CN104102228B - 一种双轴旋转角度同步精密调节装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及激光技术领域，尤其涉及一种双轴旋转角度同步精密调节装置，其包括调节架支架、左独立调节架、右独立调节架和联合调节架。其中，调节架支架为整个装置提供支撑，并封装整个装置。左、右独立调节架固定在轴上，可以单独旋转，分别调节其旋转角度，也可以通过轴旋转，带动整个调节架旋转角度。联合调节架通过丝绳，轴之间的连接，可以同时相同或相反方向转动整个左、右独立调节架，精确实现两独立调节架同时、同向或反向调节。本发明采用联合调节架实现角度同步精密调节，先单独分别调节独立调节架，使其角度实现某一状态，之后只需调节联合调节架，即可精确实现角度同步精密调节。调节过程操作简单，调节同步，精度高。

Description

一种双轴旋转角度同步精密调节装置

技术领域

本发明涉及激光技术领域，尤其涉及一种双轴旋转角度同步精密调节装置。

背景技术

在光学应用领域，激光经过某些介质时，激光指向性会发生改变，会影响激光后续光路，不利于激光的应用。尤其体现在激光调谐非线性频率变换过程中，激光波长的改变会导致光在介质中的折射率改变，从而导致激光光路改变，如果没有激光指向补偿，难以实现其精密应用。为实现调谐激光非线性频率变换过程中指向补偿，本领域专业人员采用的主要方法是利用两块切割角度相同、长度相同的同一非线性晶体相反方向放置，激光指向在第一块晶体漂移一定角度后，在第二块晶体反向漂移相同角度，使其实现指向漂移补偿。实现激光指向漂移补偿，在波长调谐频率变换过程中保证输出光路不变，对于组合调谐具有重要意义。然而目前为止，采用技术都是相反方向分别独立调节两晶体介质角度，使其在波长调谐过程实现激光指向漂移补偿。分别调节技术复杂，调节过程不同步，实际操作困难，不易实现高精度激光指向漂移补偿。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明主要解决角度同步精密调节问题，解决了介质相同或相反方向旋转角度过程中双介质调节不同步，分别调节技术复杂，实际操作困难，不易实现高精度角度调节等问题，保证了双轴调节过程同步，操作简单，调节精度高，此外，本发明解决了在激光传输过程中，通过双轴或多轴同步调节，实现激光光路同步调节不同倍数的角度，实现激光在传输中不同应用。

本装置提供一种双轴旋转实现角度同步精密调节装置，保证高精度角度调节。该装置先分别实现单轴高精度角度旋转调节，达到良好状态以后，通过联合调节，实现同步高精度双轴同向或反向角度旋转调节。调节精度高，操作简单，易行，可应用于光学等精密仪器。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种双轴旋转角度同步精密调节装置，包括调节架支架、左独立调节架和右独立调节架，还包括联合调节架，其中，调节架支架为整个装置提供支撑，联合调节架、左独立调节架和右独立调节架都安装在调节架支架上；联合调节架分别与左独立调节架和右独立调节架连接；

所述联合调节架包括：左上联合圆形转台、右上联合圆形转台、右下联合圆形转台、左下联合圆形转台、轴一、轴二、轴三、上丝绳和下丝绳，其中，左上联合圆形转台安装在轴一上，下端连接左独立调节架，另外，左上联合圆形转台通过上丝绳与右上联合圆形转台连接，右上联合圆形转台通过轴二与右下联合圆形转台连接，右下联合圆形转台通过下丝绳与左下联合圆形转台连接，左下联合圆形转台通过轴三与右独立调节架连接；

优选地，所述的上丝绳为顺序或交叉缠绕连接所述左上联合圆形转台与所述右上联合圆形转台，所述的下丝绳为顺序或交叉缠绕连接所述右下联合圆形转台与所述左下联合圆形转台；所述上、下丝绳顺序或者交叉缠绕能够同步同向或反向旋转左、右独立调节架角度。

优选地，左上联合圆形转台、左下联合圆形转台、右上联合圆形转台和右下联合圆形转台四个圆形转台之间的直径按比例设定，以使左、右独立调节架同步调节设定倍数的角度。

优选地，所述装置还包括介质槽，所述介质槽包括分别固定在左、右独立转台上左介质槽和右介质槽，所述介质槽上设有介质限位固定台，以精确限定固定介质位置。

优选地，所述的左独立调节架与所述右独立调节架上都设有独立圆形转台，所述独立圆形转台的轴心处均开有槽，用于限位、固定介质槽，所述独立圆形转台固定有螺纹旋钮，所述螺纹旋钮推动所述独立圆形转台旋转。

优选地，所述介质可以为光学中的非线性晶体，利用双晶体在非线性频率变换过程中，实现走离和折射偏移补偿；也可以为其他光学材料，利用双介质，实现光传输过程中折射偏移补偿；还可以为光学棱镜或反射镜，实现光特定角度同步调节等作用。

优选地，所述上丝绳与所述下丝绳除长度外完全相同。

优选地，所述的左上联合圆形转台、所述的左下联合圆形转台、所述的右上联合圆形转台和所述的右下联合圆形转台均安装有同轴固定环，且圆形转台的两端有凸沿。

优选地，所述左上联合圆形转台、轴一、左独立调节架轴心和左介质槽的介质限位中心同轴心；所述右上联合圆形转台、轴二、右下联合圆形转台同轴心；所述左下联合圆形转台、轴三、右独立调节架轴心和右介质槽的限位中心同轴心；轴一、轴二和轴三均相互平行。

优选地，所述螺丝与螺帽之间，螺帽与支架之间，轴、轴承与支架之间均为紧配合。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：利用本装置双轴旋转可实现角度同步同向或反向精密调节，并且可实现不同比例角度旋转，调节精度高，调节过程简单，在调节独立调节架中独立圆形转台角度后，无需再单独调节两独立圆形转台角度，只需调节联合调节旋钮，即可实现双介质同步精确旋转设定比例角度，在光学领域有很大的应用。该发明操作简单，调节过程同步，调节精度高。

附图说明

图1是本发明实施例的双轴旋转角度同步精密调节装置的系统结构示意图；

图2是本发明实施例的双轴旋转角度同步精密调节装置的调节架支架结构示意图；

图3是本发明实施例的双轴旋转角度同步精密调节装置的左独立调节架结构示意图；

图4是本发明实施例的双轴旋转角度同步精密调节装置的右独立调节架结构示意图；

图5是本发明实施例的双轴旋转角度同步精密调节装置的联合调节架结构示意图；

图6是本发明实施例的双轴旋转角度同步精密调节装置的结构示意图；

图7是本发明实施例的双轴旋转角度同步精密调节装置的结构示意图。

其中，1：调节架支架；2：左独立调节架；3：右独立调节架；4：联合调节架；1‐1：上层框架外罩；1‐2：中层腔体室；1‐3：底座；2‐1：左独立圆形转台；2‐2：左外壳；2‐3：左柄；2‐4：左螺纹旋钮；2‐5：左介质槽；3‐1：右独立圆形转台；3‐2：右外壳；3‐3：右柄；3‐4：右螺纹旋钮；3‐5：右介质槽；4‐1:左上联合圆形转台；4‐2：右上联合圆形转台；4‐3：右下联合圆形转台；4‐4：左下联合圆形转台；4‐5：调节旋钮；4‐6：调节杆；4‐7：上丝绳；4‐8：下丝绳；4‐9：弹簧；4‐10：轴一；4‐11：轴二；4‐12：轴三；4‐13：固定环。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、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。

在本发明的描述中，需要说明的是，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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一；本实施例记载一种双轴旋转角度同步精密调节装置，可同步调节双轴角度，实现高精度角度调控，调节简单，操作易行。

如图1‐5所示，本发明主要包括四个部分，即：调节架支架1、左独立调节架2、右独立调节架3和联合调节架4。

在本实施例中，调节架支架1上层安装联合调节架中的左上联合圆形转台4-1、右上联合圆形转台4-2以及调节旋钮4-5，调节杆4-6。

调节架支架1中部安装中层腔体室1-2，中层腔体室1-2里安装左独立调节架2和右独立调节架3。

调节架支架1下部安装联合调节架右下联合圆形转台4-3、左下圆联合形转台4-4。

需要说明的是，调节架支架1不一定为三层结构，只要能把各部分有机的组合在一起就可以。

左独立调节架2包括：左独立圆形转台2‐1，左介质槽2‐5。左独立圆形转台固定在轴一4‐10上，可由轴一4‐10带动，从而转动整个左独立调节架转动。

右独立调节架3包括：右独立圆形转台3‐1，左介质槽3‐5。右独立圆形转台固定在轴一4‐12上，可由轴一4‐12带动，从而转动整个右独立调节架转动。

联合调节架4包括：左上联合圆形转台4‐1、右上联合圆形转台4‐2、右下联合圆形转台4‐3、左下联合圆形转台4‐4、轴一4‐10、轴二4‐11、轴三4‐12、上丝绳4‐7和下丝绳4‐8，联合调节旋钮4‐5与联合调节杆4‐6。其中，左上联合圆形转台4‐1安装在轴一4‐10上，轴一4‐10下端连接左独立圆形转台2‐1，轴一4‐10上端连接调节杆4‐6，另外，左上联合圆形转台通过上丝绳4‐7与右上联合圆形转台4‐2连接，右上联合圆形转台4‐2通过轴二4‐11与右下联合圆形转台4‐3连接，右下联合圆形转台4‐3通过下丝绳4‐8与左下联合圆形转台4‐4连接，左下联合圆形转台4‐4通过轴三4‐12与右独立圆形转台2‐2连接。

联合圆形转台通过轴承，紧配合安装在支架上；调节旋钮4‐5紧配合安装在支架上，调节过程无回程差，无摇晃；上、下丝绳不可伸长，下丝绳一端一端固定在联合圆形转台上，另一端固定在弹簧上，弹簧固定在调节支架上。

整个联合调节架4通过旋转调节旋钮4-5带动调节杆4-6转动，并带动轴一4-10转动，通过轴一带动左独立调节架2转动，同时左上圆形转台4-1通过上丝绳4-7带动右上圆形转台4-2同时转动，右上圆形转台4-2通过轴二4-11带动右下圆形转台4-3转动，右下圆形转台4-3通过下丝绳4-8带动左下圆形转台4-4转动，左下圆形转台4-4通过轴三4-12，带动右独立调节架3转动，实现同时转动功能。

在联合调节过程中，左右独立调节架的圆形转台外壳支架均与左右独立圆形转台相对固定不动，且固定在轴上，通过轴可以带动外壳支架转动，从而带动独立圆形转台转动。从而完成双介质同时反向转动。

其中，左上联合圆形转台4-1与轴一4-10、左独立调节架2轴心、左介质槽2-5的介质限位中心同轴心，右上联合圆形转台4-2与轴二4-11、右下联合圆形转台4-3同轴心，左下联合圆形转台4-4与轴三4-12、右独立调节架3轴心、右介质槽3-5的介质限位中心同轴心，轴一、轴二和轴三相互平行。

其中，左上圆形转台(4-1)、右上圆形转台(4-2)、右下圆形转台(4-3)和左下圆形转台(4-4)两端均有凸沿，且圆形转台外均固定有同轴固定环(4-13)，可以调节同轴固定环在圆形转台的相对位置限定丝绳缠绕间距，将丝绳限定在指定的范围内缠绕，保证不同的圆形转台上丝绳缠绕过程中不会有较大缠绕间距差异。

其中，所述的调节旋钮的螺丝固定稳定，调节过程中位置可控，无回程差，无滑丝，无摇晃，调节旋钮螺丝与螺帽之间，螺帽与支架之间，轴、轴承与支架之间均为紧配合；丝绳不可伸长，无折痕；固定在左下圆形转台4-4上的弹簧4-9有合适的回旋力，轴在转动过程中，轴严格垂直于支架；

实施例二，如图1‐5所示；本实施例记载一种双轴旋转角度同步精密调节装置，具体为在光学非线性频率变换，实现波长调谐二次谐波过程中，激光经过非线性晶体产生走离与折射，采用该装置实现双晶体走离补偿与折射偏移补偿，可同步调节双晶体角度，实现高精度角度调控，高精度走离补偿与折射偏移补偿。实现其结构与实施例一记载的技术方案基本相似，区别在于：

在本实施例中，调节架支架1为三层一体的框架结构，调节架支架包括：框架外罩1‐1、中层腔体室1‐2、底座1‐3。

调节架支架1上层框架外罩1-1，保护上层框架调节状态，通过台阶嵌入安装，可直接取下，使用方便。

调节架支架1中层为中层腔体室1-2，腔体室内安放有干燥剂，中层腔体室1-2正面有腔体室密封板，通过下沉台阶嵌入中层腔体室1-2正面框架，保持中层腔体室1-2内干燥净洁的环境，并保持中层腔体室1-2内的调节状态。左独立调节架2除包括左独立圆形转台2‐1，左介质槽2‐5外，还包括左圆形转台外壳支架2‐2，左柄2‐3，左螺纹旋钮2‐4。

左圆形转台(2‐1)轴心处开有凹槽，用于限位、固定介质槽，左介质槽2‐5倒立安装固定在凹槽上，左柄2‐3安装在左独立圆形转台2‐1上，左独立圆形转台外固定有左外壳支架2‐2，左螺纹旋钮2‐4固定在左圆形转台外壳支架上，通过旋转螺纹旋钮，带动独立圆形转台转动，从而单独调节角度。

具体为：在左独立调节架2中，左独立圆形转台2-1为水平旋转，在左独立圆形转台2-1上开有凹形槽口，用于限位、固定槽，凹槽限位精确，左介质槽稳定倒立地固定在左独立圆形转台2-1凹槽上，并保证晶体槽2-5介质定位中心与圆形转台2-1中心同轴，介质槽高精度定位，介质通过介质槽精确固定在凹形槽上。左独立圆形转台2-1安装有左柄2-3，左独立圆形转台2-1外有左外壳支架2-2，左螺纹旋钮2-4固定在左外壳支架2-2上，通过左螺纹旋钮2-4带动左柄2-3转动，单独调节左独立圆形转台2-1角度，左螺纹旋钮2-4安装稳定，在转动调节过程中，位置可控，无晃动，无回程差，介质槽定位固定无摇晃。

左独立调节架2倒立安装在轴一4-10上，轴一4-10穿过调节架支架1上中层隔板，垂直固定在调节架支架1上层框架上，轴一4-10上端固定联合调节架4左上联合圆形转台4-1。

右独立调节架3包括：右独立圆形转台3‐1，右圆形转台外壳支架3‐2，右柄3‐3，右螺纹旋钮3‐4，右介质槽3‐5。

右圆形转台(3‐1)轴心处开有凹槽，用于限位、固定介质槽，右介质槽3‐5正立安装固定在凹槽上，右柄3‐3安装在右独立圆形转台3‐1上，右独立圆形转台3‐1外固定有右圆形转台外壳支架，右螺纹旋钮3‐4固定在右圆形转台外壳支架上，通过旋转螺纹旋钮，带动独立圆形转台转动，从而单独调节介质角度。右圆形转台外壳支架正立固定在轴三4‐12上，可由轴三4‐12带动，从而转动整个右独立调节架转动。

具体为：在右独立调节架3中，右独立圆形转台3-1为水平旋转，在右独立圆形转台3-1上开有凹形槽口，凹槽限位精确，右介质槽3-5稳定正立地固定在左独立圆形转台3-1凹槽上，并保证介质槽3-5介质定位中心与圆形转台3-1中心同轴，介质槽高精度定位，介质通过介质槽精确固定在凹形槽上。右独立圆形转台3-1安装右柄3-3，右独立圆形转台3-1外有右外壳支架3-2，右螺纹旋钮3-4固定在右外壳支架上，通过右螺纹旋钮3-4带动右柄3-3转动，单独调节右独立圆形转台3-1角度，右螺纹旋钮3-4安装稳定，在转动调节过程中，位置可控，无晃动，无回程差。

右独立调节架3正立安装在轴三4-12上，轴三4-12穿过调节架支架1中下层隔板，垂直固定在调节架支架1下层框架上，轴三4-12下端固定联合调节架4左下联合圆形转台4-4。

其中，左、右两个独立圆形转台大小相同，分别正立、倒立放置，在空间上下错开，减小两个圆形转台中介质槽中晶体固定位置的空间距离。

优选的实施方式为，两介质槽中心保持空间距离。同时保证在左独立调节架2和右独立调节架3转动过程中安装的左介质槽2-5与右介质槽3-5不碰撞。

其中，联合调节架4上丝绳4‐7为同向连接所述左上圆形转台4‐1与右上圆形转台4‐2，下丝绳4‐8为交叉缠绕连接所述右下圆形转台4‐3与所述左下圆形转台4‐4。

其中，上丝绳4-7与下丝绳4-8除长度外其它参数完全相同。伸长量小，无折叠。

通过调节旋钮4-5顶动调节杆4-6旋转，调节旋转角度。保证螺丝在转动过程中调节精度小于晶体倍频接受角度。

其中上丝绳4-7为同向缠绕左、右上联合圆形转台，下丝绳4-8为交叉缠绕左、右下联合圆形转台，实现同时反向转动相同角度功能。其中，左上圆形转台4-1与左下圆形转台4-4完全相同，即为双胞胎结构，具有同轴相同大小，右上圆形转台4-2与右下圆形转台4-3也完全相同，为双胞胎结构，具有同轴相同大小。

实施例三；如图6所示，本实施例记载一种双轴旋转角度同步精密调节装置，具体可以应用在光传输过程，在光通过介质时发生折射偏移时，利用双介质实现光偏移补偿，实现其结构与实施例一记载的技术方案基本相似，区别在于：左、右两个上联合圆形转台按比例3:2设计，左独立调节架2和右独立调节架3中的圆形转台上下可以为同向放置，也可以正反倒立放置，介质槽中安装折射率相近的介质，实现折射偏离补偿。

实施例四；如图7所示，本实施例记载一种利用双轴旋转实现角度同步精密调节装置，具体可以应用在光传输过程，改变光的传输方向。利用光学棱镜或者反射镜，固定在介质槽上，可以通过该装置，实现光路调节。实现其结构与实施例一记载的技术方案基本相似，区别在于：联合调节架左上圆形转台与左下圆形转台可以按照比例设定，使光路按照设定比例角度旋转，左右两个圆形转台上下可以同向，也可以上下倒向放置；联合调节架4为多轴结构，安装三独立转台结构，可以联合同时调节三个转台旋转，转台直径大小按比例6:3:2设计，介质槽中介质可以为双色镜，实现三束光路同时按照不同旋转比例1:2:3角度旋转。

在上述实施方式中，螺丝与螺帽之间，螺帽与支架之间，轴、轴承与支架之间均为紧配合，这样才能保证各部分之间稳定，无回程差，无滑丝，螺丝螺纹间距密集；丝绳除长短外，完全相同，下丝绳一端固定在联合圆形转台上，另一端通过弹簧固定在支架上，保证丝绳具有张力与力矩，保证圆形转台在力矩平衡状态中旋转；轴，轴承垂直于支架，在轴旋转过程中，不摇晃；圆形转台稳定固定在轴上，不摇晃，且圆形转台水平，在转动无垂直方向角度偏移。

本发明装置中两个独立调节架可以独立精确调节两个介质角度。单独调节独立调节架，分别调节两独立调节架中圆形转台角度达到合适状态，在以后过程中无需再单独调节独立调节架，只需调节联合调节架4的调节旋钮，即可精确实现双介质同时同向或反向转动设定比例角度功能。

采用以上技术方案，实施例可实现高精度角度调控，调控精度可实现高于50秒。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种双轴旋转角度同步精密调节装置，包括调节架支架(1)、左独立调节架(2)和右独立调节架(3)，其特征在于，还包括联合调节架(4)，其中，调节架支架(1)为整个装置提供支撑，联合调节架(4)、左独立调节架(2)和右独立调节架(3)都安装在调节架支架(1)上；联合调节架(4)分别与左独立调节架(2)和右独立调节架(3)连接；

所述联合调节架(4)包括：左上联合圆形转台(4-1)、右上联合圆形转台(4-2)、右下联合圆形转台(4-3)、左下联合圆形转台(4-4)、轴一(4-10)、轴二(4-11)、轴三(4-12)、上丝绳(4-7)和下丝绳(4-8)，其中，左上联合圆形转台(4-1)安装在轴一(4-10)上，下端连接左独立调节架(2)，另外，左上联合圆形转台(4-1)通过上丝绳(4-7)与右上联合圆形转台(4-2)连接，右上联合圆形转台(4-2)通过轴二(4-11)与右下联合圆形转台(4-3)连接，右下联合圆形转台(4-3)通过下丝绳(4-8)与左下联合圆形转台(4-4)连接，左下联合圆形转台(4-4)通过轴三(4-12)与右独立调节架(3)连接；

所述装置还包括介质槽，所述介质槽包括分别固定在左、右独立转台上左介质槽(2-5)和右介质槽(3-5)，所述介质槽上设有介质限位固定台，以精确限定固定介质位置；

所述的左独立调节架(2)与所述右独立调节架(3)上都设有独立圆形转台，所述独立圆形转台的轴心处均开有槽，用于限位、固定介质槽，所述独立圆形转台固定有螺纹旋钮，所述螺纹旋钮推动所述独立圆形转台旋转；

所述左上联合圆形转台(4-1)、轴一(4-10)、左独立调节架(2)轴心和左介质槽(2-5)的介质限位中心同轴心；所述右上联合圆形转台(4-2)、轴二(4-11)、右下联合圆形转台(4-3)同轴心；所述左下联合圆形转台(4-4)、轴三(4-12)、右独立调节架(3)轴心和右介质槽(3-5)的限位中心同轴心；轴一、轴二和轴三均相互平行。

2.根据权利要求1所述的双轴旋转角度同步精密调节装置，其特征在于，所述的上丝绳(4-7)为顺序或交叉缠绕连接所述左上联合圆形转台(4-1)与所述右上联合圆形转台(4-2)，所述的下丝绳(4-8)为顺序或交叉缠绕连接所述右下联合圆形转台(4-3)与所述左下联合圆形转台(4-4)；所述上、下丝绳顺序或者交叉缠绕能够同步同向或反向旋转左、右独立调节架角度。

3.根据权利要求1所述的双轴旋转角度同步精密调节装置，其特征在于，左上联合圆形转台(4-1)、左下联合圆形转台(4-4)、右上联合圆形转台(4-2)和右下联合圆形转台(4-3)四个圆形转台之间的直径按比例设定，以使左、右独立调节架同步调节设定倍数的角度。

4.根据权利要求1所述的双轴旋转角度同步精密调节装置，其特征在于，所述介质为光学中的非线性晶体，利用双晶体在非线性频率变换过程中，实现走离和折射偏移补偿；或者所述介质为光学棱镜或反射镜，实现光特定角度同步调节作用。

5.根据权利要求2所述的双轴旋转角度同步精密调节装置，其特征在于，所述上丝绳(4-7)与所述下丝绳(4-8)除长度外完全相同。

6.根据权利要求1所述的双轴旋转角度同步精密调节装置，其特征在于，所述的左上联合圆形转台(4-1)、所述的左下联合圆形转台(4-4)、所述的右上联合圆形转台(4-2)和所述的右下联合圆形转台(4-3)均安装有同轴固定环(4-13)，且圆形转台的两端有凸沿。

7.根据权利要求1所述的双轴旋转角度同步精密调节装置，其特征在于，螺丝与螺帽之间，螺帽与支架之间，轴、轴承与支架之间均为紧配合。