋转，可以改变第二臂与第三臂之间的夹角，实现探测器的高度调节，可改变球面运动球径大小以及实现探测器倾角变化，适应性强，通过第四关节实现探测器的探测面始终正面对点光源，最终实现所述探测器沿以点光源为球心、球径可变的球面运动；本发明结构简单、所需空间较小、重量轻。

优选的，还包括第一安装板，所述第一关节固定安装在所述第一安装板底面。

优选的，所述第一安装板为环形法兰结构，其中心轴线与第一关节的旋转中心轴线重合。

优选的，还包括第二安装板，所述第四关节转动连接所述第二安装板，所述第二安装板为矩形结构，所述探测器固定安装在所述第二安装板的底面。

优选的，所述第一臂为中空圆筒结构，所述第一关节的旋转中心轴线与第一臂的中心轴线重合。

优选的，所述第二关节、所述第三关节、所述第四关节均为直角关节。

优选的，所述第二臂、所述第三臂均为呈直角的中空圆筒结构。

第一臂、第二臂、第三臂均采用中空的结构，质量轻。

优选的，所述第一关节、所述第二关节、所述第三关节、所述第四关节内均包括依次连接的编码器、电机、减速器，以及均包括外壳，其中第一关节的外壳为圆柱形外壳，第二关节、第三关节与第四关节相同，均为T型圆筒形外壳。

本发明的优点在于：

(1)本发明通过第一关节通过旋转可以带动第一臂转动，第一臂带动下部结构实现圆周转动，最终实现方位的角度旋转；通过第二关节、第三关节的旋转，可以改变第二臂与第三臂之间的夹角，实现探测器的高度调节，可改变球面运动球径大小以及实现探测器倾角变化，适应性强，通过第四关节实现探测器的探测面始终正面对点光源，最终实现所述探测器沿以点光源为球心、球径可变的球面运动；本发明结构简单、所需空间较小；

(2)第一臂、第二臂、第三臂均采用中空的结构，质量轻。

附图说明

图1是本发明实施例一种球面运动机构的结构示意图；

图2是探测器具有一定倾角时的结构示意图。

图中标号：第一安装板1、第一关节2、第一臂3、旋转机构4、第二关节41、第二臂42、第三关节43、第三臂44、第四关节45、第二安装板5、探测器6、点光源7、竖直光轴71。

具体实施方式

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，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。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。

实施例一：

如图1、图2所示，一种球面运动机构，包括第一安装板1、第一关节2、第一臂3、第二安装板5、探测器6、点光源7、竖直光轴71；旋转机构4包括第二关节41、第二臂42、第三关节43、第三臂44、第四关节45。

所述第一关节2固定安装在所述第一安装板1底面，所述第一臂3的一端转动连接所述第一关节2的输出端，所述第一臂3的另一端固定连接所述第二关节41，所述第二臂42的一端转动连接所述第二关节41的输出端，所述第二臂42的另一端固定连接所述第三关节43，所述第三臂44的一端转动连接所述第三关节43的输出端，所述第三臂44的另一端固定连接所述第四关节45，所述第二安装板5转动连接所述第四关节45的输出端，所述探测器6固定安装在所述第二安装板5上；所述第一安装板1位于点光源7正上方，所述第一关节2的旋转中心轴线与点光源7的竖直光轴71重合，所述探测器6的探测面正面对点光源7。

本实施例通过第一关节2旋转可以带动第一臂3转动，第一臂3带动其下部结构(包括旋转机构4、第二安装板5、探测器6)实现圆周转动，最终实现方位的角度旋转；通过第二关节41、第三关节43的旋转，可以改变第二臂42与第三臂44之间的夹角，实现探测器6的高度调节，可改变球面运动球径大小以及实现探测器倾角变化，适应性强，通过第四关节45实现探测器6的探测面始终正面对点光源7，最终实现所述探测器6沿以点光源7为球心、球径可变的球面运动；

本实施例结构简单、所需空间较小、重量轻。

实施例二：

如图1、图2所示，所述第一安装板1为环形法兰结构，其中心轴线与第一关节2的旋转中心轴线重合。

所述第一臂3为中空圆筒结构，所述第一关节2的旋转中心轴线与第一臂3的中心轴线重合。所述第二臂42、所述第三臂44结构长度均相同，均为呈直角的中空圆筒结构，第一臂3、第二臂42、第三臂44均采用中空的结构，质量轻。

其中，第一关节2为直线关节，其运动形态为带动第一臂3旋转，因此，第一关节2的外壳为圆柱形外壳，第一关节2内均包括依次连接的编码器、电机、减速器，减速器的输出端固定连接第一臂3，连接处设置轴承，起到支撑作用；

所述第二关节41、所述第三关节43、所述第四关节45均为直角关节。第二关节41、第三关节43与第四关节45的外壳相同，均为T型圆筒形外壳，所述第二关节41、所述第三关节43、所述第四关节45内均包括依次连接的编码器、电机、减速器，减速器的输出端的中心轴线与竖直光轴垂直。

所述第二安装板5为矩形结构，所述探测器6固定安装在所述第二安装板5的底面。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种球面运动机构，其特征在于，包括第一关节、第一臂、能够调节探测器高度和倾角的转动机构、探测器；所述第一臂的一端转动连接所述第一关节，所述第一臂的另一端连接旋转机构的一端，旋转机构的另一端转动连接所述探测器；

所述第一关节位于点光源正上方，所述第一关节的旋转中心轴线与点光源的竖直光轴重合，所述探测器的探测面正面对点光源。

2.根据权利要求1所述的一种球面运动机构，其特征在于，所述旋转机构包括第二关节、第二臂、第三关节、第三臂、第四关节；

所述第一臂的另一臂固定连接所述第二关节，所述第二臂的一端转动连接所述第二关节，所述第二臂的另一端固定连接所述第三关节，所述第三臂的一端转动连接所述第三关节，所述第三臂的另一端固定连接所述第四关节。

3.根据权利要求2所述的一种球面运动机构，其特征在于，还包括第一安装板，所述第一关节固定安装在所述第一安装板底面。

4.根据权利要求3所述的一种球面运动机构，其特征在于，所述第一安装板为环形法兰结构，其中心轴线与第一关节的旋转中心轴线重合。

5.根据权利要求2所述的一种球面运动机构，其特征在于，还包括第二安装板，所述第四关节转动连接所述第二安装板。

6.根据权利要求5所述的一种球面运动机构，其特征在于，所述第二安装板为矩形结构，所述探测器固定安装在所述第二安装板的底面。

7.根据权利要求1所述的一种球面运动机构，其特征在于，所述第一臂为中空圆筒结构，所述第一关节的旋转中心轴线与第一臂的中心轴线重合。

8.根据权利要求2所述的一种球面运动机构，其特征在于，所述第二关节、所述第三关节、所述第四关节均为直角关节。

9.根据权利要求2所述的一种球面运动机构，其特征在于，所述第二臂、所述第三臂均为呈直角的中空圆筒结构。

10.根据权利要求2所述的一种球面运动机构，其特征在于，所述第一关节、所述第二关节、所述第三关节、所述第四关节内均包括依次连接的编码器、电机、减速器，以及均包括外壳，其中第一关节的外壳为圆柱形外壳，第二关节、第三关节与第四关节相同，均为T型圆筒形外壳。

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