[发明专利]一种可实现球面运动轨迹的光源机构

说明书

技术领域

本发明涉及机械结构领域，具体涉及一种可实现球面运动轨迹的光源机构，特别是实现从各个角度直射的均匀等光照的平行光源的装置。

背景技术

在科研实验中，各种实验光源的应用十分广泛；一些设备如太阳辐射计、经纬仪等光信号追踪设备在空间的运动是绕一根轴线或两根轴线的转动，要求设备转动到空间任意角度都能接收到等光照度的平行光照。设备接收光照的局部装置的运动轨迹往往是以轴线交点为球心的球面，现有的光源机构一般采用固定安装，不能对设备进行实时照射，不能够保证设备在任意角度都能接收到等光照度的平行光。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可实现球面运动轨迹的光源机构，通过二维运动机构实现球面运动轨迹，进而结合光源实现可从各个角度直射的均匀平行光源，同时可精确控制和定位光源的空间位置。

为实现上述目的，本发明的光源机构包括二维运动机构及可发出平行光的光源组件；

所述二维运动机构包括外框、内框以及光源安装板；所述外框与内框的轴线位于同一水平面且相互垂直，所述光源安装板固定在内框的上方；所述内框绕自身轴线转动，所述外框绕自身轴线转动，带动内框同步转动；

所述光源组件包括点光源、光栏以及透镜，所述点光源放置所述透镜的焦距范围内，点光源发出的光线经光栏消杂光后穿过透镜；

所述光源组件位于二维运动机构中的光源安装板上，使所述光源组件所发出的平行光线经过内框轴线与外框轴线的交点。

所述点光源插在灯座上，垫片、聚酰亚胺垫片以及所述灯座通过螺钉连接到光源连接架上，所述光源连接架一端有止口，所述光栏放置在所述光源连接架的止口中，所述光源连接架另一端连接镜筒的一端，所述镜筒的另一端通过螺纹与镜座相连接，所述透镜通过螺纹压圈固定在所述镜座上。

所述二维运动机构还包括外框主动端轴系、外框从动端轴系、外框电机-减速器、外框编码器、内框主动端轴系、内框从动端轴系、内框电机-减速器、内框编码器；所述外框电机-减速器固定在所述外框主动端轴系上，所述外框编码器固定在所述外框从动端轴系上，所述内框通过所述内框主动端轴系和所述内框从动端轴系连接在所述外框上，所述内框电机-减速器固定在所述内框主动端轴系上，所述内框编码器固定在内框从动端轴系上。

所述点光源为卤钨灯或氘灯。

所述点光源放置在透镜的焦点处。

所述外框主动端轴系和所述外框从动端轴系固定在载物台上，所述载物台通过螺栓与底部支架连接。

所述二维运动机构在右手坐标系中外框转动轴线为X轴，内框转动轴线为Y轴，两轴线交点为原点O。

本发明的有益效果为：本发明的光源机构通过调整镜座和镜筒的相对位置来调整透镜和点光源的相对位置，使点光源最大程度的接近透镜的焦点位置，从而得到平行度较好的光束；外框电机-减速器提供动力，带动外框绕X轴做转动运动，外框带动内框转动，同时带动光源绕X轴做圆周运动。内框电机-减速器提供动力，带动内框绕Y轴做转动运动，光源同时绕Y轴做圆周运动。光源在X轴，Y轴两个方向分别做圆周运动，形成球面的运动轨迹，光源在运动轨迹范围内，发出光线时刻直射球心，而且距离相等，保持光照度一致。本发明二维运动机构不仅可以控制X轴方向和Y轴方向的分别转动，而且可以控制两个方向的联动，因此可以实现光源的灵活定位。在与电机-减速器相对的轴系另一端分别设置内框编码器和外框编码器，由于轴与外框和内框是刚性连接，因此编码器能够准确测量轴系转动的角度和位置。通过改变光源在光源安装板上的位置改变光源球面轨迹的球心点位置，而球心点正是光接收点，光接收点位于二维转台X轴或是Y轴上。

附图说明

图1为本发明一种可实现球面运动轨迹的光源机构中二维运动机构示意图；

图2为本发明的光源机构中可发出平行光的光源组件；

其中：1、底部支架，2、载物台，3、内框电机-减速器，4、内框主动端轴系，5、外框，6、外框编码器，7、外框从动端轴系，8、光源组件，9、光源安装板，10、内框，11、内框从动端轴系，12、内框编码器，13、外框主动端轴系，14、外框电机-减速器，15、光源连接架，16、镜筒，17、镜座，18、螺纹压圈，19、透镜，20、光栏，21、点光源，22、灯座，23垫片，24、聚酰亚胺垫片。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步描述。

实施例一：