CN103278910B - 位移调节装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种位移调节装置，包括：支架、导向组件、微调组件、微位移计和驱动组件。具体而言，所述导向组件设在所述支架上；所述微调组件沿第一直线方向和第二直线方向可移动地设在所述导向组件上；所述微位移计沿第三直线方向可移动地设在所述微调组件上，其中所述第一直线方向，所述第二直线方向及所述第三直线方向相互垂直；用于驱动所述微调组件移动的驱动组件，所述驱动组件分别与所述导向组件和所述微调组件相连。根据本发明实施例的位移调节装置，可应用于快速、高效、精密检测变形镜各致动点的微位移量，从而达到较高的应力调节精度。

Description

位移调节装置

技术领域

本发明涉及自适应光学系统领域，特别涉及一种位移调节装置。

背景技术

变形镜，又称变形反射镜，主要运用于各种自适应光学系统之中，作为波前校正器件校正波前误差，在自适应光学系统中起着极其重要的作用，是自适应光学系统中的重要部件之一，变形镜的研究和发展关系到整个自适应光学系统的校正能力和校正精度。

变形反射镜式通过改变自己表面面形来补偿波前相位畸变，可分为连续表面形和分立表面两种类型.连续表面变形镜，其优点是可以得到连续的面形，校正精度高，其缺点是面形的变形量比较小。连续表面的变形反射镜又可分为整体致动和分立致动两种。整体致动主要有双压电变形镜和薄模变形镜，其特点是当控制电压作用于某一致动单元时，整个反射镜面都将产生变形，这类变形镜主要用于与曲率波前传感器配合校正波前畸变的低阶模式部分。分立致动变形镜的一个特点是当控制电压作用于一个致动器时，只有该致动器相邻区域产生局部变形。其中致动方向平行于镜面时，致动器作用于反射镜边缘，只能用于校正离焦和像散等特定像差，因此在自适应光学系统里的应用受到了局限。致动方向垂直于镜面的连续表面变形镜可以校正各阶像差，而且能达到很高的校正精度，因此成为自适应光学系统中应用最广的一种波前校正器。

国内在高调节度的可变形镜系统方面的研究较早，在1986年即建立起了第一套激光波面校正系统(详见学术报告文献，姜文汉，自适应光学技术，《中国工程院第二次院士大会学术报告汇编》，1995年7月)，其调节口径是70mm*70mm.从应用上看，到目前为止，在这方面应用最成功的就是美国劳伦斯·利费莫尔国家实验室的激光核聚变系统。他们采用由Beamlet公司研制成功的400mm*400mm的可变形镜系统。该系统采用电磁制动器制动的方式，致动器采用六边形布局方式，实现了大口径(400mm*400mm)和较高调节精度的性能。其位移传递系统采用的方式是，致动器直接接触弹性簧片，弹性簧片与能动光学镜面粘连在一起。这样致动器的正向运动位移直接反应到光学镜面上，其负向位移则因弹性簧片的回复力来实现。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本发明的一个目的在于提出一种适用于快速、高效、精密检测变形镜各致动点 的微位移量，从而达到较高的应力调节精度的位移调节装置。

根据本发明实施例的位移调节装置，包括：支架、导向组件、微调组件、微位移计和驱动组件。具体而言，所述导向组件设在所述支架上；所述微调组件沿第一直线方向和第二直线方向可移动地设在所述导向组件上；所述微位移计沿第三直线方向可移动地设在所述微调组件上，其中所述第一直线方向，所述第二直线方向及所述第三直线方向相互垂直；用于驱动所述微调组件移动的驱动组件，所述驱动组件分别与所述导向组件和所述微调组件相连。

根据本发明实施例的位移调节装置，可以沿空间中相互垂直的方向上调节微位移计的位置，可以在预定范围内对微位移计的位置进行调节，可以调节微位移计的测量精度，且通过驱动组件控制微位移计的移动位置，避免了手动调节微位移计造成的调节误差，使微位移计可以精确的设置在预定的位置，方便调节，提高了位移调节装置的精度和性能。

另外，根据本发明上述实施例的位移调节装置，还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述导向组件包括第一导向件和第二导向件，所述第一导向件设在所述支架上，所述第二导向件沿第一直线方向可移动地设在所述第一导向件上，所述微调组件沿第二直线方向可移动地设在所述第二导向件上。

根据本发明的一个实施例，所述第一导向件包括分别沿第一直线方向延伸的第一丝杆和第二丝杆，所述第一丝杆和所述第二丝杆分别可旋转地设在所述支架上，所述第一丝杆上的螺纹与所述第二丝杆上的螺纹具有相同的螺距，且所述第二导向件上设有分别与所述第一丝杆和所述第二丝杆相适配的螺纹孔。

根据本发明的一个实施例，所述支架包括固定座和分别沿第一直线方向延伸的第一导轨和第二导轨，所述第一导轨的第一端和所述第二导轨的第一端分别与所述固定座相连，所述第一导轨内具有沿第一直线方向延伸的第一导槽，所述第一丝杆可旋转地配合在所述第一导槽内，所述第二导轨内具有沿第一直线方向延伸的第二导槽，所述第二丝杆可旋转地配合在所述第二导槽内。

根据本发明的一个实施例，所述支架还包括第一固定件和第二固定件，所述第一固定件设在所述第一导轨的第二端，所述第一丝杆的第一端与所述固定座相连且所述第一丝杆的第二端与所述第一固定件相连，所述第二固定件设在所述第二导轨的第二端，所述第二丝杆的第一端与所述固定座相连且所述第二丝杆的第二端与所述第二固定件相连。

根据本发明的一个实施例，所述支架还包括固定架，所述固定架分别与所述第一导轨、所述第二导轨、所述第一固定件、所述第二固定件及所述固定座相连。

根据本发明的一个实施例，所述支架还包括三角架，所述三角架的一个直角边与所述固定架相连。

根据本发明的一个实施例，所述驱动组件包括第一电机和传动带，所述第一电机设在所述第一固定件上且所述第一电机与所述第一丝杆相连，所述传动带分别与所述第一丝杆和所述第二丝杆相连。

根据本发明的一个实施例，所述微调组件包括滑块和沿第三直线方向可移动地与所述滑块相连的连接块，所述微位移计与所述连接块相连。

根据本发明的一个实施例，所述驱动组件还包括与所述滑块相连的第二电机及与所述第二电机相连的齿轮，所述第二导向件上设有与所述齿轮相适配的锯齿。

根据本发明的一个实施例，所述连接块上设有沿第三直线方向延伸的微调旋钮，所述微调旋钮与所述连接块螺纹连接且所述微调旋钮的一端抵在所述滑块上。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明的一个实施例位移调节装置的示意图；

图2是本发明的一个实施例的位移调节装置的主视图；

图3是本发明的一个实施例的位移调节装置的爆炸示意图；

图4是本发明的一个实施例的位移调节装置的局部放大示意图；

图5是本发明的一个实施例的位移调节装置的局部放大示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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发明和简化描述，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发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面参照附图详细描述本发明实施例的位移调节装置。

根据本发明实施例的位移调节装置，包括：支架、导向组件2、微调组件3、微位移计4和驱动组件5。

具体而言，导向组件2设在所述支架上。微调组件3沿第一直线方向(即如图1所述的上下的方向)和第二直线方向(即如图1所述的左右的方向)可移动地设在导向组件2上。微位移计4沿第三直线方向(即如图1所述的前后的方向)可移动地设在微调组件3上，其中所述第一直线方向，所述第二直线方向及所述第三直线方向相互垂直。用于驱动微调组件3移动的驱动组件5，驱动组件5分别与导向组件2和微调组件3相连。

根据本发明实施例的位移调节装置，可以沿空间中相互垂直的方向上调节微位移计4的位置，可以在预定范围内对微位移计4的位置进行调节，可以调节微位移计4的测量精度，且通过驱动组件5控制微位移计4的移动位置，避免了手动调节微位移计4造成的调节误差，使微位移计4可以精确的设置在预定的位置，方便调节，提高了位移调节装置的精度和性能。

如图2和图3所示，在本发明的一个实施例中，导向组件2包括第一导向件21和第二导向件22，第一导向件21设在所述支架上，第二导向件22沿第一直线方向可移动地设在第一导向件21上，微调组件3沿第二直线方向可移动地设在第二导向件22上。由此，使导向组件2的结构简单。

进一步地，第一导向件21包括沿第一直线方向延伸的第一丝杆211和沿第一直线方向延伸的第二丝杆212。第一丝杆211可旋转地设在所述支架上，第二丝杆212可旋转地设在所述支架上，第一丝杆211上的螺纹与第二丝杆212上的螺纹具有相同的螺距，且第二导向件22上设有分别与第一丝杆211和第二丝杆212相适配的螺纹孔。由此，使第二导向件22在第一直线方向上实现无极调节，换言之，使微位移计4在第一直线方向上可以位于预定范围的任意位置，提高了位移调节装置的性能。

有利地，所述支架包括固定座11、第一导轨12和第二导轨13，其中第一导轨12沿第一直线方向延伸，第二导轨13沿第一直线方向延伸。第一导轨12的第一端(即如图1和 图2所示第一导轨12向下的一端)与固定座11相连，第二导轨13的第一端(即如图1和图2所示第二导轨13向下的一端)与固定座11相连。第一导轨12内具有沿第一直线方向延伸的第一导槽(未示出)，第一丝杆211可旋转地配合在所述第一导槽内。第二导轨13内具有沿第一直线方向延伸的第二导槽(未示出)，第二丝杆212可旋转地配合在所述第二导槽内。由此，提高了第一丝杆211和第二丝杆212旋转的稳定性。

进一步地，所述支架包括第一固定件14和第二固定件15，第一固定件14设在第一导轨12的第二端(即如图1和图2所示第一导轨12向上的一端)，第一丝杆211的第一端(即如图2所示第一丝杆211向下的一端)与固定座11相连，且第一丝杆211的第二端(即如图2所示第一丝杆211向上的一端)与第一固定件14相连。第二固定件15设在第二导轨13的第二端(即如图1和图2所示第二导轨13向上的一端)，第二丝杆212的第一端(即如图2所示第二丝杆212向下的一端)与固定座11相连且第二丝杆212的第二端(即如图2所示第二丝杆212向上的一端)与第二固定件15相连。由此，使装置结构简单，便于装配和成型。

进一步地，如图1和图3所示，在本发明的一些实施例中，所述支架还包括固定架16，固定架16分别与第一导轨12、第二导轨13、第一固定件14、第二固定件15及固定座11相连。由此，提高了装置的稳定性。

此外，所述支架还包括三角架17，三角架17的一个直角边与固定架16相连。由此，进一步地提高了装置的稳定性。

有利地，驱动组件5包括第一电机51和传动带52，第一电机51设在第一固定件14上，且第一电机51与第一丝杆211相连，传动带52分别与第一丝杆211和第二丝杆212相连。由此，通过第一电机51带动第一丝杆211和第二丝杆212转动，简化了装置的结构，且便于第一丝杆211和第二丝杆212的同步。

如图4和图5所示，在本发明的一些实施例中，微调组件3包括滑块31和连接块32，其中，滑块31沿第二直线方向可移动地配合在所述第二导向件22上，连接块32沿第三直线方向可移动地与滑块31相连。微位移计4与连接块32相连。由此，使微调组件3结构简单，便于调节。

有利地，驱动组件5还包括与滑块31相连的第二电机(未示出)及与所述第二电机相连的齿轮(未示出)，第二导向件22上设有与所述齿轮相适配的锯齿。由此，便于微调组件3沿第二直线方向移动，提高了微调组件3移动的稳定性，便于调节。

此外，连接块32上设有沿第三直线方向延伸的微调旋钮33，微调旋钮33与连接块32螺纹连接，且微调旋钮33的一端抵在滑块31上。由此，便于沿第三方向对微位移计4进行微调，提高了装置的性能和适用范围。

下面参照附图详细描述本发明的一个具体实施例的位移调节装置。

本发明的位移调节装置可应用于快速、高效、精密检测变形镜各致动点的微位移量， 从而达到较高的应力调节精度。

本发明的位移调节装置包括：微位移计4，可通过微位移计4的光电探头检测微小的位移量；导向组件2，可以为微位移计4在第一直线方向和第二直线方向的移动提供引导；所述支架，用于固定整个装置的主体部件和部分可移动旋转的部件；驱动组件5，作用是向微位移计的移动位置的改变提供动力；微调组件3，因微位移计4的检测范围有限，需要使用微调组件3调节其在合理的检测范围内。

本发明的位移调节装置分为导向、固定、动力、微调、精测5个部分，每个部分都有单独的功能。这样大大方便了机构的维修和更换。并且当需要变形镜的口径大小发生变化时，本发明的位移调剂装置可根据变形镜的实际口径变换加工大小。

第一导轨12和第二导轨13用于引导第二导向件22在第一直线方向移动。在这两个导轨上分别开有导轨槽，导轨槽的形状与第二导向件22的两端的形状和尺寸相互匹配。同时第一导轨12和第二导轨13都固定在所述支架上。固定座11为U型，用于固定第一导轨12、第二导轨13和固定架16。在固定座11上表面的两端分别设有凹孔，用于安放第一丝杆211和第二丝杆212。第一丝杆211和第二丝杆212具有相同螺距的螺纹。第一丝杆211下端插入固定座11的一个凹孔内，第一丝杆211的上部顶端开有圆孔，用于与第一电机51的转子轴相连。在第一丝杆211顶端稍下的位置有凸出的传动带导轨，用于安放传动带52。第二丝杆212下端插入固定座11的另一个凹孔内，第二丝杆212的顶端插入第二固定件15定内，在第二丝杆212顶端稍下的位置有凸出的传动带导轨，用于安放传动带52。第一固定件14和第二固定件15分别起到固定第一丝杆211和第二丝杆212的作用，其中第一固定件14开有贯穿的通孔使得第一电机51能够和第二丝杆212上端相连。第二固定件15设有盲孔。传动带52分别与第一丝杆211和第二丝杆212相连，使得第一电机51开机旋转带动第一丝杆211转动后，能够同步带动第二丝杆212转动，使得第二导向件22能够平稳的沿第一直线方向运动。微位移计具有精度高、响应速度快的特点，但是其量程较小，所以在当第一电机51大范围定位后，微位移计4的探头与致动点的距离的小范围定位就需要在第三直线方向上微调。微调组件3包括连接块32和滑块31，第二导向件22上设有有锯齿，其可与滑块31内的第二电机的齿轮相配合。第二导向件22穿过滑块31，第二电机与第二导向件22相配合。连接块32沿第三直线方向可移动地与滑块31相连，连接块32上设有微位移计4。微调旋钮33与连接块32螺栓连接，且微调旋钮33滴在滑块31上，旋转微调旋钮33就可以带动微位移计4沿第三直线方向微调移动。三角架17安装在固定架16的背部，其水平和垂直的安装能保证位移调节装置的工作面与变形镜致动点工作面的一致性，保证测量精度。

下面参照附图简略描述本发明实施例的位移调节装置的装配过程。

如图1至图5所示，首先，将固定架16固定在三角架17上，首先要检查固定架16的前端面是否垂直，固定架16的下端面是否水平。只有在保证了固定架16的前端面的水 平和垂直后，才能确保后续安装配件的空间位置的准确性。同时在安装后续配件的过程中也需要随时调整和检查各配件的空间位置的准确性。将第一导轨12和第二导轨13分别安装在固定架16面板前端，将固定座11安装在第一导轨12和第二导轨13下端，固定座11的后部安装在固定架16面板前端。将滑块31平稳的穿过第二导向件22并置于导轨中部。第二导向件22两端穿入第二丝杆212和第二丝杆212，调整两个丝杆的旋入深度，以保证安装后第二导向件22能够处在水平状态。将安装后的第二导向件22同步滑入第一导轨12和第二导轨的开槽内，再将第二丝杆212和第二丝杆212底端一同插入固定座11上端面的凹孔内。此时两个丝杆得到了初步的固定，再将传动带52安放在第二丝杆212和第二丝杆212上端的传动带导轨内。将第二固定件15的内凹孔插入第二丝杆212的顶端，再将第二固定件15固定在第二导轨13上端。在此安装过程中注意保证第二丝杆212的垂直性。第二丝杆212顶端凹孔与第一电机51的转子杆顶端相连，将第一固定件14的开槽穿过这两个配件间的连杆，再将第一电机51固定在第一固定件14的顶端。在固定第一电机51的过程中保证第二丝杆212的垂直性，同时也要检查此时的传动带52的松紧度是否合适。将连接件32安放在滑块31上端，连接件32能够随滑块31沿第二直线方向左右平移。同时连接件32也能够沿第三直线方向前后移动。再将微调旋钮33安装在连接件32后端的圆形安装孔内，旋转微调旋钮33就可以进行精细的第三直线方向的移动。因微调旋钮33采用螺旋测微器的结构，所以调节精度较高，同时微位移计4的量程正好在微调旋钮33的旋转精度范围内。最后将微位移计4安装在连接件32的上端。此时整个位移调节装置即告安装完毕。

安装完毕后的位移调节装置需要检测其工作面的水平性和垂直性，同时也要检测滑块31移动的平稳性、精确性和水平性。在使用位移调节装置时需要将变形镜机构安放在位移调节装置前，并且变形镜的致动点的致动面与位移调节装置的工作面相对。安放过程中首先保证位移调节装置的水平和工作面的垂直性，再保证安放的变形镜致动机构的水平性和垂直性，最后保证两个工作面平行。变形镜致动机构的致动待检测面要在位移调节装置的工作面可检测范围内。

在位移调节装置的使用过程中，将第二导向件22和滑块31调整到变形镜所要调整的致动点的初始位置。将微位移计4前端的光电传感器对准变形镜机构的致动点。当对准后调节微调旋钮33，移动连接件32使微位移计4前端的光电传感器到变形镜致动点的距离在微位移计的测量量程范围内。再调节变形镜机构上相应的被测点的预紧力，经微位移计4测量达到预计要求。

本发明的位移调节装置可应用于能动光学镜面的安装检测的过程中，可缩短变形镜机构的安装时间提高工作效率，使安装的致动点的应力一致。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者 特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (11)

1.一种位移调节装置，其特征在于，包括：

支架；

导向组件，所述导向组件设在所述支架上；

微调组件，所述微调组件沿第一直线方向和第二直线方向可移动地设在所述导向组件上；

微位移计，所述微位移计沿第三直线方向可移动地设在所述微调组件上，其中所述第一直线方向，所述第二直线方向及所述第三直线方向相互垂直；和

用于驱动所述微调组件移动的驱动组件，所述驱动组件分别与所述导向组件和所述微调组件相连。

2.根据权利要求1所述的位移调节装置，其特征在于，所述导向组件包括第一导向件和第二导向件，所述第一导向件设在所述支架上，所述第二导向件沿第一直线方向可移动地设在所述第一导向件上，所述微调组件沿第二直线方向可移动地设在所述第二导向件上。

3.根据权利要求2所述的位移调节装置，其特征在于，所述第一导向件包括分别沿第一直线方向延伸的第一丝杆和第二丝杆，所述第一丝杆和所述第二丝杆分别可旋转地设在所述支架上，所述第一丝杆上的螺纹与所述第二丝杆上的螺纹具有相同的螺距，且所述第二导向件上设有分别与所述第一丝杆和所述第二丝杆相适配的螺纹孔。

4.根据权利要求3所述的位移调节装置，其特征在于，所述支架包括固定座和分别沿第一直线方向延伸的第一导轨和第二导轨，所述第一导轨的第一端和所述第二导轨的第一端分别与所述固定座相连，所述第一导轨内具有沿第一直线方向延伸的第一导槽，所述第一丝杆可旋转地配合在所述第一导槽内，所述第二导轨内具有沿第一直线方向延伸的第二导槽，所述第二丝杆可旋转地配合在所述第二导槽内。

5.根据权利要求4所述的位移调节装置，其特征在于，所述支架还包括第一固定件和第二固定件，所述第一固定件设在所述第一导轨的第二端，所述第一丝杆的第一端与所述固定座相连且所述第一丝杆的第二端与所述第一固定件相连，所述第二固定件设在所述第二导轨的第二端，所述第二丝杆的第一端与所述固定座相连且所述第二丝杆的第二端与所述第二固定件相连。

6.根据权利要求5所述的位移调节装置，其特征在于，所述支架还包括固定架，所述固定架分别与所述第一导轨、所述第二导轨、所述第一固定件、所述第二固定件及所述固定座相连。

7.根据权利要求6所述的位移调节装置，其特征在于，所述支架还包括三角架，所述三角架的一个直角边与所述固定架相连。

8.根据权利要求5所述的位移调节装置，其特征在于，所述驱动组件包括第一电机和传动带，所述第一电机设在所述第一固定件上且所述第一电机与所述第一丝杆相连，所述传动带分别与所述第一丝杆和所述第二丝杆相连。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的位移调节装置，其特征在于，所述微调组件包括滑块和沿第三直线方向可移动地与所述滑块相连的连接块，所述微位移计与所述连接块相连。

10.根据权利要求9所述的位移调节装置，其特征在于，所述驱动组件还包括与所述滑块相连的第二电机及与所述第二电机相连的齿轮，所述第二导向件上设有与所述齿轮相适配的锯齿。

11.根据权利要求9所述的位移调节装置，其特征在于，所述连接块上设有沿第三直线方向延伸的微调旋钮，所述微调旋钮与所述连接块螺纹连接且所述微调旋钮的一端抵在所述滑块上。