CN104020788B - 一种通过多自由度调整支撑装置实现精确找准目标方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种通过多自由度调整支撑装置实现精确找准目标方法，涉及设备是多自由度调整支撑装置，包括底座、水平滑动装置、卧式回转装置、立式回转装置、升降装置；水平滑动装置固定在底座上，卧式回转装置固定在水平滑动装置上，立式回转装置固定在卧式回转装置上；升降装置固定在立式回转装置上，步骤：(1)、将平行光管置于升降装置上，推到大致的工作范围；(2)、通过水平滑动装置使固定于其上的机构整体水平移动；(3)、通过卧式回转装置使固定于其上的机构整体转动；(4)、通过立式回转装置使固定于其上的机构整体在竖直面上转动；(5)通过升降装置先粗调，后精调而调整平行光管的位置高度，可使平行光管的平行光精确找准目标。

Description

一种通过多自由度调整支撑装置实现精确找准目标方法

技术领域

本发明属于平行光管的位置调整方法，特别涉及一种通过多自由度调整支撑装置实现精确找准目标方法。

背景技术

在光学实验研究中会广泛用到平行光管，平行光管可以发出平行光。在实验中，调整平行光管使得平行光指向目标位置。对于小型平行光管的位置调整可以通过垫块实现，但是对于大型平行光管的调整，如果全人工搬运、用垫块调整，会费时费力，并且调整精度不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过多自由度调整支撑装置实现精确找准目标方法，实现多自由度的调整，使得平行光可以精确的指向目标位置。

为了实现上述目的，采用的技术方案是：

一种通过多自由度调整支撑装置实现精确找准目标方法，本方法涉及的设备是多自由度调整支撑装置，包括底座、水平滑动装置、卧式回转装置、立式回转装置、升降装置；水平滑动装置固定在底座上，卧式回转装置的回转台座固定在水平滑动装置的水平滑台上，立式回转装置的旋转台座固定在卧式回转装置的卧式回转台上；升降装置包括配重、滑轮组、平行光管支承平台、钢丝绳、立柱导轨、升降微调机构、手持手把、锁紧螺钉，立柱导轨固定在立式回转装置的立式回转台上，滑轮组固定在立柱导轨的顶部，配重与升降微调机构分别设在在立柱导轨两侧，钢丝绳绕在滑轮组上，一端固定在升降微调机构，另一端固定在配重上，平行光管支承平台固定在升降微调机构上，手持手把和锁紧螺钉固定在升降微调机构上，实现的步骤是：

(1)、实验过程中，实验人员设定好平行光的目标位置后，将平行光管置于升降装置的平行光管支承平台上，通过底座下方设有四个脚轮，实验人员可以方便的把上述的多自由度调整支撑装置推到大致的工作范围，进行多自由度调整支撑装置的调整；

(2)、首先，调整水平位置，通过水平滑动装置使固定于水平滑台上的卧式回转装置、立式回转装置、升降装置进行水平之移动，观察平行光管位置调整至目标位置的水平对应位置即可；

(3)、其次，调整俯视平面上的旋转，通过卧式回转装置使固定于卧式回转台上的立式回转装置和升降装置会随之转动，平行光管也会随之转动，调整至所需位置即可；

(4)、再次，调整平行光管的俯仰，通过立式回转装置使固定于立式回转台上的升降装置也会随之在竖直面上转动，实现平行光管的俯仰角度的调整，观察平行光调整至所需位置即可；

(5)最后，调整调整平行光管的位置高度，先粗调，后精调；

粗调，实验人员松开两个锁紧螺钉后，手持手把，上下牵引，使升降微调机构及夹持在光管平台上的平行光管上下移动，观察平行光管移动至目标位置的竖直方向的大致位置，并且拧紧两个锁紧螺钉使其位置固定，然后精调；

精调，手持手把转动，带动升降微调机构的微调丝杠转动，同时微调丝杠顺着微调丝母在竖直方向上移动，设于其上的光管平台也随之移动，可以实现平行光管上下位置的精确调整，观察平行光调整至目标位置即可；

通过以上各自由度的调整，可使平行光管的平行光精确找准目标。

所述的第(2)步，水平滑台在水平导轨的三角导轨和方形导轨上随丝杠轴座相应移动，在三角导轨和方形导轨上设有四个限位销，水平滑台的水平移动范围被限制在两个限位销之间。

所述的第(3)步，当固定在旋转台座上的卧式回转台限位块碰触到卧式限位柱时，阻止卧式回转台继续转动，是卧式回转台在俯视平面上的旋转极限位置。

所述的第(4)步，当立式回转台转动到一定角度时，立式回转台限位块底边与卧式回转台接触，阻止立式回转台继续转动，是立式回转台极限位置，是限制平行光管俯仰的极限角度。

所述的第(5)步，粗调过程中，当手持手把57，上下牵引到一定位置时，升降微调机构56与升降上限位柱553、升降下限位柱553接触，阻止升降微调机构56及夹持在光管平台531上的平行光管6上下移动，是升降的极限位置。

本发明的多自由度包括四个自由度，分别是：水平移动，俯视平面上的旋转，竖直平面的小角度旋转实现平行光管的俯仰，平行光管的升降。本发明通过底座、水平滑动装置、卧式回转装置、立式回转装置、升降装置等各个组成部分实现四个自由度：底座用于大范围内移动；水平滑动装置实现其水平方向的移动；卧式回转装置实现其俯视平面的旋转；立式回转装置实现平行光管的小角度的俯仰；升降装置实现平行光管的快速大行程升降和精调。本发明改善了在光学实验中，大型平行光管的复杂手动调整过程，实现了多自由度的精确调整。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

图1是本发明的装配立体图之一；

图2是本发明的装配立体图之二；

图3是本发明的底座装配图；

图4是本发明的底座与水平滑台装配图；

图5是本发明的卧式回转台与立式回转台装配立体图之一；

图6是本发明的卧式回转台与立式回转台装配立体图之二；

图7是本发明的支承平台与升降微调机构装配立体图；

图8是本发明的装配右视图。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明进一步说明。

如图1、图2、图8所示，一种放置大中型平行光管的多自由度调整支撑装置9，便于搬运大中型平行光管6和调整大中型平行光管6多个自由度，包括底座1、水平滑动装置2、卧式回转装置3、立式回转装置4、升降装置5。

如图3、图4所示，所述的底座1包括底座支架11、脚轮12，四个脚轮12装置在底座支架11底部，方便整个装置的移动。

如图3、图4所示，所述的水平滑动装置2包括水平滑台21、第一手轮24、第一手柄25、丝杠轴座26、丝杠27、丝杠固定板23、水平导轨28，第一手柄25安装在第一手轮24上，第一手轮24固定在丝杠27的一端，丝杠27通过两丝杠固定板23安装在底座1上，水平导轨28亦安装在底座1上，并与丝杠27保持平行，水平滑台21滑置在水平导轨28上，丝杠轴座26一端套置在丝杠27上，丝杠轴座26一端与水平滑台21固定。

如图3、图4所示，限位销29分别设置在水平导轨28的两端，水平滑台21的水平移动范围被限制在两个限位销29之间，是水平滑台21的水平移动的极限位置。

如图3、图4所示，水平导轨28上凸起一条三角导轨281和一条方形导轨282，有利于提高水平滑台21在水平导轨28的移动精度。

如图5、图6所示，所述的卧式回转装置3包括回转台座32、卧式回转台31、第二手轮34、第二手柄35、第二涡杆(图未视出)、第二涡轮(图未视出)，所述的回转台座32固定在水平滑动装置2的水平滑台21上(如图1所示)，卧式回转台31转动设置在回转台座32上，第二手柄35固定在第二手轮34上，第二手轮34亦固定在回转台座32上，第二涡杆(图未视出)、第二涡轮(图未视出)设置在回转台座32内部，第二手轮34与第二涡杆(图未视出)连接，第二涡轮(图未视出)固定在卧式回转台31上，第二涡杆(图未视出)与第二涡轮(图未视出)相互啮合。

如图6所示，卧式回转台限位块36设置在立式回转装置4的旋转台座42的背面，卧式限位柱37设置在回转台座32上，当固定在旋转台座42上的卧式回转台限位块36碰触到卧式限位柱37时，阻止卧式回转台31继续转动，是卧式回转台31在俯视平面上的旋转极限位置。

如图5、图6所示，所述的立式回转装置4包括旋转台座42、立式回转台41、第三手轮44、第三手柄45、第三涡杆(图未视出)、第三涡轮(图未视出)，所述的旋转台座42固定在卧式回转装置3的卧式回转台31上，立式回转台31转动设置在旋转台座42上，第三手柄45固定在第三手轮44上，第三手轮44亦固定在旋转台座42上，第三涡杆(图未视出)、第三涡轮(图未视出)设置在旋转台座42内部，第三手轮44与第三涡杆(图未视出)连接，第三涡轮(图未视出)固定在立式回转台41上，第三涡杆(图未视出)与第三涡轮(图未视出)相互啮合。

如图5所示，立式回转台限位块46固定在立式回转台41上，立式回转台限位块46与卧式回转台31保持一定的间隙，当立式回转台41转动到一定角度时，立式回转台限位块46底边与卧式回转台31接触，阻止立式回转台41继续转动，是立式回转台41极限位置，是限制平行光管6俯仰的极限角度。

如图1、图2、图8所示，升降装置5主要包括配重50、滑轮组52，平行光管支承平台53，钢丝绳54、立柱导轨55、升降微调机构56、手持手把57、滑块58、锁紧螺钉51、T型槽用螺钉59。

如图1、图2所示，所述的立柱导轨55通过T型槽用螺钉59固定在立式回转装置4的立式回转台42上，滑轮组52固定在立柱导轨的55顶部，配重50与升降微调机构56分别设在在立柱导轨55两侧，钢丝绳54绕在滑轮组52上，钢丝绳54一端固定在升降微调机构56，钢丝绳54另一端固定在配重50上。升降微调机构56通过滑块58装在立柱导轨55上，平行光管支承平台53固定在升降微调机构56上，手持手把57固定在升降微调机构56上，锁紧螺钉51亦螺接在升降微调机构56上，锁紧螺钉51在升降微调机构56上向里旋入与立柱导轨55抵靠，将升降微调机构56锁紧在立柱导轨55上，两个锁紧螺钉51在升降微调机构56上向外旋出离开立柱导轨55，将升降微调机构56与立柱导轨55松开。

如图2、图8所示，所述的立柱导轨55由两条槽钢相背而立，同时在槽钢竖直方向均匀的安装有三个立柱连接块552用于固定两个立柱导轨55的稳定性，在槽钢外侧安装有垫板551，两条立柱导轨55的间隔是滑块58厚度，升降微调机构56通过两个滑块58装在两个立柱导轨55之间，两个锁紧螺钉51在升降微调机构56上向里旋入分别与立柱导轨55上的两块垫板551抵靠，将升降微调机构56锁紧在立柱导轨55上，两个锁紧螺钉51在升降微调机构56上向外旋出分别离开立柱导轨55上的两块垫板551，将升降微调机构56与立柱导轨55松开。在立柱导轨55的上、下两端分别设有升降上限位柱553、升降下限位柱553，是升降微调机构56的极限位置。

如图1、图2、图7、图8所示，所述升降微调机构56包括弯板568、导套561、微调丝母564、微调丝杠565、吊环螺钉5671，弯板568包括上层水平板5681、竖直板5682、第二层水平板5683，上层水平板5681设置在竖直板5682的顶端，第二层水平板5683设置在竖直板5682的中部，两个导套561固定在弯板568的上层水平板5681上，微调丝母564固定于弯板568第二层水平板5683上，微调丝杠565啮合在微调丝母564上，在微调丝杠565的下端固定手持手把57，微调丝杠565的上端装配在平行光管支承平台53的光管平台531底部，两个滑块562和弯板568的竖直板5682分别置于升降装置5的立柱导轨55两侧，升降装置5的两个滑块562通过用螺钉5673固定于弯板568的竖直板5682上，从而使滑块562和弯板568的竖直板5682套置在升降装置5的立柱导轨55上，升降装置5的两个锁紧螺钉51设于弯板568的竖直板5682下端，当锁紧螺钉51在竖直板5682上旋入时与升降装置5的立柱导轨55抵靠将升降微调机构56紧固在升降装置5的立柱导轨55上，当锁紧螺钉51在竖直板5682上旋出时，升降微调机构56与升降装置5的立柱导轨55松脱。

如图7所示，吊环螺钉5671固定在弯板568上层水平板5681左端，便于用绳或钩提拉升降微调机构56。

如图1、图2、图7、图8所示，所述平行光管支承平台53包括光管平台531、两块V型铁532、压板533、导柱534，两块V型铁532用螺钉固定光管平台531的两端，用于装卡平行光管6，平行光管6两端上方分别通过压板533用螺栓来固定装卡；在光管平台531下方两端分别固定两个导柱534，两个导柱534套置在上述的升降微调机构56的两个导套561中，从而将平行光管支承平台53固定在在升降微调机构56上。

如图1、图2、图8所示，所述配重50包括配重导柱501、下座502、上安装板503、配重块504，两个配重导柱501下端固定在下座502上，两个配重导柱501上端的固定在上安装板503上，下座502和上安装板503分别固定在升降装置5的立柱导轨55的下端和上端，配重块504与穿套在两个配重导柱501上，配重块504上端设有吊环螺钉505，用于固定钢丝绳54。

如图1、图2、图8所示，所述滑轮组52包括滑轮支架521、滑轮架522、滑轮523、轮轴524，两个滑轮架522分别固定在滑轮支架521上方，滑轮523通过轮轴524装配在滑轮架522上，钢丝绳54绕在滑轮523上。

本发明通过上述的一种放置大中型平行光管的多自由度调整支撑装置9，实现平行光管的平行光精确找准目标方法：

(1)、实验过程中，实验人员设定好平行光的目标位置后，将平行光管6置于升降装置5的平行光管支承平台53上，通过底座1下方设有四个脚轮12，实验人员可以方便的把上述的多自由度调整支撑装置9推到大致的工作范围，进行上述多自由度调整支撑装置9的调整；

(2)、首先，调整水平位置，手持水平滑动装置2的第一手轮24上的第一手柄25转动，带动丝杠27转动，使得丝杠轴座26沿着丝杠27水平移动，同时固定于丝杠27上方的水平滑台21在水平导轨28上随丝杠轴座26相应移动，水平滑台21以上的卧式回转装置3、立式回转装置4、升降装置5也随之移动，观察平行光管6位置调整至目标位置的水平对应位置即可；

(3)、其次，调整俯视平面上的旋转，手持卧式回转装置3的第二手轮34上的第二手柄35转动，带动固定于水平滑台21上方的卧式回转台31内部的第二涡杆(图未视出)转动，传递给第二涡轮(图未视出)转动，使得卧式回转台31在俯视平面上旋转，设于卧式回转台31上方的立式回转装置4和升降装置5会随之转动，平行光管6也会随之转动，调整至所需位置即可；

(4)、再次，调整平行光管的俯仰，手持立式回转装置4的第三手轮44上的第三手柄45转动，带动固定于卧式回转台31上方的旋转台座42内部的第三涡杆(图未视出)转动，传递给第三涡轮(图未视出)转动，使得立式回转台41转动，同时固定于立式回转台41上的升降装置5也会随之在竖直面上转动，实现平行光管6的俯仰角度的调整，观察平行光调整至所需位置即可；

(5)最后，调整调整平行光管的位置高度，先粗调，后精调；

粗调，实验人员松开两个锁紧螺钉51后，手持手把57，上下牵引，使升降微调机构56及夹持在光管平台531上的平行光管6上下移动，观察平行光管移动至目标位置的竖直方向的大致位置，并且拧紧两个锁紧螺钉51使其位置固定，然后精调；

精调，手持手把57转动，带动微调丝杠565转动，同时微调丝杠565顺着微调丝母564在竖直方向上移动，设于其上的光管平台531也随之移动。可以实现平行光管6上下位置的精确调整，观察平行光调整至目标位置即可；

通过以上各自由度的调整，可使平行光管的平行光精确找准目标。

所述的第(2)步，水平滑台21在水平导轨28的三角导轨281和方形导轨282上随丝杠轴座26相应移动，在三角导轨281和方形导轨282上设有四个限位销29，水平滑台21的水平移动范围被限制在两个限位销29之间。

所述的第(3)步，当固定在旋转台座42上的卧式回转台限位块36碰触到卧式限位柱37时，阻止卧式回转台31继续转动，是卧式回转台31在俯视平面上的旋转极限位置。

所述的第(4)步，当立式回转台41转动到一定角度时，立式回转台限位块46底边与卧式回转台31接触，阻止立式回转台41继续转动，是立式回转台41极限位置，是限制平行光管6俯仰的极限角度。

所述的第(5)步，粗调过程中，当手持手把57，上下牵引到一定位置时，升降微调机构56与升降上限位柱553、升降下限位柱553接触，阻止升降微调机构56及夹持在光管平台531上的平行光管6上下移动，是升降的极限位置。

本发明提供的多自由度调整支撑装置，克服了大型平行光管在标定、检测及提供有限距离的目标过程中传统装调过程的复杂操作，该调整支撑装置适用于大中型平行光管的多自由度调整，可以灵活地实现大中型平行光管线性运动、有限角度的旋转以及俯仰的多自由度调整变化，尤其可以轻松实现竖直方向的大行程快速升降与精确找准，且该装置易于拆装与投送，方便移动。

Claims (5)

1.一种通过多自由度调整支撑装置实现精确找准目标方法，其特征在于：本方法涉及的设备是多自由度调整支撑装置，包括底座、水平滑动装置、卧式回转装置、立式回转装置、升降装置；水平滑动装置固定在底座上，卧式回转装置的回转台座固定在水平滑动装置的水平滑台上，立式回转装置的旋转台座固定在卧式回转装置的卧式回转台上；升降装置包括配重、滑轮组、平行光管支承平台、钢丝绳、立柱导轨、升降微调机构、手持手把、锁紧螺钉，立柱导轨固定在立式回转装置的立式回转台上，滑轮组固定在立柱导轨的顶部，配重与升降微调机构分别设在立柱导轨两侧，钢丝绳绕在滑轮组上，一端固定在升降微调机构，另一端固定在配重上，平行光管支承平台固定在升降微调机构上，手持手把和锁紧螺钉固定在升降微调机构上，实现的步骤是：

(1)、实验过程中，实验人员设定好平行光的目标位置后，将平行光管置于升降装置的平行光管支承平台上，通过底座下方设有四个脚轮，实验人员可以把上述的多自由度调整支撑装置推到大致的工作范围，进行多自由度调整支撑装置的调整；

(2)、首先，调整水平位置，通过水平滑动装置使固定于水平滑台上的卧式回转装置、立式回转装置、升降装置进行水平之移动，观察平行光管位置调整至目标位置的水平对应位置即可；

(3)、其次，调整俯视平面上的旋转，通过卧式回转装置使固定于卧式回转台上的立式回转装置和升降装置会随之转动，平行光管也会随之转动，调整至所需位置即可；

(4)、再次，调整平行光管的俯仰，通过立式回转装置使固定于立式回转台上的升降装置也会随之在竖直面上转动，实现平行光管的俯仰角度的调整，观察平行光调整至所需位置即可；

(5)最后，调整平行光管的位置高度，先粗调，后精调；

粗调，实验人员松开两个锁紧螺钉后，手持手把，上下牵引，使升降微调机构及夹持在光管平台上的平行光管上下移动，观察平行光管移动至目标位置的竖直方向的大致位置，并且拧紧两个锁紧螺钉使其位置固定，然后精调；

精调，手持手把转动，带动升降微调机构的微调丝杠转动，同时微调丝杠顺着微调丝母在竖直方向上移动，设于其上的光管平台也随之移动，可以实现平行光管上下位置的精确调整，观察平行光调整至目标位置即可；

通过以上各自由度的调整，可使平行光管的平行光精确找准目标。

2.如权利要求1所述的一种通过多自由度调整支撑装置实现精确找准目标方法，其特征在于：所述的第(2)步，水平滑台在水平导轨的三角导轨和方形导轨上随丝杠轴座相应移动，在三角导轨和方形导轨上设有四个限位销，水平滑台的水平移动范围被限制在两个限位销之间。

3.如权利要求1所述的一种通过多自由度调整支撑装置实现精确找准目标方法，其特征在于：所述的第(3)步，当固定在旋转台座上的卧式回转台限位块碰触到卧式限位柱时，阻止卧式回转台继续转动，此时卧式回转台所处的位置是卧式回转台在俯视平面上的旋转极限位置。

4.如权利要求1所述的一种通过多自由度调整支撑装置实现精确找准目标方法，其特征在于：所述的第(4)步，当立式回转台转动到一定角度时，立式回转台限位块底边与卧式回转台接触，阻止立式回转台继续转动，此时立式回转台所处的位置是立式回转台极限位置，此时立式回转台转动的角度是限制平行光管俯仰的极限角度。

5.如权利要求1所述的一种通过多自由度调整支撑装置实现精确找准目标方法，其特征在于：所述的第(5)步，粗调过程中，当手持手把，上下牵引到一定位置时，升降微调机构与升降上限位柱、升降下限位柱接触，阻止升降微调机构及夹持在光管平台上的平行光管上下移动，此时升降微调机构所处的位置是升降的极限位置。