本發(fā)明涉及一種光學掃描裝置，特別是一種復合型光束粗精耦合掃描裝置，可用于精密工程領(lǐng)域的高精度光束掃描、跟蹤和對準，屬于精密光學掃描領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

精密光學掃描裝置是光電成像探測、自由空間激光通信、動態(tài)目標激光跟蹤等領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)之一。以折射式楔形棱鏡為核心光學元件的光學掃描裝置具有結(jié)構(gòu)緊湊、慣性矩小、動態(tài)性能好等優(yōu)點，在上述領(lǐng)域具有廣泛的用途。常見的楔形棱鏡光學掃描裝置有旋轉(zhuǎn)雙棱鏡掃描裝置和偏擺雙棱鏡掃描裝置兩種。旋轉(zhuǎn)雙棱鏡掃描裝置采用一對雙棱鏡同軸旋轉(zhuǎn)，其顯著特點是光束掃描視場大。偏擺雙棱鏡掃描裝置采用兩個棱鏡耦合擺動，其顯著特點是光束偏轉(zhuǎn)精度高。

（1） 以下在先技術(shù)中給出了幾種旋轉(zhuǎn)雙棱鏡掃描裝置的結(jié)構(gòu)組成。

在先技術(shù)（袁艷等專利，申請?zhí)枺?01210432016.0，申請日2012年11月2日“一種基于旋轉(zhuǎn)雙楔鏡的光束掃描機構(gòu)”）利用兩組齒輪副嚙合傳遞電機力矩，分別驅(qū)動兩個光學楔鏡旋轉(zhuǎn)。掃描機構(gòu)中，采用直流力矩電機驅(qū)動、直齒圓柱齒輪嚙合傳動、光學楔鏡精密軸系支承以及光學楔鏡可靠裝夾、定位等技術(shù)，實現(xiàn)了入射光束的穩(wěn)定掃描。其缺點是裝置沿光軸方向尺寸較大，結(jié)構(gòu)復雜而不緊湊。

在先技術(shù)（李安虎等專利，申請?zhí)枺?01210439061.9，申請日2012年11月7日“實現(xiàn)粗精兩級掃描的棱鏡機械裝置”）中，旋轉(zhuǎn)電機通過蝸輪蝸桿驅(qū)動棱鏡及內(nèi)外鏡框總成實現(xiàn)全圓周旋轉(zhuǎn)，具有大傳動比、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點，但是存在蝸輪蝸桿嚙合間隙，在需要正反向旋轉(zhuǎn)頻繁切換的應(yīng)用中難以消除回程誤差的影響。

在先技術(shù)（李安虎等專利，申請?zhí)枺?01310072421.0，申請日2013年3月7日“同步帶驅(qū)動旋轉(zhuǎn)棱鏡裝置”）中，采用同步帶直接驅(qū)動棱鏡旋轉(zhuǎn)的方式，傳動比準確，無滑差，并結(jié)合旋轉(zhuǎn)編碼器實現(xiàn)反饋調(diào)節(jié)，可完成棱鏡旋轉(zhuǎn)角度的精密控制，而且同步帶具有傳動平穩(wěn)，能吸震，噪音小，布置靈活，結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點。但是同步帶長期使用將面臨橡膠老化開裂、變形、拉長、斷裂等問題。

（2） 以下在先技術(shù)中給出了幾種偏擺雙棱鏡掃描裝置的結(jié)構(gòu)組成。

在先技術(shù)（孫建鋒等專利，申請?zhí)枺?00410024986.2，申請日2004年6月8日“星間激光通信終端高精度動靜態(tài)測量裝置”）中，提出采用步進電機直接耦合轉(zhuǎn)動軸實現(xiàn)棱鏡的偏擺。該方法降低了機械傳動誤差，步進電機的轉(zhuǎn)角和棱鏡的擺動角度一致，兩者間關(guān)系簡單，機械結(jié)構(gòu)緊湊。但棱鏡擺角分辨率直接受步進電機步距角分辨率的制約，對步進電機的精度和性能要求高，并且在控制不當?shù)那闆r下步進電機易發(fā)生共振，影響系統(tǒng)運行精度。同時，該機械系統(tǒng)沒有給出偏擺雙棱鏡的轉(zhuǎn)動角度的反饋信息，難以實時修正雙棱鏡的轉(zhuǎn)角誤差。

在先技術(shù)（李安虎等專利，申請?zhí)枺?00510026553.5，申請日2005年6月8日“雙光楔光束偏轉(zhuǎn)機械裝置”）中，提出一種直線電機螺桿推進式擺鏡機構(gòu)。偏擺機構(gòu)主要由直線步進電機、電機螺桿、螺帽、滑塊、底座、豎直連接板等結(jié)構(gòu)組成。該機構(gòu)將電機的較大距離直線運動轉(zhuǎn)化為擺鏡的小角度轉(zhuǎn)動，從原理上提高了控制精度，但電機與棱鏡的運動關(guān)系較復雜，電機的速度與加速度呈不規(guī)律性變化。同時此方案中螺帽與鏡框V型槽間易產(chǎn)生摩擦與異響，影響系統(tǒng)精度。

在先技術(shù)（李安虎等專利，申請?zhí)枺?01010588924.X，申請日2010年12月15日“偏擺光楔掃描裝置”）中，設(shè)計了一種雙滑塊牽連式擺鏡機構(gòu)的偏擺光楔掃描裝置，主要由直線電機、蓋板、水平導軌、水平滑塊、關(guān)節(jié)軸承、豎直導軌、垂直滑塊、底座、L型板、鏡框連接板等結(jié)構(gòu)組成。與直線電機螺桿推進機構(gòu)相比，此機構(gòu)將螺帽與豎直連接板間的點接觸變?yōu)樨Q直滑塊與導軌間的面接觸，減小了機構(gòu)間的摩擦力，提高了擺鏡機構(gòu)的工作性能，但電機與擺鏡的運動關(guān)系較復雜。同時，滑塊與關(guān)節(jié)軸承間的運動間隙會影響系統(tǒng)的工作精度。

在先技術(shù)（李安虎等專利，申請?zhí)枺?01210375722.6，申請日2012年10月8日“采用凸輪驅(qū)動的擺鏡機構(gòu)”）中，提出了一種采用凸輪驅(qū)動的擺鏡機構(gòu)，主要由彈簧緊連裝置、偏擺凸輪機構(gòu)、電機及傳動部分、擺鏡支撐結(jié)構(gòu)和機座等組成。采用此凸輪傳動機構(gòu)，只需要設(shè)計適當?shù)耐馆嗇喞?，從動件便可精確實現(xiàn)任意的運動規(guī)律。但由于凸輪與擺動件間為線接觸，發(fā)生磨損時會影響系統(tǒng)精度，且一套凸輪機構(gòu)只能掃描一種特定的軌跡，限制了該裝置的通用性。

在先技術(shù)（李安虎等專利，申請?zhí)枺?01510560372.4，申請日2015年9月7日“一種曲柄滑塊驅(qū)動的擺鏡機構(gòu)”）中，提出了一種曲柄滑塊驅(qū)動的擺鏡機構(gòu)。該機構(gòu)將棱鏡的小角度擺動轉(zhuǎn)換為滑塊較大距離的移動，降低了控制精度的要求，但傳動過程較為復雜，不適用于實時跟蹤等應(yīng)用場合。

以上旋轉(zhuǎn)雙棱鏡掃描裝置的共同缺點是周向掃描精度受機械結(jié)構(gòu)精度的影響較大，以上偏擺雙棱鏡掃描裝置的共同缺點是掃描視場較小。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種復合型光束粗精耦合掃描裝置。

本發(fā)明采用音圈電機驅(qū)動棱鏡繞垂直于棱鏡主截面的軸線偏擺，采用力矩電機驅(qū)動棱鏡繞系統(tǒng)光軸旋轉(zhuǎn)，在單套設(shè)備中集成棱鏡的旋轉(zhuǎn)和偏擺運動。本發(fā)明結(jié)合旋轉(zhuǎn)雙棱鏡大視場掃描和偏擺雙棱鏡高精度掃描的優(yōu)勢，通過兩個或兩個以上棱鏡的旋轉(zhuǎn)偏擺耦合運動，實現(xiàn)大范圍高精度粗精耦合光束掃描，以解決上述背景技術(shù)中的不足之處。

本發(fā)明提出的復合型光束粗精耦合掃描裝置，包括基座1、彈簧2、中鏡框3、內(nèi)鏡框4、楔形棱鏡5、第一大軸承端蓋6、旋轉(zhuǎn)編碼器轉(zhuǎn)子7、旋轉(zhuǎn)編碼器定子8、外鏡框9、大軸承擋圈10、第一大軸承11、第二大軸承端蓋12、第一尼龍墊塊13、楔形擋圈14、第二尼龍墊塊15、螺紋壓圈16、棱鏡緊定螺釘17、力矩電機定子18、力矩電機轉(zhuǎn)子19、音圈電機動子20、推桿21、音圈電機定子22、推槽23、第三尼龍墊塊24、第二大軸承25、第一小軸承26、第一小軸承端蓋27、第一半軸28、第二半軸29、第二小軸承端蓋30、小旋轉(zhuǎn)編碼器總成31和第二小軸承32，其中：

所述楔形棱鏡5裝于內(nèi)鏡框4中，楔形棱鏡5的平面?zhèn)韧ㄟ^內(nèi)鏡框4的端面臺階實現(xiàn)軸向定位；楔形棱鏡5的楔面?zhèn)扰c楔形擋圈14的楔面?zhèn)认鄬Σ贾?，兩楔面的楔角相等，螺紋壓圈16擰入內(nèi)鏡框4，用于壓緊楔形擋圈14的平面?zhèn)龋瑥亩鴮崿F(xiàn)楔形棱鏡5的軸向固定；楔形棱鏡5的厚端側(cè)壁上開有橫截面為圓弧形的槽，棱鏡緊定螺釘17擰入內(nèi)鏡框4側(cè)壁上的螺紋孔中，且棱鏡緊定螺釘17的圓頭端卡入楔形棱鏡5的圓弧形的槽中，實現(xiàn)楔形棱鏡5的周向定位；所述楔形棱鏡5和楔形擋圈14的徑向定位通過其外壁與內(nèi)鏡框4內(nèi)壁的尺寸配合實現(xiàn)，在楔形擋圈14的平面?zhèn)扰c螺紋壓圈16之間安裝有第一尼龍墊塊13，在楔形棱鏡5的楔面?zhèn)扰c楔形擋圈14的楔面?zhèn)戎g安裝有第二尼龍墊塊15，在內(nèi)鏡框4的端面臺階與楔形棱鏡5的平面?zhèn)戎g安裝有第三尼龍墊塊24；

所述推槽23安裝于內(nèi)鏡框4底面；

所述第一大軸承端蓋6安裝于中鏡框3上，其凸緣壓緊第二大軸承25的內(nèi)圈，所述旋轉(zhuǎn)編碼器動子7安裝于第一大軸承端蓋6上，所述旋轉(zhuǎn)編碼器定子8安裝于外鏡框9上，所述第二大軸承端蓋12安裝于中鏡框3上，其凸緣壓緊第一大軸承11的內(nèi)圈，所述大軸承擋圈10安裝于外鏡框9上；

所述音圈電機定子22安裝于第一大軸承端蓋6上，所述音圈電機動子20可在音圈電機定子22中沿軸向做直線運動；所述推桿21一端通過端部螺紋安裝于音圈電機動子20上，推桿21另一端與推槽23接觸，音圈電機動子20的直線運動使推桿21伸縮并在推槽23內(nèi)滑動，從而帶動楔形棱鏡5偏擺；

所述彈簧2安裝于內(nèi)鏡框4和第一大軸承端蓋6之間，彈簧2為預壓緊彈簧，作用是保持推槽23與推桿21始終接觸；

所述第二大軸承25的內(nèi)圈與中鏡框3的外圈過盈配合，第二大軸承25的外圈與外鏡框9的內(nèi)圈過盈配合，第二大軸承25通過中鏡框3和外鏡框9的臺階以及第一大軸承端蓋6的凸緣軸向固定；所述第一大軸承11的內(nèi)圈與中鏡框3的外圈過盈配合，外圈與外鏡框9的內(nèi)圈過盈配合，第一大軸承11通過中鏡框3和外鏡框9的臺階以及第二大軸承端蓋12的凸緣軸向固定；

所述第一半軸28安裝于內(nèi)鏡框4一側(cè)上，所述第一小軸承端蓋27安裝在中鏡框3的軸承孔處；所述第一小軸承26安裝于中鏡框3和第一半軸28之間，第一小軸承26的內(nèi)圈與第一半軸28過盈配合，第一小軸承26的外圈與中鏡框3的軸承孔過盈配合；第一小軸承26通過第一半軸28的臺階以及第一小軸承端蓋27的凸緣軸向定位；

所述第二半軸29安裝于內(nèi)鏡框4另一側(cè)上，所述第二小軸承端蓋30安裝在中鏡框3的軸承孔處；所述第二小軸承32安裝于中鏡框3和第二半軸29之間，第二小軸承32的內(nèi)圈與第二半軸29過盈配合，第二小軸承32的外圈與中鏡框3的軸承孔過盈配合，第二小軸承32通過第二半軸29的臺階以及第二小軸承端蓋30的凸緣軸向定位；

所述小旋轉(zhuǎn)編碼器總成31安裝于中鏡框3上，其軸端伸至第二半軸29的孔中，通過緊定螺釘與第二半軸29固定；

所述力矩電機定子18安裝于外鏡框9內(nèi)；所述力矩電機轉(zhuǎn)子19安裝于中鏡框上，力矩電機啟動時，外鏡框9和力矩電機定子18保持靜止，力矩電機轉(zhuǎn)子19帶動中鏡框3旋轉(zhuǎn)；

所述外鏡框9安裝于基座1的孔中。

本發(fā)明中，所述基座1的底面與水平面平行。

本發(fā)明中，所述第一尼龍墊塊13、第二尼龍墊塊15和第三尼龍墊塊24均成組使用（如4個一組或6個一組），起保護零件表面和緩沖隔振的作用。

本發(fā)明中，基座1的底面加工有一組螺紋光孔，用于將裝置固定到地面或?qū)к壍容d體上，以便于裝置的安裝。

本發(fā)明中，使用時，采用多個掃描裝置成套使用，例如用兩個本裝置組成雙棱鏡粗精耦合掃描裝置，或者用三個本裝置組成三棱鏡粗精耦合掃描裝置等。

本發(fā)明中，所述小旋轉(zhuǎn)編碼器總成31用于檢測楔形棱鏡偏擺角度位置，安裝于外鏡框9和第一大軸承端蓋6上的旋轉(zhuǎn)編碼器用于檢測楔形棱鏡旋轉(zhuǎn)角度位置，所述兩個旋轉(zhuǎn)編碼器和電機控制系統(tǒng)可對音圈電機和力矩電機進行開環(huán)或閉環(huán)控制。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的優(yōu)點和有益效果如下：

（1） 本發(fā)明是一種將棱鏡旋轉(zhuǎn)運動和偏擺運動集成的折射式光束掃描裝置，通過楔形棱鏡的旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)光束大范圍粗掃描，通過楔形棱鏡的偏擺實現(xiàn)光束局部范圍高精度掃描，從光學原理上保證了本發(fā)明光束掃描的大范圍和高精度。

（2） 本發(fā)明在一套裝置中通過旋轉(zhuǎn)運動副和偏擺運動副的疊加，構(gòu)成了復合型光束掃描系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)緊湊，避免了粗精掃描分離設(shè)計帶來的空間結(jié)構(gòu)分散問題，以及系統(tǒng)的粗精誤差項難以分離和溯源修正的問題。

（3） 本發(fā)明中，旋轉(zhuǎn)運動和偏擺運動分別采用力矩電機和音圈電機直驅(qū)的形式，沒有復雜的運動傳動鏈，簡單的機械結(jié)構(gòu)減小了誤差累積，因此從裝置設(shè)計原理上保證了光束掃描精度。

（4） 本發(fā)明采用音圈電機推動所述內(nèi)鏡框4偏擺，采用力矩電機驅(qū)動所述中鏡框3旋轉(zhuǎn)，通過小旋轉(zhuǎn)編碼器檢測楔形棱鏡偏擺角度位置，通過安裝在外鏡框9和第一大軸承端蓋6上的旋轉(zhuǎn)編碼器檢測楔形棱鏡旋轉(zhuǎn)角度位置。根據(jù)兩個旋轉(zhuǎn)編碼器獲取的角度位置信號，對音圈電機和力矩電機進行閉環(huán)反饋控制，具有實時性好和控制精度高的優(yōu)點。

（5） 針對不同的應(yīng)用場合，本發(fā)明裝置可以采用單套或多套配合使用，多套使用時可以進一步增加光束的掃描范圍，實現(xiàn)更加豐富的掃描樣式，在光電成像探測、自由空間激光通信、動態(tài)目標激光跟蹤等對光束掃描范圍和精度均有較高要求的應(yīng)用領(lǐng)域有廣泛的前景。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述楔形棱鏡的運動方式示意圖。

圖2為本發(fā)明的整體外觀示意圖，表示出了單個裝置的整體外觀和形狀。

圖3為本發(fā)明的主視圖。

圖4為本發(fā)明的左視剖視圖，表示了裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

圖5為本發(fā)明的俯視剖視圖，表示了裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

圖6為圖5中C處的局部結(jié)構(gòu)圖。

圖7為本發(fā)明的基座結(jié)構(gòu)圖。

圖8為本發(fā)明的內(nèi)鏡框結(jié)構(gòu)圖。

圖9為本發(fā)明的中鏡框結(jié)構(gòu)圖。

圖10為本發(fā)明的外鏡框結(jié)構(gòu)圖。

圖11為使用兩套本發(fā)明裝置組成的雙棱鏡粗精耦合掃描系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。其中，第一棱鏡總成和第二棱鏡總成結(jié)構(gòu)相同，兩個棱鏡總成的放置方式均可以是棱鏡平面?zhèn)瘸蠡蛘叱?。圖11中所示的是第一棱鏡總成和第二棱鏡總成均為平面?zhèn)瘸业那闆r。

圖中標號：a-棱鏡偏擺軸，b-棱鏡主截面，c-棱鏡旋轉(zhuǎn)軸，1-基座，2-彈簧，3-中鏡框，4-內(nèi)鏡框，5-楔形棱鏡，6-第一大軸承端蓋，7-旋轉(zhuǎn)編碼器轉(zhuǎn)子，8-旋轉(zhuǎn)編碼器定子，9-外鏡框，10-大軸承擋圈，11-第一大軸承，12-第二大軸承端蓋，13-第一尼龍墊塊，14-楔形擋圈，15-第二尼龍墊塊，16-螺紋壓圈，17-棱鏡緊定螺釘，18-力矩電機定子，19-力矩電機轉(zhuǎn)子，20-音圈電機動子，21-推桿，22-音圈電機定子，23-推槽，24-第三尼龍墊塊，25-第二大軸承，26-第一小軸承，27-第一小軸承端蓋，28-第一半軸，29-第二半軸，30-第二小軸承端蓋，31-小旋轉(zhuǎn)編碼器總成，32-第二小軸承，33-底座，34-激光器支架，35-激光器，36-第一棱鏡總成，37-第二棱鏡總成。

具體實施方式

下面結(jié)合各附圖，通過實施例對本發(fā)明楔形棱鏡粗精耦合掃描裝置的結(jié)構(gòu)組成及實現(xiàn)粗精耦合掃描的過程作進一步的詳述，但是本發(fā)明專利保護范圍不限于此。

實施例1：

參見圖11，本實施例為一套雙棱鏡粗精耦合掃描裝置，用于大范圍內(nèi)實現(xiàn)激光束的粗精耦合掃描。如圖11所示，本實施例主要包括底座33、激光器支架34、激光器35、第一棱鏡總成36和第二棱鏡總成37。其中，第一棱鏡總成36和第二棱鏡總成37完全相同，均為本發(fā)明所述的單個楔形棱鏡粗精耦合掃描裝置。所述第一棱鏡總成36和第二棱鏡總成37安裝在底座33上，所述激光器支架34安裝在底座33上，所述激光器35安裝在激光器支架34頂部。本實施例中，激光器35的中心軸、第一棱鏡總成36的光軸和第二棱鏡總成37的光軸在同一直線上。本實施例中，第一棱鏡總成和第二棱鏡總成均為楔形棱鏡平面?zhèn)瘸遥柚赋龅氖?，兩個棱鏡總成的放置方式均可以是楔形棱鏡平面?zhèn)瘸蠡蛘叱摇?/p>

參見圖1，圖1為本實施例所述楔形棱鏡的運動方式示意圖，楔形棱鏡既能繞a軸偏擺，又可繞c軸旋轉(zhuǎn)。

參見圖2—圖10，圖2為本實施例單個裝置的整體外觀示意圖，圖3為本實施例單個裝置的主視圖，圖4為本實施例單個裝置的左視剖視圖，圖5為本實施例單個裝置的俯視剖視圖，圖6為圖5中C處的局部結(jié)構(gòu)圖，圖7為本實施例的基座結(jié)構(gòu)圖，圖8為本實施例的內(nèi)鏡框結(jié)構(gòu)圖，圖9為本實施例的中鏡框結(jié)構(gòu)圖，圖10為本實施例的外鏡框結(jié)構(gòu)圖。

下面結(jié)合圖2—圖10，詳細說明本實施例中第一棱鏡總成36的結(jié)構(gòu)組成，第二棱鏡總成37的結(jié)構(gòu)與第一棱鏡總成36完全一致。

所述楔形棱鏡5裝在內(nèi)鏡框4中，其軸向定位方法如下：楔形棱鏡5的平面?zhèn)韧ㄟ^內(nèi)鏡框4的端面臺階實現(xiàn)軸向定位；楔形棱鏡5的楔面?zhèn)扰c楔形擋圈14的楔面?zhèn)认鄬Σ贾?，兩楔面的楔角相等，螺紋壓圈16擰入內(nèi)鏡框4，壓緊楔形擋圈14的平面?zhèn)?，從而實現(xiàn)楔形棱鏡5的軸向固定。楔形棱鏡5的周向定位方法如下：楔形棱鏡5的厚端側(cè)壁上開有橫截面為圓弧形的槽，棱鏡緊定螺釘17擰入內(nèi)鏡框4側(cè)壁上的螺紋孔中，且棱鏡緊定螺釘17的圓頭端卡入楔形棱鏡5的槽中，實現(xiàn)楔形棱鏡5的周向定位。所述楔形棱鏡5和楔形擋圈14的徑向定位通過其外壁與內(nèi)鏡框4內(nèi)壁的尺寸配合實現(xiàn)。在楔形擋圈14的平面?zhèn)扰c螺紋壓圈16之間裝有第一尼龍墊塊13，在楔形棱鏡5的楔面?zhèn)扰c楔形擋圈14的楔面?zhèn)戎g裝有第二尼龍墊塊15，在內(nèi)鏡框4的端面臺階與楔形棱鏡5的平面?zhèn)戎g裝安裝有第三尼龍墊塊24，上述第一尼龍墊塊13、第二尼龍墊塊15和第三尼龍墊塊24均成組使用（如4個一組或6個一組），起保護零件表面和緩沖隔振的作用。

所述推槽23安裝至內(nèi)鏡框4底面。

所述音圈電機定子22安裝在第一大軸承端蓋6上。所述音圈電機動子20可以在音圈電機定子22中沿軸向做直線運動。所述推桿21通過端部螺紋安裝在音圈電機動子20上，推桿21的另一端與推槽23接觸，音圈電機動子20的直線運動使推桿21伸縮并在推槽23內(nèi)滑動，從而帶動楔形棱鏡5偏擺。

所述彈簧2安裝在內(nèi)鏡框4和第一大軸承端蓋6之間，彈簧2為預壓緊彈簧，作用是保持推槽23與推桿21始終接觸。

所述第一大軸承端蓋6安裝在中鏡框3上，其凸緣壓緊第二大軸承25的內(nèi)圈。所述旋轉(zhuǎn)編碼器動子7安裝在第一大軸承端蓋6上。所述旋轉(zhuǎn)編碼器定子8安裝在外鏡框9上。所述第二大軸承端蓋12安裝在中鏡框3上，其凸緣壓緊第一大軸承11的內(nèi)圈。所述大軸承擋圈10安裝在外鏡框9上。

所述第二大軸承25的內(nèi)圈與中鏡框3的外圈過盈配合，外圈與外鏡框9的內(nèi)圈過盈配合，第二大軸承25通過中鏡框3和外鏡框9的臺階以及第一大軸承端蓋6的凸緣軸向固定。所述第一大軸承11的內(nèi)圈與中鏡框3的外圈過盈配合，外圈與外鏡框9的內(nèi)圈過盈配合，第一大軸承11通過中鏡框3和外鏡框9的臺階以及第二大軸承端蓋12的凸緣軸向固定。

所述第一半軸28安裝在內(nèi)鏡框4上。所述第一小軸承端蓋27安裝在中鏡框3的軸承孔處。所述第一小軸承26安裝在中鏡框3和第一半軸28之間，第一小軸承26的內(nèi)圈與第一半軸28過盈配合，外圈與中鏡框3的軸承孔過盈配合。第一小軸承26通過第一半軸28的臺階以及第一小軸承端蓋27的凸緣軸向定位。

所述第二半軸29安裝在內(nèi)鏡框4上。所述第二小軸承端蓋30安裝在中鏡框3的軸承孔處。所述第二小軸承32安裝在中鏡框3和第二半軸29之間，第二小軸承32的內(nèi)圈與第二半軸29過盈配合，外圈與中鏡框3的軸承孔過盈配合。第二小軸承32通過第二半軸29的臺階以及第二小軸承端蓋30的凸緣軸向定位。

所述小旋轉(zhuǎn)編碼器總成31安裝在中鏡框3上，其軸端伸至第二半軸29的孔中，通過緊定螺釘與第二半軸29固定。

所述力矩電機定子18安裝在外鏡框9內(nèi)。所述力矩電機轉(zhuǎn)子19安裝在中鏡框上，力矩電機啟動時，外鏡框9和力矩電機定子18保持靜止，力矩電機轉(zhuǎn)子19帶動中鏡框3旋轉(zhuǎn)。

所述外鏡框9安裝在基座1的孔中。

下面結(jié)合附圖說明本實施例進行粗精耦合掃描的具體過程。

（1） 激光器35產(chǎn)生的激光束，依次通過第一棱鏡總成36和第二棱鏡總成37中的兩個楔形棱鏡，楔形棱鏡的折射作用使激光束發(fā)生偏轉(zhuǎn)。

（2） 控制器和力矩電機驅(qū)動器（附圖中未畫出）可以控制力矩電機轉(zhuǎn)子19旋轉(zhuǎn)，從而控制楔形棱鏡5的旋轉(zhuǎn)角度；控制器和音圈電機驅(qū)動器（附圖中未畫出）可以控制音圈電機動子20伸縮，同時輔以彈簧2的回程作用，從而控制楔形棱鏡5的偏擺角度。

（3） 小旋轉(zhuǎn)編碼器總成31檢測楔形棱鏡5偏擺角度，安裝在外鏡框9和第一大軸承端蓋6上的旋轉(zhuǎn)編碼器檢測楔形棱鏡5旋轉(zhuǎn)角度。上述兩個旋轉(zhuǎn)編碼器將楔形棱鏡5的偏擺角度和旋轉(zhuǎn)角度實時反饋至控制器，可對音圈電機和力矩電機進行閉環(huán)反饋控制，提高棱鏡運動的實時性和精度。

（4） 光束粗掃描過程：光束掃描的當前位置和目標位置相距較遠時，控制力矩電機轉(zhuǎn)動楔形棱鏡5，使光束掃描位置產(chǎn)生較大范圍的變化，快速移向目標位置。光束精掃描過程：光束掃描的當前位置靠近目標位置后，控制音圈電機擺動楔形棱鏡5，使光束掃描位置在目標位置附近高精度微調(diào)，直至光束掃描當前位置和目標位置的偏差小于給定值。上述光束粗精耦合掃描方法，可實現(xiàn)大范圍高精度光束掃描。