基于Excel与Pro／E的连续变焦镜头凸轮设计.pdf

学兔兔 团固四固团08i 仿■，建臻ICADICAMICAEICAPP 基于Excel与Pro／E的连续变焦镜头凸轮设计 周永峰 。 毛翠丽。 (1．河南中光学集团有限公司，河南南阳473006；2．南阳理工大学，河南南阳473004) 0 引 言 随着现代光电接收器件的发展，连续变焦镜头的应 用领域不断扩展，而机械补偿法变焦镜头因为其像面位 移量不受光学系统焦深的影响应用更加广泛。凸轮机构 是机械补偿法变焦设计中关键组成部件。凸轮机构简单 而且紧凑，只要设计出符合运动要求的凸轮曲线，就能实 现光学系统的焦距、视场变换，凸轮机构的参数决定着透 镜组沿光轴移动的速度及精度。 Pro／E是一款三维参数化特征实体建模设计软件，它 可以在设计界面下直接与其它专业分析软件链接，快速 进行产品的分析、优化工作。本文利用Excel和Pro／E软 件，对凸轮曲线的坐标值进行计算，并快速建立三维造 聚焦在一个固定的像平面上。 型，可以使设计者及早发现凸轮曲线存在的过陡现象、运 变焦机构依靠凸轮曲线来控制变倍透镜组和补偿透镜 动困难甚至卡死的问题，以便及时进行修改，以提高设计 组的运动轨迹，因此，确定透镜组运动要求以后，设计出合理 和加T的速度及精度。 的变焦镜头凸轮曲线，使透镜组在变焦过程中按设计要求 1 变焦系统工作原理和特点 移动以保证其表面间隔尺寸，是凸轮曲线设计的关键点。 连续变焦镜头中变焦机构使透镜组沿光轴平稳、精 根据不同产品的使用要求，凸轮曲线设计也不尽相 确和快速地移动，实现光学系统焦距和视场的变化，同时 同。凸轮曲线设计满足实际加_T需要，要求轨迹平滑，压 在视场转换过程中能够保持图像的连续性。 力角不能过大。凸轮曲线的压力角 是凸轮给从动件的 典型的三组元变焦距光学系统示意图如图1。其中镜 正压力方向，即公法线n—n方向与从动件受力点速度 组。、b、c、d分别是光学系统的前固定组、变倍组、补偿组 方向所夹的锐角。凸轮机构压力角的大小，不仅和机构传 和后固定组¨l】。 动时受力情况好坏有关，还和凸轮尺寸的大小有关。压力 光学系统中变倍组和补偿组在凸轮机构的带动下， 角增大，不但使凸轮和从动件的作用力增大，而且使运动 保证在系统中按要求连续不断地改变它们之间及与前固 中的摩擦力也增大，使得透镜组在运行过程中出现运动 定组、后同定组的位置和间隔，使物镜的组合焦距连续地 困难或卡滞甚至卡死的现象。 改变，以获得倍率的改变。在变倍过程中影像始终清晰地 凸轮曲线升角范围一般不超过330。，它和压力角的 拔叉与排种轮产生的对应的应力。如图示所示，当拔叉外加 [2]谭湘晖冲国农业机械化发展研究[D]长沙：湖南农业大学，2006． 最大转矩6．5l5 N·m(162．88 N的力)时，其承受的应力最 [3]陈立东，何堤．论精密排种器的现状及发展方向[J]_农机化研 大点位于棘齿外侧拐角处，大小仅为9．03 MPa。而此时排 究，2006(4)：16一l8。 [4] 马旭，马成林，于建群，等．2BS一2型玉米精密播种机的研究[J]． 种轮承受的应力最大点位于轴孔处，大小仅为8．34 MPa。 农业机械学报，1998(