臥軸式雷射小角度測量裝置製造方法
2024-01-29 03:58:15
臥軸式雷射小角度測量裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型屬於測量技術，具體公開了一種臥軸式雷射小角度測量裝置，包括軸系安裝臺和幹涉鏡組，軸系安裝臺上設有正弦臂，正弦臂上設有平面鏡，正弦臂的下端設有微動機構，軸系安裝臺內設有臥軸軸系，幹涉鏡組包括偏振分光稜鏡和三個反射鏡，本裝置能夠實現對水平角小角度進行檢測和校準，由於採用正弦臂並設計臥軸軸系，使得正弦臂具有獨立迴轉中心，相關的光學部件關係相對固定，因此保證了裝置的穩定性和安裝的重複性，從而提高了測量裝置的測量準確性，進一步，軸套分別於端蓋和固定盤緊固，端蓋和固定盤安裝在在花崗巖平臺上，保證臥軸軸系與平臺安裝的穩定性。
【專利說明】臥軸式雷射小角度測量裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於測量技術，具體涉及一種角度測量裝置。
【背景技術】
[0002]雷射幹涉測角是一種採用正弦原理，以麥可遜幹涉法測量小角度的高精度測角方法，測角裝置主要由正弦臂，分光鏡組，雷射幹涉系統組成。正弦臂相對中心上下兩側對稱安裝角隅稜鏡，兩個角隅稜鏡中心距離構成了正弦臂的臂長D。當正弦臂繞迴轉中心旋轉角度Θ時，雷射幹涉系統測量光程差變化為H，與正弦臂臂長D存在的正弦關係sin0 =H/D。
[0003]目前，國內採用的雷射小角度測量裝置多數採用正弦臂、分光鏡和雷射器部件分離結構形式。測量俯仰小角度時，需藉助臥式迴轉軸系完成測角功能，臥式軸系上安裝調整光學系統繁瑣，裝置結構不穩定，重複性難以保證，導致測量準確度受安裝調整影響較大。
【發明內容】
[0004]本實用新型的目的在於提供一種能夠實現±1°範圍內俯仰角的準確度測量的臥軸式雷射小角度測量裝置。
[0005]本實用新型的技術方案如下:
[0006]一種臥軸式雷射小角度測量裝置，它包括軸系安裝臺和幹涉鏡組，所述的軸系安裝臺上設有正弦臂，所述的正弦臂上設有平面鏡，所述正弦臂的下端設有微動機構，所述的軸系安裝臺內設有臥軸軸系；所述的臥軸軸系包括主軸和軸套，所述的主軸一端連接工作檯，工作檯為圓盤狀，中心加工有通孔，主軸另一端連接正弦臂，所述軸套兩側分別設有軸系端蓋和固定盤，所述的軸系端蓋和固定盤均固定在軸系安裝臺上；所述的幹涉鏡組包括偏振分光稜鏡和三個反射鏡，所述的偏振分光稜鏡和反射鏡A依次位於光入射方向，反射鏡A的上方反射方向上設有反射鏡C，偏振分光稜鏡下方分光方向上設有反射鏡B，在反射鏡C的光反射方向上設有上角隅稜鏡，所述的反射鏡B的光反射方向上設有下角隅稜鏡，所述的上角隅稜鏡和下角隅稜鏡分別安裝在正弦臂上下端。
[0007]在上述的臥軸式雷射小角度測量裝置中，所述的微動機構包括安裝在滾珠絲槓上的移動平臺，所述的移動平臺上設有旋轉臂和限位塊，所述的滾珠絲槓通過聯軸節連接步進電機。
[0008]在上述的臥軸式雷射小角度測量裝置中，還包括隔離罩和花崗巖平臺，上述軸系安裝臺和幹涉鏡組固定在隔離罩內，所述的隔離罩固定在花崗巖平臺上，隔離罩的一側固定設有零位指示器。
[0009]在上述的臥軸式雷射小角度測量裝置中，所述的隔離罩為兩層鋼板之間夾保溫石棉的結構。
[0010]在上述的臥軸式雷射小角度測量裝置中，所述的軸系安裝臺安裝在過渡板上。
[0011]在上述的臥軸式雷射小角度測量裝置中，所述的正弦臂採用鏤空加筋的結構，材料選用合金鋼S4J32A。
[0012]在上述的臥軸式雷射小角度測量裝置中，所述的主軸採用加工材料為GCrl5，為階梯軸形式，所述的軸套採用加工材料為40Gr，為迴轉體。
[0013]本實用新型的有益效果在於:本裝置能夠實現對水平角小角度進行檢測和校準，由於採用正弦臂並設計臥軸軸系，使得正弦臂具有獨立迴轉中心，相關的光學部件關係相對固定，因此保證了裝置的穩定性和安裝的重複性，從而提高了測量裝置的測量準確性，進一步，軸套分別於端蓋和固定盤緊固，端蓋和固定盤安裝在在花崗巖平臺上，保證臥軸軸系與平臺安裝的穩定性。
[0014]另外幹涉鏡組、偏振分光稜鏡以及反射鏡和平面鏡等光學部件組成光學系統採用正弦原理完成線性量和角度量的轉化，為裝置實現小角度高精度測量提供了保障；
[0015]同時，設計花崗巖平臺和隔離罩保證系統受環境影響最小，保證測量的準確性；設計的微動機構能夠實現對軸系微小角度的驅動，保證小角度轉動；安裝零位指示器，保證系統測量零位的指示，每次使用不用反覆裝調，大大提高裝置的測試效率；軸系安裝臺通過金屬過渡板安裝在花崗巖平臺，最大程度上使整套系統的穩定性得到保障；隔離罩採用兩層鋼板之間夾保溫石棉的結構，進一步保證隔離的有效性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型的臥軸式雷射小角度測量裝置示意圖；
[0017]圖2為臥軸軸系示意圖；
[0018]圖3為微動機構示意圖；
[0019]圖中:1.花崗巖平臺；2.雷射器；3.相位計；4.接收器；5.偏振分光稜鏡；6.幹涉鏡組；7.反射鏡A ；8.正弦臂；9.上角隅稜鏡；10.軸系安裝臺；11.平面鏡；12.隔離罩；13.臥軸軸系；14.微動機構；15.零位指示器；16.軸承；17.主軸；18.工作檯；19.軸套；20.軸系端蓋；21.過渡板；22.固定盤；23.滾珠絲槓；24.限位塊；25.移動平臺；26.旋轉臂；27.聯軸節；28.下角隅稜鏡；29.反射鏡B;30.反射鏡C ;31.步進電機。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖及具體實施例對本實用新型作進一步詳細說明。
[0021]如圖1所示，隔離罩12固定在花崗巖平臺I上，在上述隔離罩12內固定安裝有軸系安裝臺10和幹涉鏡組6。所述的隔離罩12兩側壁上加工有孔。
[0022]所述幹涉鏡組6包括偏振分光稜鏡5和三個反射鏡，幹涉鏡組6通過隔尚罩12上的孔接收雷射器2發出的光。所述的偏振分光稜鏡5和反射鏡A7依次位於光入射方向，反射鏡A7的上方反射方向上安裝反射鏡C30，偏振分光稜鏡5下方分光方向上設有反射鏡B29，在反射鏡C30的光反射方向上設有上角隅稜鏡9，在反射鏡B29的光反射方向上安裝有下角隅稜鏡28。所述的雷射器2安裝在隔離罩12外部，同時雷射器2的下方安裝相位計3，相位計3通過接收器4接收上述幹涉鏡組6反射的光。
[0023]所述的軸系安裝臺10固定安裝豎直的正弦臂8，正弦臂8的下端安裝微動機構14，軸系安裝臺10內安裝有臥軸軸系13，平面鏡11固定安裝在正弦臂8上。
[0024]上述的上角隅稜鏡9和下角隅稜鏡28分別安裝在正弦臂8上下端。[0025]為了方便儀器使用，實現對裝置零位指示作用，在花崗巖平臺I上、隔離罩12的一側固定安裝零位指示器15。
[0026]如圖2所示，臥軸軸系13包括水平固定安裝在軸系安裝臺10內的主軸17，其外部安裝有軸承16，軸承16安裝軸套19內，軸套19通過螺釘與軸系安裝臺10固定，在所述的主軸17 —端通過螺釘固定安裝工作檯18，工作檯18為圓盤狀，中心加工有通孔。主軸17的另一端通過螺釘固定安裝正弦臂8。
[0027]所述的軸承16為角接觸球軸承。所述的主軸17採用加工材料為GCrl5，為階梯軸形式。所述的軸套19採用加工材料為40Gr，為迴轉體。
[0028]利用螺釘將軸系端蓋20和固定盤22分別安裝在軸套19兩側，端蓋20和固定盤22的外圈加工有安裝孔，與軸系安裝臺10兩側螺紋孔位置相匹配，通過螺釘將軸系端蓋20和固定盤22固定在軸系安裝臺10上，實現對整個軸系的固定。軸系安裝臺10安裝在過渡板21上，通過螺釘孔將過渡板21安裝在花崗巖平臺1，實現軸系安裝臺10的固定，最大程度上使整套系統的穩定性得到保障。
[0029]如圖3所示，所述的微動機構14包括滾珠絲槓23、限位塊24、聯軸節27和步進電機31。步進電機31通過聯軸節27連接滾珠絲槓23,驅動滾珠絲槓23轉動,從而帶動滾珠絲槓23上的移動平臺25運動。為了保證移動平臺25帶動旋轉臂26轉動，正是利用限位塊24限定旋轉臂26與移動平臺25相對關係。
[0030]本實施例中，正弦臂8採用鏤空加筋的結構，材料選用低膨脹合金鋼S4J32A(即銦鋼)。幹涉鏡組6中的偏振分光稜鏡5的偏振態雷射透射率達到99%以上，反射鏡採用微晶玻璃基體，利用金電極濺射鍍膜工藝製成平面度達到λ/20的反射面。
[0031]工作時，雷射器2發射出雷射束經幹涉鏡組6分成兩路雷射分別射向正弦臂8上下兩側的上角隅稜鏡9和下角隅稜鏡28，兩束雷射經角隅稜鏡反射後平行原光路返回，並在幹涉鏡組6的偏振分光稜鏡處匯合發生幹涉，接收器4對信號採集處理。正弦臂8固定在臥軸軸系13上，臥軸軸系13不轉動時，雷射器2的示值不發生變化，當微動機構14的步進電機31驅動滾珠絲槓23，帶動移動平臺25和旋轉臂26，從而驅動軸系發生轉動，此時由幹涉鏡組6分出兩束雷射的光程差發生變化，雷射器2的示值也產生變化，得到軸系轉動角度。
[0032]雷射小角度測量裝置依照正弦原理工作，因此測量必須從裝置零位開始測量，裝置零位經過固定的方法可以得到，並且利用零位指示器15進行標示，零位指示器15可以採用光學自準直儀，利於其對安裝在軸系上的平面鏡11進行準直，當零位調整到位，可以安放光學自準直儀，並對平面鏡準直，並固定自準直儀。使用時，旋轉軸繫到自準直儀準直平面鏡的位置即為裝置零位，零位復現方法簡單快捷，提高工作效率。
【權利要求】
1.一種臥軸式雷射小角度測量裝置，其特徵在於:它包括軸系安裝臺(10)和幹涉鏡組(6)，所述的軸系安裝臺(10)上設有正弦臂(8)，所述的正弦臂(8)上設有平面鏡(11)，所述正弦臂(8)的下端設有微動機構(14)，所述的軸系安裝臺(10)內設有臥軸軸系(13);所述的臥軸軸系(13)包括主軸(17)和軸套(19)，所述的主軸(17) 一端連接工作檯(18)，工作檯(18)為圓盤狀，中心加工有通孔，主軸(17)另一端連接正弦臂(8)，所述軸套(19)兩側分別設有軸系端蓋(20)和固定盤(22)，所述的軸系端蓋(20)和固定盤(22)均固定在軸系安裝臺(10)上；所述的幹涉鏡組(6)包括偏振分光稜鏡(5)和三個反射鏡，所述的偏振分光稜鏡(5)和反射鏡A (7)依次位於光入射方向，反射鏡A (7)的上方反射方向上設有反射鏡C(30),偏振分光稜鏡(5)下方分光方向上設有反射鏡B (29),在反射鏡C (30)的光反射方向上設有上角隅稜鏡(9)，所述的反射鏡B (29)的光反射方向上設有下角隅稜鏡(28)，所述的上角隅稜鏡(9)和下角隅稜鏡(28)分別安裝在正弦臂(8)上下端。
2.如權利要求1所述的臥軸式雷射小角度測量裝置，其特徵在於:所述的微動機構(14)包括安裝在滾珠絲槓(23)上的移動平臺(25)，所述的移動平臺(25)上設有旋轉臂(26 )和限位塊(24 )，所述的滾珠絲槓(23 )通過聯軸節(27 )連接步進電機(31)。
3.如權利要求1所述的臥軸式雷射小角度測量裝置，其特徵在於:還包括隔離罩(12)和花崗巖平臺(1)，上述軸系安裝臺(10)和幹涉鏡組(6)固定在隔離罩(12)內，所述的隔離罩(12)固定在花崗巖平臺(I)上，隔離罩(12)的一側固定設有零位指示器(15)。
4.如權利要求3所述的臥軸式雷射小角度測量裝置，其特徵在於:所述隔離罩(12)為兩層鋼板之間夾保溫石棉的結構。
5.如權利要求1所述的臥軸式雷射小角度測量裝置，其特徵在於:所述的軸系安裝臺(10)安裝在過渡板(21)上。
6.如權利要求1所述的臥軸式雷射小角度測量裝置，其特徵在於:所述的正弦臂(8)採用鏤空加筋的結構，材料選用合金鋼S4J32A。
7.如權利要求1所述的臥軸式雷射小角度測量裝置，其特徵在於:所述的主軸(17)採用加工材料為GCrl5，為階梯軸形式，所述的軸套(19)採用加工材料為40Gr，為迴轉體。
【文檔編號】G01B11/26GK203572449SQ201320632745
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年10月14日 優先權日:2013年10月14日
【發明者】劉勇, 梁雅軍, 宋金城, 霍曉飛, 賀燕 申請人:北京航天計量測試技術研究所, 中國運載火箭技術研究院