[发明专利]一种匀速扇形扫描装置及方法

说明书

本发明公开了一种匀速扇形扫描装置及方法，装置包括壳体，壳体的内部设置有第一双联齿轮、第二双联齿轮、第三双联齿轮；第一双联齿轮由一号齿轮和二号齿轮组成；一号齿轮的下端与控制电机相连接；第二双联齿轮包括三号齿轮、蓄能器、六号齿轮；六号齿轮的上端通过三六双联齿轮轴与扫描器相连接；第三双联齿轮由四号齿轮和五号齿轮组成，四号齿轮设置于五号齿轮的下方；四号齿轮、三号齿轮分别与二号齿轮、一号齿轮啮合相接；五号齿轮与六号齿轮啮合相接；一号齿轮、三号齿轮、五号齿轮、六号齿轮均为不完全齿轮。本发明能够实现扫描器的匀速扇形扫描，具有扫描速度均匀、装置工作稳定性、使用寿命长、结构简单、生产成本较低的优点。

技术领域

本发明涉及一种扫描装置，尤其涉及一种匀速扇形扫描装置及方法，属于探测设备技术领域。

背景技术

扫描是利用各种波探测捕捉信息的基本方式，在医用设备、雷达探测仪、激光扫描仪等技术领域中都具有极其广泛的应用。现有的扫描设备主要分为机械扫描和电扫描两大类扫描方式。其中，机械扫描是依靠机械传动和转动扫描头实现扫射线偏转的方式，主要应用于多面转镜扫描器、振镜扫描器(检流计式)、微电机系统(MEMS)、曲柄摇杆机构中；而电扫描是通过电磁效应实现射线偏转的方式，主要基于音圈电机和压电陶瓷、电磁偏转等。这两种扫描设备中，前者可实现的扫描范围较小且不适合实现高速匀速扫描；后者在扫描时电机始终处于正反转交替工作状态，存在故障率高、使用寿命较低的缺陷。而后续开发的阵相雷达由于造价高昂，目前只限制于军用，在民用科技领域仍无法普及应用。

发明内容

为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种匀速扇形扫描装置及方法。

为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种匀速扇形扫描装置，包括壳体，壳体的内部设置有第一双联齿轮、第二双联齿轮、第三双联齿轮；第一双联齿轮由一号齿轮和二号齿轮组成，一号齿轮设置于二号齿轮的下方；一号齿轮的下端通过一二双联齿轮轴与设置于壳体外侧的控制电机相连接；

第二双联齿轮、第三双联齿轮分别设置于第一双联齿轮的左侧、右侧；第二双联齿轮包括三号齿轮、蓄能器、六号齿轮；三号齿轮和六号齿轮通过三六双联齿轮轴固定连接，蓄能器为双扭矩圆柱型弹簧且其套置于三号齿轮和六号齿轮之间的三六双联齿轮轴上；六号齿轮设置于三号齿轮的上方；六号齿轮的上端通过三六双联齿轮轴与设置于壳体外侧的扫描器相连接；

第三双联齿轮由四号齿轮和五号齿轮组成，四号齿轮设置于五号齿轮的下方；四号齿轮、三号齿轮分别与二号齿轮、一号齿轮啮合相接；五号齿轮与六号齿轮啮合相接；一号齿轮、三号齿轮、五号齿轮、六号齿轮均为不完全齿轮；

一号齿轮和二号齿轮的节圆相同；三号齿轮和四号齿轮的节圆相同；五号齿轮和六号齿轮的节圆相同。

一种匀速扇形扫描装置的扫描方法，具体过程如下：

打开工作电源，控制电机启动，并带动一号齿轮和二号齿轮顺时针旋转；此时，一号齿轮与三号齿轮相啮合，五号齿轮和六号齿轮不啮合；

一号齿轮和二号齿轮向顺时针方向旋转时，三号齿轮和四号齿轮向啮合的反方向即逆时针方向旋转，并分别带动它们上端同轴的六号齿轮与五号齿轮向逆时针方向旋转；

当六号齿轮旋转α角度时，随即实现了扫描器在α范围的逆时针扫描；将此刻一号齿轮相对应的旋转角度标记为β；

当一号齿轮在控制电机的带动下继续顺时针转动进入γ角度范围时，一号齿轮与三号齿轮不啮合，而五号齿轮和六号齿轮相啮合；

随着一号齿轮的顺时针转动，四号齿轮在二号齿轮的啮合作用下逆时针旋转，同时带动五号齿轮逆时针旋转，并使六号齿轮在五号齿轮的啮合作用下顺时针旋转，实现扫描器在α范围的顺时针回程扫描；

当一号齿轮继续顺时针旋转行驶至下一个β角度时，又会带动扫描器在α范围进行逆时针扫描，如此周而复始，不断循环，实现扫描器的不间断扇形扫描；