一种用于摄像头的转位系统及其控制方法

技术领域

本申请涉及航空航天观测领域，特别涉及一种用于摄像头的转位系统及其控制方法。

背景技术

随着科学技术的进步，航空航天的技术也越来越发达，不管是对宇宙太空奥秘探索的航天技术，还是便利人们出行的航空技术，都对人们的生活增添了浓厚的一笔，其中摄像头可用于航天器运行过程观测，例如火箭上卫星的脱离、子母弹上子弹的脱离等。

在一些相关技术中，普通摄像头通常有固定的聚焦范围，其视场范围受聚焦范围的影响，为扩大视场范围，采用增设摄像头的数量或者增加转位结构使摄像头进行转动的方式，但是存在着以下问题：

(1)现有的用于摄像头的转位结构，常采用小型电机驱动，并配合定位销、蜗杆或者齿盘锁紧；一方面，摄像头一般为轻质小型，为实现轻质负载的旋转，使用的小型电机、齿盘或蜗杆等，在减小尺寸时需要精加工、控制模量，其难度大，一般难以将尺寸加工到更小，再者小型电机市售品通常无法满足要求；另一方面，电机、定位销、蜗杆或者齿盘之间的传动结构复杂，并且其配合的驱动和锁紧结构都需要不菲的成本。

(2)增设摄像头的数量的方式，不仅占用空间，并且需要配备相应的线路、电板等，增加了成本。

在另一些相关技术中，在大气层内的脱离环境下，脱离过程会给船舱段引入高温气流，引发安装于舱段摄像头的热冲击，需要对摄像头设置防护罩进行热防护，但是存在以下的缺陷：

(1)由于摄像头受制于本身的视场范围的影响，再加上其上的防护罩尺寸的限制，导致摄像头视场范围减小；例如一般摄像头的视场角为±35°，加上隔热罩的局部遮挡，该视场角缩小到±30°。

发明内容

本申请实施例提供一种用于摄像头的转位系统及其控制方法，以解决相关技术中转位系统的小型化难以满足摄像头轻质负载的旋转的要求的问题。

第一方面，提供了一种用于摄像头的转位系统，其包括：

安装盒体，其内设有转位空间；

转子，其转动设置在所述安装盒体上，其底部延伸至所述转位空间内，并连接有单面磁铁；所述转子的顶部用于连接摄像头本体；

第一电磁铁，其位于所述转位空间内，所述第一电磁铁位于所述单面磁铁的运动轨迹之外，所述第一电磁铁用于在通电产生磁场时，吸引所述单面磁铁，驱动所述转子绕自身轴线在所述安装盒体上旋转，以带动摄像头本体转动。

一些实施例中，所述转子包括：

轴封套，其连接在所述安装盒体上，并且其内设有容置空间；

轴封盖，其设置在轴封套的底部，并将所述容置空间密封；

转轴结构，其上安装有轴承，所述轴承固定在所述容置空间内；所述转轴结构通过所述轴承转动连接在所述安装盒体上，并且其底部伸入所述安装空间；

转轮，其安装在所述转轴结构的底部，并且所述单面磁铁连接在所述转轮的底部。

一些实施例中，还包括锁止组件，其安装在所述转位空间内，并用于压紧或松开所述转子。

一些实施例中，所述单面磁铁的数量为三个，并沿所述转轮的周向呈120°分布；

所述转轮为莱洛三角形；

以所述转轮为圆心，所述第一电磁铁吸引其中一个所述单面磁铁转动的圆心角大于或等于相邻两个单面磁铁之间的圆心角的二分之一。

一些实施例中，还包括锁止组件，其安装在所述转位空间内，并用于锁紧或推动所述转子。

一些实施例中，所述锁止组件包括用于锁紧或推动所述转子的压块，所述压块为弧形压块，所述压块与所述转轮接触的弧面半径等于所述转轮的弧边半径。

一些实施例中，还包括：

热防护罩，其包括：

-筒体，其内设有安装空间，并且其顶部设有安装槽；

-连接底座，其密封连接在所述筒体的底部，所述安装盒体位于所述安装空间内，并与所述连接底座连接；所述转子和第一电磁铁均位于所述安装空间内；

可视片，其设置在所述安装槽内，并且用于和摄像头本体的中心轴线垂直；

压圈，其压载在所述可视片上，并与所述筒体连接。

一些实施例中，所述筒体的顶部为三个沿其周向呈120°均匀间隔分布的斜面；

三个所述斜面的交汇处，且位于所述筒体顶部的中央可拆连接有用于连接压圈的转接块，所述转接块上设有与三个所述斜面对应平行，且位于同一平面内的三个连接面。

第二方面，提供了一种用于摄像头的转位系统的控制方法，包括以下步骤：

将所述锁止组件通电，使所述压块远离所述转轮，直至所述压块解锁到位；

将所述第一电磁铁通电，使所述转轮转动第一转动角度；

将所述锁止组件断电，第一电磁铁继续通电，使所述压块靠近所述转轮，直至接触所述转轮；

将所述第一电磁铁继续断电，使所述压块推动所述转轮转动第二转动角度，直至所述压块的弧面与所述转轮的弧边重合；

完成一次转位，并锁紧所述转轮。

第三方面，提供了一种摄像头，其包括：

转位系统；以及，

摄像头本体，其设置在所述转位系统上；

密闭的热防护罩，其内设有安装空间，并且所述热防护罩上倾斜设有可视片，所述转位系统和摄像头本体安装在所述安装空间内。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

本申请实施例提供了一种转位系统，由于转子设置在安装盒体上，可进行转动，并配合转子底部的单面磁铁，以及第一电磁铁的使用，当第一电磁铁通电产生磁场，与第一电磁铁间隔的单面磁铁在磁场力的作用下，向第一电磁铁靠近，从而使与单面磁铁连接的转子也随之转动，以上的结构利用第一电磁铁和单面磁铁之间的磁力，进行转动转子，其结构简单，易加工，而且尺寸小，不占空间；避免使用小型电机、齿盘或蜗杆等，带来的加工难度以及难以满足尺寸小型化的问题；另外，完成转动和锁紧的结构简单，使成本相对较低，因此，本转位系统实现了低成本小型化的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的带有热防护罩的摄像头的立体结构示意图；

图2为本申请实施例提供的带有热防护罩的摄像头的剖面示意图；

图3为本申请实施例提供的带有热防护罩的摄像头的爆炸视图；

图4为本申请实施例提供的装有摄像头本体的转位系统的整体结构示意图；

图5为本申请实施例提供的装有摄像头本体的转位系统的爆炸视图；

图6为本申请实施例提供的锁止组件的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的单面磁铁在完成一次完整转动的状态示意图；

图8为本申请实施例提供的单面磁铁在完成一次完整转动的状态示意图；

图9为本申请实施例提供的另一种结构的单面磁铁；

图10为本申请实施例提供的一种用于摄像头的转位系统的控制方法的流程图。

图中：1、安装盒体；2、转子；20、转轴结构；21、转轮；22、轴封套；23、轴封盖；3、摄像头本体；4、单面磁铁；5、第一电磁铁；6、锁止组件；60、第二电磁铁；61、活动杆；62、压缩弹簧；63、压块；7、热防护罩；70、筒体；71、连接底座；72、转接块槽；73、转接块；8、连接基座；9、可视片；10、安装槽；11、压圈；12、控制器。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供了一种用于摄像头的转位系统及其控制方法，以解决相关技术中转位系统的小型化难以满足摄像头轻质负载的旋转的要求的问题。

请参阅图4-9，以及图2，一种用于摄像头的转位系统，其包括安装盒体1、转子2、单面磁铁4和第一电磁铁5；

其中安装盒体1内设有转位空间，转子2转动设置在安装盒体1上，转子2的底部延伸至转位空间内，并且单面磁铁4设置在转子2的底部，转子2的顶部用于连接摄像头本体3；第一电磁铁5位于所述转位空间内，并且第一电磁铁5位于转子2上的单面磁铁4的运动轨迹之外，避免第一电磁铁5挡住或者限制单面磁铁4的转动；在第一电磁铁5通电产生磁场时，第一电磁铁5吸引单面磁铁4，驱动转子2带动摄像头本体3转动。

通过以上的结构，利用第一电磁铁5产生的磁场的磁力进行驱动转子2，结构相对简单，并且易加工，尺寸可以满足摄像头轻质负载的旋转的小型化要求，避免使用小型电机、齿盘或蜗杆等，带来的加工难度以及难以满足尺寸小型化的问题；另外，完成转动和锁紧的结构简单，使成本相对较低。

另外在使用时应该保证单面磁铁4位于磁场内，并且磁力能够驱动转子2转动，并且单面磁铁4和第一电磁铁5之间要有一定的间距区域，此间距为转子2转动经过的间距区域；当第一电磁铁5吸引单面磁铁4到位之后，此时第一电磁铁5与转子2之间的距离最为接近，磁场力最大，吸引力最强，因此到位之后，，使转子2不会进行偏移或转动，达到转子2停止的效果，以上的结构实现了驱动转子2转动的小型化设计要求；

其中单面磁铁4可以是一个或者是多个，根据其摄像头本体3要进行转位的角度进行设置。

在一些优选的实施例中，在采用单面磁铁4时，需要将具有磁性的一面朝向第一电磁铁5，单面磁铁4的一面是被屏蔽的，将没有屏蔽的一面的磁性加强，也就是加强了朝向第一电磁铁5的磁性，便于进行转动转子2。

在一些优选的实施例中，采用多个单面磁铁4，进行多次转位，其设置具体如下：

第一：由于是多个单面磁铁4，在转位过程中单面磁铁4要进行依次与第一电磁铁5发生作用，并且在其中一个单面磁铁4与第一电磁铁5相吸引时，其他的单面磁铁4不能够与第一电磁铁5相吸引，或者可能位于磁场范围内，但因为距离的影响，所受到的磁场力不足以影响其转动，才能够保证继续下一个转位的进行，因此单面磁铁4为单面磁铁4，并且以转子2为圆心，周向均匀的分布。

第二：每次转位后，第一电磁铁5均能够吸引下一个单面磁铁4，不影响上一个吸引的单面磁铁4，并且驱动转子2转动，进行以下设计：

单面磁铁4的运动轨迹，其中一部分经过第一电磁铁5产生的磁场，并将该部分记为磁场段，当转子2停止转动时，存在一个单面磁铁4处于磁场段，且该单面磁铁4具有磁性的一面朝向第一电磁铁5，保证每转动一次后，下一个单面磁铁4能够进入到磁场段中，使转子2能够循环转动。。

在一些优选的实施例中，如图5所示，对转子2的结构进行了以下的设置，其包括转轴结构20和转轮21，转轴结构20上设有两个轴承，安装盒体1上设有与轴承相匹配的槽，转轴结构20通过轴承和槽转动连接在安装盒体1上，并且底部伸入转位空间，顶部用于和摄像头本体3连接，转轴结构20的底部通过螺钉同轴连接转轮21，转轮21的底部连接多个单面磁铁4，以使转轮21和转轴结构20进行转动。

进一步的，便于安装、固定、支撑转轴结构20，以及防止转轴结构20脱落，增设了轴封套22和轴封盖23，具体为：

将轴封套22连接在安装盒体1上，并且轴封套22内设有容置空间；轴封盖23，设置在轴封套22的底部，并将所述容置空间密封；

转轴结构20，其上安装有两个轴承，轴承固定在容置空间内；转轴结构20通过轴承转动连接在安装盒体1上，并且其底部伸入安装空间；转轮21安装在转轴结构20的底部，并且单面磁铁4连接在转轮21的底部。

在一些优选的实施例中，在转位空间内增设了锁止组件6，用来压紧或者松开转轮21，锁止组件6可以使现有的锁止组件6，例如棘轮结构、失电制动器等，但是考虑小型化和低成本的要求，对锁止组件6进行了以下的设置：

其包括第二电磁铁60、活动杆61、压缩弹簧62和可被磁力吸引的压块63，压块63可为铝合金，其中第二电磁铁60固定在安装盒体1的内壁上，活动杆61穿设第二电磁铁60，并且可沿着第二电磁铁60移动，压块63连接在活动杆61远离第二电磁铁60的一端，压缩弹簧62套设在活动杆61上，并位于第二电磁铁60和压块63之间；

在使用时，第二电磁铁60通电后吸引压块63和活动杆61向其靠近，压缩弹簧62被压缩，这时候压块63是松开转轮21的，转轴结构20可进行转动。

第二电磁铁60断电之后，磁力消失，压缩弹簧62的弹性势能释放，使活动杆61和压块63向转轮21靠近，并压紧转轮21，对转轴结构20进行锁紧。

在一些优选的实施例中，如图7和图8所示，转轮21为莱洛三角形，即每个弧边的对应的圆心角为120°，且每个弧边的圆心在弧边对面的三角端点处，单面磁铁4为单面磁铁4，其数量为三个，以转轮21为圆心呈120°均匀分布，在初始位置时，只有一个单面磁铁4正对第一电磁铁5；并且压块63设计为弧形压块，并且其与转轮21接触的弧面半径等于转轮21的弧边半径，如图中所示的Ra。

另外压块63到莱洛三角形式的转轮21的中心的距离为c，c大于莱洛三角形式的转轮21进行转动的圆形轨迹的半径Rb,c大于Rb3mm～5mm，保证转轮21的转动能够正常进行、保证安全距离、公差冗余留量。

以上的设计是考虑到当转子2的转位角度过大，第一电磁铁5产生的磁力难以使转子2转动到位；以及保证转子2每一次转动到位准确而进行的设置，其进行转动时，每个结构的配合运动如下：

第一步，第二电磁铁60通电，压块63为松开状态，以转轮21的中心为圆心，第一电磁铁5吸引其中一个单面磁铁4转动的轨迹对应的圆心角为θe，相邻两个单面磁铁4之间的圆心角为θd，θd＝120°，其中θe＞0.5θd，θe＝75°。

第二步，压块63向转轮21移动，到位后第一电磁铁5断电，推动转轮21转动，直至压块63弧面和莱洛三角形的弧边正对，并完全贴合，最终完成一次转位，并完成锁紧转轮21。

在以上的配合运动中锁止组件6不仅仅是具有压紧或松开转轮21的作用，还具有推动转轮21，辅助转轮21转动到位的作用。

在以上步骤中，θe＞0.5θd是为保证莱洛三角形式的转轮21的端角处转过压块63的对称轴，能够推动转轮21进行转动，如图7和图8进行的逆时针转动，或者顺时针转动；通过两次转动最终完成一次完整的转位，此种方式避免转位大角度时，第一电磁铁5的磁力无法使其转动到位缺陷，并且使转动和锁紧更加便于控制，且利用的结构较为简单，满足小型化和低成本的要求。

其中，对称轴可将压块63分为两半的对称轴，如端角与对称轴形成夹角θf，θf＝15°，压块63推动转轮21转动的角度为0.5θd-θf＝45°。

以上第一电磁铁5和第二电磁铁60的通断电，均通过控制器12，进行提供和控制，控制器12设置在转位空间内，并与第一电磁铁6和第二电磁铁60电性连接；控制器12给第一电磁铁5的通电，可以控制电流大小，电流以小-大-小的顺序进行控制，以实现到位的稳定性，调整转位时长。

综上提供以上的设置使本申请的转位系统，利用产生的磁场力，进行控制转动和锁紧，其中没有磁敏元件进行检测，就可以进行转位，成本低；并且利用产生的磁场力进行转动，以及锁紧机构推动转位的过程中，对转动的速度和转动到位的精度均严格的运行和设计要求。

在一些优选的实施例中，本转位系统还包括热防护罩7，热防护罩7的具体结构如下采用转位系统的一种摄像头中所进行的设计。

如图1-3所示，本申请还提供了采用转位系统的一种摄像头，其包括摄像头本体3、热防护罩7、转位系统和可视片9；密闭的热防护罩7内设有安装空间，并且热防护罩7上倾斜安装可视片9，转位系统和摄像头本体3安装在安装空间内。

其中摄像头本体3通过连接基座8和转位系统连接，连接基座8倾斜设置，使摄像头本体3的中心轴垂直于可视片9的表面，即可视片9的倾斜安装角度和摄像头本体3的倾斜角度相等，便于摄像头本体3对可视片9准进行观察，避免被遮挡。热防护罩7为玻璃钢材质制造，可视片9由耐高温石英玻璃制造，并且朝整机外侧一面镀憎水膜，或者朝整机外侧一面设置双层玻璃，进行防雾，整机为摄像头提供安装位置和空间。

其中连接基座8可以与转位系统的转轴结构20的顶部通过螺钉或者螺纹连接；转轴结构20的中心轴垂直面和整机安装面平行。

通过以上的结构，使摄像头本体3能够耐热的同时进行多个角度的转位，扩大视场范围，并且热防护罩7不会对摄像头本体3进行遮挡，影响视场范围。

在一些优选的实施例中，可视片9可设置成为一个整体镜片，为耐高温石英玻璃材料制成，与热防护罩7的顶部面积相等，但考虑到隔热和成本，将可视片9分为多个，并且均匀的设置在热防护罩7的顶部；其数量可以根据转位系统可进行转位的角度进行设置，如图1和图2的可视片9为三个，转位系统可进行一次120°的转位，可实现三个位置的视场观测。

在一些优选的实施例中，为方便可视片9的安装，以三个可视片9为例，进行以下设置：

热防护罩7包括筒体70和密封安装在其底部的连接底座71，均由玻璃钢制造，筒体70的顶部为三个轴对称的斜面，沿其顶部的周向呈120°均匀间隔分布，该斜面的角度与连接基座8的倾斜设置角度相等，即使摄像头本体3的中心轴线垂直于可视片9，使可视片9能够与摄像头本体3平行，无论可视片9的大小进行怎样的变化，摄像头本体3均能通过可视片9进行观测。

该三斜面整体铣加工而成，三斜面在加工前，先在筒体70顶部中央，设置转接块槽72，在转接块槽72内螺纹安装转接块73，螺纹安装于热防护罩7顶部中央；然后再进行整体铣加工斜面，使转接块73位于三个斜面的交汇处，转接块73上也分别形成与三个斜面平行的连接面，便于进行分别安装和拆卸。

同时考虑到靠近整机中心轴处因转接块73的存在，视场角大的摄像头可能有局部遮挡的因素，为增大可视范围，可视片9靠近筒体70顶部外围侧面积更大。

筒体70和连接底座71通过螺钉/螺母安装，安装点位于其法兰面周边，为保证整机的对外安装，筒体70和连接底座71还需要正对的通孔用于对外安装。

可视片9外形轮廓为平行四边形，四角倒圆角处理，上述三斜面均提供可视片9的安装槽10，安装槽10尺寸略大于可视片9的安装横截面，并提供支撑台阶，然后利用压圈11将可视片9压紧，并与筒体70通过螺钉或者螺栓连接，以将可视片9固定。

压圈11中间空腔尺寸同上述台阶内部尺寸，压圈11与斜面的大小相同，压圈11提供4个安装通孔，压圈11弧边的三个安装通孔使用螺钉/螺母安装在斜面上，另外一个通过螺钉/螺母安装在转接块73上，从而将可视片9压载在安装槽10内，使其固定。

进一步的，考虑到石英玻璃和玻璃钢两种材质在连接时的密封性，以及防止可视片9高温烧损，在可视片9和安装槽10之间间隙处涂耐高温密封胶或者耐高温密封片，密封片尺寸同可视片9的安装截面。

以上转接块73和压圈11为铝合金设置，采用铝合金的形式进行安装，转接块73为铝合金，可在转接块73内设置螺纹孔，加强与压圈11的连接，另外转接块73将与三个压圈11连接的孔，集中在一起，避免直接在筒体70的中央部分开设三个相接近的通孔，减少开孔的难度，以及三个相接近的通孔有可能造成玻璃钢的筒体70顶部中央部分，结构力达不到安装要求而破裂的风险。

压圈11为铝合金，利用其散热性和强度，在保证热防护的情况下，便于进行牢固安装可视片9。

如图10所示，一种用于摄像头的转位系统的控制方法，其参照转轮21为莱洛三角形的实施例，进行三次转位，三个观测位置的转换为例，每转位一次的角度为120°，相邻两个单面磁铁4之间的圆心角为θd，θd＝120°，进行说明，其包括以下步骤：

初始状态为压块63压紧转轮21，压块63的弧面与转轮21的弧边重合；

利用控制器12对第二电磁铁60通电，使压块63被第二电磁铁60吸引，压块63向远离转轮21的方向移动，直至压块63解锁到位；

利用控制器12将第一电磁铁5通电，第二电磁铁60继续通电，第一电磁铁5产生的电磁力，驱动磁场范围内朝向第一电磁铁5的单面磁铁4，向第一电磁铁5靠近，直至单面磁铁4到达电磁力的最大位置，此时单面磁铁4与第一电磁铁5的位置最为接近；在单面磁铁4转动的过程中使转轮21进行第一次转动，转动的角度为第一转动角度；第一转动角度如上述的第一电磁铁5吸引其中一个单面磁铁4转动的轨迹对应的圆心角为θe；θe＞0.5θd，θe＝75°。

利用控制器12将第二电磁铁60断电，第一电磁铁5继续通电，使压缩弹簧62推动压块63靠近转轮21，直至接触转轮21；第一电磁铁5继续通电，是为保证转动第一转动角度后转轮21保持稳定，不会因为惯性的影响而偏离其位置。此时洛三角形式的转轮21的端角处转过压块63的对称轴，端角与对称轴形成夹角θf，θf＝15°。

利用控制器12将第一电磁铁5继续断电，压块63推动转轮21进行第二次转动，转动的角度为第二转动角度，直至压块63的弧面与转轮21的弧边重合；第二转动角度为0.5θd-θf＝45°。

最终完成一次120°的转位，从观测位置一道道观测位置二，并锁紧转轮21。

按照上述的一次转位的控制方法，进行剩下两个观测位置的转位，当三次转位完成后，摄像头本体3完成一次循环，回到初始位置。

综上使带有转位系统的摄像头有以下优点：

(1)利用热防护罩7满足航天观测的热防护需求。

(2)利用转位系统在热防护的同时，进行多个位置的观测，增大视场范围，实现多个重点观测的目的。

(3)转位系统利用磁力带动转子2上的摄像头本体3转动，实现转动结构的低成本和小型化要求；利用带有磁力推动压块63进行锁紧和松开，实现锁紧结构的低成本和小型化要求。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。