一种基于数字电路控制的激光镜头焦距自动找正系统
技术领域
本实用新型属于机械装置技术领域，尤其是涉及一种基于数字电路控制的激光镜头焦距自动找正系统。
背景技术
在印染行业中的激光制网设备中，激光光源到达网面要求正好是镜头聚焦的焦点。为了有好的制网精度，镜头聚焦点必须准确对准网面。
公开号为CN 104267577A的中国专利文献公开了一种激光制网机，机架上设有张紧筛网用的夹具和涂有感光胶的筛网，机架上还设有可发射激光的激光器和驱动激光器相对网版横向和纵向运动的伺服装置，以及预装有印花专色分色系统和花样的计算机，激光器与计算机连接且可控制激光器开启和关闭，伺服装置上还设有位置传感器，传感器向计算机连续发送位置信号，且计算机能根据位置信号控制所述的激光器通断激光光束。
公开号为CN 204347440U的中国专利文献公开了一种激光制网机的驱动机构，通过机架两端设置双伺服装置实现横梁的移动，其运行稳定性高，运行偏差小。
但是在实际使用过程中，丝网存在弹性，在平放的时候网版中心点会有下沉，所以通常会使用增加金属支撑的方法，将丝网网面支撑平整。但是由于丝网的尺寸比较大，通常会超过3000mm×3000mm。金属支撑自身也会有较大的变形而不能很好满足平面平整度的要求。导致整个丝网平面不同的位置上与镜头的距离会有很大的差异。最终导致激光焦点偏离网面而影响制网效果。在网面的某些部位效果好，而另外有一些部位效果不好。为了消除上述原因引起的质量问题，迫切需要设计一种自动焦距找正系统，以确保镜头与网面的距离在平网的任何一个位置都相同。
实用新型内容
为解决现有技术存在的上述问题，本实用新型提供了一种基于数字电路控制的激光镜头焦距自动找正系统，可以确保激光镜头在扫描制网过程中的焦距可以自动找正，提高激光制网过程中的精度。
本实用新型的技术方案如下：
一种基于数字电路控制的激光镜头焦距自动找正系统，包括机架和安装在机架的横梁，所述机架和横梁之间设有驱动横梁纵向运动的纵向驱动机构，所述的横梁上滑动固定有镜头总成，所述的镜头总成包括与横梁滑动固定的移动平台以及固定在移动平台上的控制电路、距离传感器和带升降机构的镜头；
所述横梁上安装有驱动移动平台沿横梁横向往复运动的横向驱动机构；所述的控制电路分别与距离传感器和升降机构电连接，用于接收距离传感器采集的距离信号并转化为数字量，同时根据数字量与设定值的差值来控制升降机构的升降。
本实用新型中，横向驱动机构可以采用伺服电机，横梁沿着机架纵向运动时镜头总成不移动，而镜头总成沿着横梁横向移动时横梁不移动，这样横梁与镜头交替移动扫描，就可以将平网的全部平面都扫过。在扫描过程中，距离传感器实时采集与平网之间的距离，控制电路接收距离传感器采集的距离参数，并通过计算与设定值的差值来控制升降机构的升降，从而自动找正镜头与平网之间的距离。
为了使镜头上升、下降过程更加稳定和顺畅，所述的镜头通过固定台与移动平台上下滑动固定，所述的镜头安装在固定台上，所述固定台与升降机构连接。
所述的升降机构包括固定在移动平台上的升降电机以及与升降电机的输出轴连接的升降螺杆，所述的升降电机与控制电路电连接，所述的升降螺杆与固定台螺纹连接。
所述的移动平台上设有竖向的燕尾槽，所述的固定台上设有与燕尾槽上下滑动连接的燕尾结构。
或者移动平台上也可以设置竖向的直线导轨，所述的固定台上设有连接直线导轨的滑块。
本实用新型中，所述的距离传感器有两个，分别固定在镜头两侧的移动平台上，且两个距离传感器与镜头的间距相同。控制电路每次只接收镜头运动方向前方的距离传感器数据作为有效数据，在实际操作过程中，从控制电路采集到信号到处理数据进行对比完成时，确保镜头还没有移动支刚才距离传感器采集点的位置。这样焦距找正系统就可以根据镜头移动速度计算一个延时，确保当镜头上下移动完成之时，正好位于刚才距离采集点，从而完成镜头焦距的找正。
利用本实用新型进行找正的方法，包括以下步骤：
(1)在机架上夹持涂有感光胶的平网，并在机架的横梁上安装好镜头总成；
(2)纵向驱动机构和横向驱动机构交替驱动横梁和镜头总成，横梁移动时镜头总成不移动，镜头总成移动时横梁不移动；
(3)镜头总成移动过程中，距离传感器实时采集其与平网之间的距离信号并传输给控制电路，控制电路将距离信号转化为数字量并计算与设定值偏差值；根据偏差值的大小以及镜头横向移动的速度计算升降机构的升降速度，并向升降机构发出控制信号；控制升降机构的带动镜头的升降，确保当镜头完成上下移动时，镜头正好到达刚才距离传感器距离采集点；
(4)横梁和镜头总成交替进行纵向和横向的移动扫描，直到镜头完成整个平网的扫描。
步骤(3)中，所述镜头的两侧位置均设有一个与镜头距离相同的距离传感器，所述控制电路每次接收镜头运动方向前方的距离传感器所采集的距离信号，从而确保升降机构在调节时有时间余量。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
1、本实用新型在镜头的移动平台上安装了控制电路和距离传感器，并通过控制电路接收距离传感器的数据来控制镜头的升降，可以使镜头在运动过程中自动找正与平网之间的焦距，大大提高了激光制网过程中的精度。
2、本实用新型的结构简单，可实施性强，还可以方便的移植到其它有自动对焦需求的数码印花和喷蜡制网设备中，用来对喷墨印花机和喷蜡制网机的喷头自动找正离印花介质表面的距离，以此来提高输出图案精度。
附图说明
图1为本实用新型一种基于数字电路控制的激光镜头焦距自动找正系统的整体结构示意图；
图2为图1中区域A的局部放大图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本实用新型的理解，而对其不起任何限定作用。
如图1所示，一种基于数字电路控制的激光镜头焦距自动找正系统，机架夹持有涂有感光胶的平网1，横梁2安装在机架上，机架和横梁2之间设有驱动横梁2纵向运动的纵向驱动机构。本实用新型的激光镜头焦距自动找正系统的核心为镜头总成3，镜头总成3滑动固定在横梁2上，通过横梁2上的伺服电机驱动镜头总成3沿横梁2进行横向往复运动。
图中，横梁2按y方向移动，镜头总成3是按照x方向移动。横梁2移动时镜头总成3不移动，而镜头总成3移动时横梁2不移动。这样横梁2与镜头总成3交替移动扫描，就可以将平网1的全部平面都扫过。由于平网1的尺寸相对镜头的聚焦点是非常大，所以平网表面在各个不同位置相对镜头的距离很难做到相等，甚至这距离的误差会很大，这样就严重影响扫描图案的精度。采用本实用新型的激光镜头焦距自动找正系统可以很好的解决镜头自动对焦的问题。
如图2所示，镜头总成3的包括与横梁1滑动固定的移动平台31以及固定在移动平台31上的控制电路32、距离传感器38和带升降机构的镜头37，控制电路32分别与距离传感器38和升降机构电连接。其中，镜头37安装在固定台35上，通过固定台35与移动平台31上下滑动固定，固定台35与升降机构连接。
本实施例中，升降机构包括固定在移动平台31上的升降电机33以及与升降电机33的输出轴连接的升降螺杆34，升降电机33与控制电路32电连接，升降螺杆34与固定台35螺纹连接。
固定台35与移动平台31的上下滑动固定方式有很多种，本实施例采用在移动平台31上设有竖向的燕尾槽36，固定台35上设有与燕尾槽36上下滑动连接的燕尾结构。
距离传感器38有两个，分别固定在镜头37两侧的移动平台31上，且两个距离传感器38与镜头37的间距相同。控制电路32每次只接收镜头37运动方向前方的距离传感器38数据作为有效数据。
利用本实用新型的系统进行镜头焦距自动找正的过程如下：在镜头总成3沿x方向运动的时候，控制电路32中自动采集距离传感器38过来的距离信号，采集到的距离信号被处理成数字量。然后系统将此数字量与标准设定值进行对比，如果有偏差，根据偏差值的大小以及镜头37横向移动的速度计算升降螺杆34的升降速度，并向升降电机33发出控制信号。而且升降电机33驱动升降螺杆34移动的量也是根据距离传感器38的量与标准值偏差计算得到。升降电机33的转动带动升降螺杆34，从而通过固定台35让镜头37上下移动。另外焦距找正系统中，控制电路32每次只接收镜头37运动方向前方的距离传感器38数据作为有效数据，从采集到信号到处理数据进行对比完成时，确保镜头37还没有移动至刚才距离传感器38采集点的位置。这样焦距找正系统就可以根据镜头37移动速度计算一个延时，确保当镜头37上下移动完成之时，正好位于刚才距离传感器38的采集点，从而完成镜头37焦距的找正。
本实施例中，控制电路32采用的是数字化控制电路，具有传感器数据采集速度快，控制逻辑处理时间短的特点，保证在短时间内可以控制升降电机33驱动升降螺杆34运动到位，以达到镜头37焦自动找正的目的。距离传感器38采用通用激光距离传感器，产生电信号，控制电路32根据距离传感器38的电信号与目标距离比对，如果偏差超过一个设定值就启动升降电机33进行运动，从而达到调整镜头距离与目标值接近。
本实用新型的结构简单，可实施性强，还可以方便的移植到其它有自动对焦需求的数码印花设备或喷蜡制网机中，如用来对喷墨印花机或喷蜡制网机的喷头自动找正离印花介质表面的距离，以此来提高喷墨印花机或喷蜡制网机的输出图案精度。
以上所述的实施例对本实用新型的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本实用新型的具体实施例，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
