臥軸式激光小角度測量裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型屬于測量技術(shù)，具體公開了一種臥軸式激光小角度測量裝置，包括軸系安裝臺和干涉鏡組，軸系安裝臺上設(shè)有正弦臂，正弦臂上設(shè)有平面鏡，正弦臂的下端設(shè)有微動機(jī)構(gòu)，軸系安裝臺內(nèi)設(shè)有臥軸軸系，干涉鏡組包括偏振分光棱鏡和三個反射鏡，本裝置能夠?qū)崿F(xiàn)對水平角小角度進(jìn)行檢測和校準(zhǔn)，由于采用正弦臂并設(shè)計臥軸軸系，使得正弦臂具有獨(dú)立回轉(zhuǎn)中心，相關(guān)的光學(xué)部件關(guān)系相對固定，因此保證了裝置的穩(wěn)定性和安裝的重復(fù)性，從而提高了測量裝置的測量準(zhǔn)確性，進(jìn)一步，軸套分別于端蓋和固定盤緊固，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(wěn)定性。
【專利說明】臥軸式激光小角度測量裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于測量技術(shù)，具體涉及一種角度測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]激光干涉測角是一種采用正弦原理，以邁克爾遜干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，激光干涉系統(tǒng)組成。正弦臂相對中心上下兩側(cè)對稱安裝角隅棱鏡，兩個角隅棱鏡中心距離構(gòu)成了正弦臂的臂長D。當(dāng)正弦臂繞回轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)角度Θ時，激光干涉系統(tǒng)測量光程差變化為H，與正弦臂臂長D存在的正弦關(guān)系sin0 =H/D。
[0003]目前，國內(nèi)采用的激光小角度測量裝置多數(shù)采用正弦臂、分光鏡和激光器部件分離結(jié)構(gòu)形式。測量俯仰小角度時，需借助臥式回轉(zhuǎn)軸系完成測角功能，臥式軸系上安裝調(diào)整光學(xué)系統(tǒng)繁瑣，裝置結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，重復(fù)性難以保證，導(dǎo)致測量準(zhǔn)確度受安裝調(diào)整影響較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)±1°范圍內(nèi)俯仰角的準(zhǔn)確度測量的臥軸式激光小角度測量裝置。
[0005]本實用新型的技術(shù)方案如下:
[0006]一種臥軸式激光小角度測量裝置，它包括軸系安裝臺和干涉鏡組，所述的軸系安裝臺上設(shè)有正弦臂，所述的正弦臂上設(shè)有平面鏡，所述正弦臂的下端設(shè)有微動機(jī)構(gòu)，所述的軸系安裝臺內(nèi)設(shè)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臺，工作臺為圓盤狀，中心加工有通孔，主軸另一端連接正弦臂，所述軸套兩側(cè)分別設(shè)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；所述的干涉鏡組包括偏振分光棱鏡和三個反射鏡，所述的偏振分光棱鏡和反射鏡A依次位于光入射方向，反射鏡A的上方反射方向上設(shè)有反射鏡C，偏振分光棱鏡下方分光方向上設(shè)有反射鏡B，在反射鏡C的光反射方向上設(shè)有上角隅棱鏡，所述的反射鏡B的光反射方向上設(shè)有下角隅棱鏡，所述的上角隅棱鏡和下角隅棱鏡分別安裝在正弦臂上下端。
[0007]在上述的臥軸式激光小角度測量裝置中，所述的微動機(jī)構(gòu)包括安裝在滾珠絲杠上的移動平臺，所述的移動平臺上設(shè)有旋轉(zhuǎn)臂和限位塊，所述的滾珠絲杠通過聯(lián)軸節(jié)連接步進(jìn)電機(jī)。
[0008]在上述的臥軸式激光小角度測量裝置中，還包括隔離罩和花崗巖平臺，上述軸系安裝臺和干涉鏡組固定在隔離罩內(nèi)，所述的隔離罩固定在花崗巖平臺上，隔離罩的一側(cè)固定設(shè)有零位指示器。
[0009]在上述的臥軸式激光小角度測量裝置中，所述的隔離罩為兩層鋼板之間夾保溫石棉的結(jié)構(gòu)。
[0010]在上述的臥軸式激光小角度測量裝置中，所述的軸系安裝臺安裝在過渡板上。
[0011]在上述的臥軸式激光小角度測量裝置中，所述的正弦臂采用鏤空加筋的結(jié)構(gòu)，材料選用合金鋼S4J32A。
[0012]在上述的臥軸式激光小角度測量裝置中，所述的主軸采用加工材料為GCrl5，為階梯軸形式，所述的軸套采用加工材料為40Gr，為回轉(zhuǎn)體。
[0013]本實用新型的有益效果在于:本裝置能夠?qū)崿F(xiàn)對水平角小角度進(jìn)行檢測和校準(zhǔn)，由于采用正弦臂并設(shè)計臥軸軸系，使得正弦臂具有獨(dú)立回轉(zhuǎn)中心，相關(guān)的光學(xué)部件關(guān)系相對固定，因此保證了裝置的穩(wěn)定性和安裝的重復(fù)性，從而提高了測量裝置的測量準(zhǔn)確性，進(jìn)一步，軸套分別于端蓋和固定盤緊固，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(wěn)定性。
[0014]另外干涉鏡組、偏振分光棱鏡以及反射鏡和平面鏡等光學(xué)部件組成光學(xué)系統(tǒng)采用正弦原理完成線性量和角度量的轉(zhuǎn)化，為裝置實現(xiàn)小角度高精度測量提供了保障；
[0015]同時，設(shè)計花崗巖平臺和隔離罩保證系統(tǒng)受環(huán)境影響最小，保證測量的準(zhǔn)確性；設(shè)計的微動機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)對軸系微小角度的驅(qū)動，保證小角度轉(zhuǎn)動；安裝零位指示器，保證系統(tǒng)測量零位的指示，每次使用不用反復(fù)裝調(diào)，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(tǒng)的穩(wěn)定性得到保障；隔離罩采用兩層鋼板之間夾保溫石棉的結(jié)構(gòu)，進(jìn)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激光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(jī)構(gòu)示意圖；
[0019]圖中:1.花崗巖平臺；2.激光器；3.相位計；4.接收器；5.偏振分光棱鏡；6.干涉鏡組；7.反射鏡A ；8.正弦臂；9.上角隅棱鏡；10.軸系安裝臺；11.平面鏡；12.隔離罩；13.臥軸軸系；14.微動機(jī)構(gòu)；15.零位指示器；16.軸承；17.主軸；18.工作臺；19.軸套；20.軸系端蓋；21.過渡板；22.固定盤；23.滾珠絲杠；24.限位塊；25.移動平臺；26.旋轉(zhuǎn)臂；27.聯(lián)軸節(jié)；28.下角隅棱鏡；29.反射鏡B;30.反射鏡C ;31.步進(jìn)電機(jī)。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖及具體實施例對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)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(nèi)固定安裝有軸系安裝臺10和干涉鏡組6。所述的隔離罩12兩側(cè)壁上加工有孔。
[0022]所述干涉鏡組6包括偏振分光棱鏡5和三個反射鏡，干涉鏡組6通過隔尚罩12上的孔接收激光器2發(fā)出的光。所述的偏振分光棱鏡5和反射鏡A7依次位于光入射方向，反射鏡A7的上方反射方向上安裝反射鏡C30，偏振分光棱鏡5下方分光方向上設(shè)有反射鏡B29，在反射鏡C30的光反射方向上設(shè)有上角隅棱鏡9，在反射鏡B29的光反射方向上安裝有下角隅棱鏡28。所述的激光器2安裝在隔離罩12外部，同時激光器2的下方安裝相位計3，相位計3通過接收器4接收上述干涉鏡組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(jī)構(gòu)14，軸系安裝臺10內(nèi)安裝有臥軸軸系13，平面鏡11固定安裝在正弦臂8上。
[0024]上述的上角隅棱鏡9和下角隅棱鏡28分別安裝在正弦臂8上下端。[0025]為了方便儀器使用，實現(xiàn)對裝置零位指示作用，在花崗巖平臺I上、隔離罩12的一側(cè)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(nèi)的主軸17，其外部安裝有軸承16，軸承16安裝軸套19內(nèi)，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臺18，工作臺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采用加工材料為GCrl5，為階梯軸形式。所述的軸套19采用加工材料為40Gr，為回轉(zhuǎn)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(cè)，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(cè)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(xiàn)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(xiàn)軸系安裝臺10的固定，最大程度上使整套系統(tǒng)的穩(wěn)定性得到保障。
[0029]如圖3所示，所述的微動機(jī)構(gòu)14包括滾珠絲杠23、限位塊24、聯(lián)軸節(jié)27和步進(jìn)電機(jī)31。步進(jìn)電機(jī)31通過聯(lián)軸節(jié)27連接滾珠絲杠23,驅(qū)動滾珠絲杠23轉(zhuǎn)動,從而帶動滾珠絲杠23上的移動平臺25運(yùn)動。為了保證移動平臺25帶動旋轉(zhuǎn)臂26轉(zhuǎn)動，正是利用限位塊24限定旋轉(zhuǎn)臂26與移動平臺25相對關(guān)系。
[0030]本實施例中，正弦臂8采用鏤空加筋的結(jié)構(gòu)，材料選用低膨脹合金鋼S4J32A(即銦鋼)。干涉鏡組6中的偏振分光棱鏡5的偏振態(tài)激光透射率達(dá)到99%以上，反射鏡采用微晶玻璃基體，利用金電極濺射鍍膜工藝制成平面度達(dá)到λ/20的反射面。
[0031]工作時，激光器2發(fā)射出激光束經(jīng)干涉鏡組6分成兩路激光分別射向正弦臂8上下兩側(cè)的上角隅棱鏡9和下角隅棱鏡28，兩束激光經(jīng)角隅棱鏡反射后平行原光路返回，并在干涉鏡組6的偏振分光棱鏡處匯合發(fā)生干涉，接收器4對信號采集處理。正弦臂8固定在臥軸軸系13上，臥軸軸系13不轉(zhuǎn)動時，激光器2的示值不發(fā)生變化，當(dāng)微動機(jī)構(gòu)14的步進(jìn)電機(jī)31驅(qū)動滾珠絲杠23，帶動移動平臺25和旋轉(zhuǎn)臂26，從而驅(qū)動軸系發(fā)生轉(zhuǎn)動，此時由干涉鏡組6分出兩束激光的光程差發(fā)生變化，激光器2的示值也產(chǎn)生變化，得到軸系轉(zhuǎn)動角度。
[0032]激光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(jīng)過固定的方法可以得到，并且利用零位指示器15進(jìn)行標(biāo)示，零位指示器15可以采用光學(xué)自準(zhǔn)直儀，利于其對安裝在軸系上的平面鏡11進(jìn)行準(zhǔn)直，當(dāng)零位調(diào)整到位，可以安放光學(xué)自準(zhǔn)直儀，并對平面鏡準(zhǔn)直，并固定自準(zhǔn)直儀。使用時，旋轉(zhuǎn)軸系到自準(zhǔn)直儀準(zhǔn)直平面鏡的位置即為裝置零位，零位復(fù)現(xiàn)方法簡單快捷，提高工作效率。
【權(quán)利要求】
1.一種臥軸式激光小角度測量裝置，其特征在于:它包括軸系安裝臺(10)和干涉鏡組(6)，所述的軸系安裝臺(10)上設(shè)有正弦臂(8)，所述的正弦臂(8)上設(shè)有平面鏡(11)，所述正弦臂(8)的下端設(shè)有微動機(jī)構(gòu)(14)，所述的軸系安裝臺(10)內(nèi)設(shè)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) 一端連接工作臺(18)，工作臺(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(cè)分別設(shè)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；所述的干涉鏡組(6)包括偏振分光棱鏡(5)和三個反射鏡，所述的偏振分光棱鏡(5)和反射鏡A (7)依次位于光入射方向，反射鏡A (7)的上方反射方向上設(shè)有反射鏡C(30),偏振分光棱鏡(5)下方分光方向上設(shè)有反射鏡B (29),在反射鏡C (30)的光反射方向上設(shè)有上角隅棱鏡(9)，所述的反射鏡B (29)的光反射方向上設(shè)有下角隅棱鏡(28)，所述的上角隅棱鏡(9)和下角隅棱鏡(28)分別安裝在正弦臂(8)上下端。
2.如權(quán)利要求1所述的臥軸式激光小角度測量裝置，其特征在于:所述的微動機(jī)構(gòu)(14)包括安裝在滾珠絲杠(23)上的移動平臺(25)，所述的移動平臺(25)上設(shè)有旋轉(zhuǎn)臂(26 )和限位塊(24 )，所述的滾珠絲杠(23 )通過聯(lián)軸節(jié)(27 )連接步進(jìn)電機(jī)(31)。
3.如權(quán)利要求1所述的臥軸式激光小角度測量裝置，其特征在于:還包括隔離罩(12)和花崗巖平臺(1)，上述軸系安裝臺(10)和干涉鏡組(6)固定在隔離罩(12)內(nèi)，所述的隔離罩(12)固定在花崗巖平臺(I)上，隔離罩(12)的一側(cè)固定設(shè)有零位指示器(15)。
4.如權(quán)利要求3所述的臥軸式激光小角度測量裝置，其特征在于:所述隔離罩(12)為兩層鋼板之間夾保溫石棉的結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求1所述的臥軸式激光小角度測量裝置，其特征在于:所述的軸系安裝臺(10)安裝在過渡板(21)上。
6.如權(quán)利要求1所述的臥軸式激光小角度測量裝置，其特征在于:所述的正弦臂(8)采用鏤空加筋的結(jié)構(gòu)，材料選用合金鋼S4J32A。
7.如權(quán)利要求1所述的臥軸式激光小角度測量裝置，其特征在于:所述的主軸(17)采用加工材料為GCrl5，為階梯軸形式，所述的軸套(19)采用加工材料為40Gr，為回轉(zhuǎn)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(yōu)先權(quán)日:2013年10月14日
【發(fā)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(shù)研究所, 中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院