CN106124171A - 用于大口径光学元件光学性能检测的三维平台 - Google Patents

用于大口径光学元件光学性能检测的三维平台 Download PDF

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Abstract

一种用于大口径光学元件光学性能检测的三维平台,包括水平移动(X轴)部分、竖直移动(Z轴)部分和水平旋转(C轴)部分。提出了一种针对不同尺寸光学元件可灵活装夹，并满足多种光学性能检测的平台设计方案。通过对机床的结构的合理布局，在最大限度预留多种光学性能检测所需要三维空间的同时，也解决了常规机械平台在光学检测领域通用性差的问题。

Description

用于大口径光学元件光学性能检测的三维平台
技术领域
本发明涉及光学检测，特别是一种用于大口径光学元件性能检测的三维平台。
背景技术
现有的光学检测平台，一般由支撑框架；支撑框架底部的底座；在支撑框架底部固定设置的光学检测主机以及光学检测主机上方设置的光学检测件。能够对位于支撑框架上的时间的空间位置进行精确、方便调节的功能。但是检测空间有限，无法安装各种类型的光电探测器，无法实现多种检测手段于一个平台，更不能在检测过程中保持平台的稳定性。平台的用途单一，无法对大尺寸样品进行检测。
三维平台采用了双柱式龙门结构的整体布局，(在什么地方安装)可以安装各种类型的光电探测器，实现多种光学性能的检测，如透射率、反射率、吸收率和散射等；也可以应用于无切削力的激光加工领域，如激光打标，激光焊接，激光热处理，激光表面感性等。采用吸震，减震的材料最为主体的支撑结构，不仅可以保证平台在运行过程中的平稳还大幅度的减轻了机床稳定构件的重量。水平驱动件上也可以放置可更换的夹具，夹持不同口径的样品，最大可以夹持600*400的大口径样品。
发明内容
本发明的目的在于为光学检测提供一种用于大口径光学元件性能检测的三维平台，样品在检测区域内可以任意调整的三维运动平台，并且在机床运动时可以保证检测光束的光学特性不变。机床构思的出发点：为保证检测光源光束光学特性稳定，旋转台圆心的轴面与检测样品的检测面重合；机床负载光学元件做轨迹运动；充分利用光学元件的特点，降低机床整体重量和高度，使检测光源的光轴略高于整个机床，给需要安装的检测装置提供大于 180°的三维空间。
三维平台的整体布局采用双柱式龙门结构，竖直移动Z轴托举水平移动X轴的方式，使光学元件的检测点(即检测光源的光轴高度)高于机床的最高点，预留了大于180°的三维空间。
本发明的技术解决方案如下：
一种用于大口径光学元件光学性能检测的三维平台，包括水平旋转部分C轴、竖直移动部分Z轴和水平移动平台X轴；
所述的水平旋转部分C轴，自下而上由回转底座和旋转台叠加组成，所述的旋转台安装于所述的回转底座之上，通过所述回转底座内部的电机带动齿轮齿条传动，进而带动所述的旋转台以及旋转台上面的结构部件旋转；
所述的水平移动平台X轴包括水平载物台、供大口径光学元件放置的X轴基台和两根水平导轨构成，两根所述的水平导轨平行固定在所述的水平载物台上的前后沿，所述的X轴基台固定在所述的水平载物台上，且位于两根水平导轨之间；
所述的竖直移动部分Z轴，呈左右对称结构，包括二个竖直移动机构和一个Z轴基台，所述的Z轴基台竖直固定在所述的旋转台上，两个竖直移动机构分别固定在该Z轴基台的两侧边，所述的竖直移动机构由水平连接板、配重块、竖直侧面导轨、四个滑轮、竖直驱动电机、竖直丝杠和竖直导轨组成，所述的竖直侧面导轨固定在所述Z轴基台的侧面，所述的竖直导轨固定在所述Z轴基台正面外侧，且底端通过竖直驱动电机下面凹槽中的螺钉与旋转台相连，所述的竖直丝杠固定在所述Z轴基台的正面，且位于该竖直导轨的外侧，所述竖直电机与所述竖直丝杠末端相连接，竖直电机带动竖直丝杠旋转，所述的滑轮安装于所述Z轴基台上端的左右两边，所述的水平载物台的外侧面与所述的水平连接板固定连接。
采用消震性较好的铸铁作为回转底座的基材；根据机床负载和运动的需求，回转底座最大幅度掏空、减薄、减重，以便轻型化；选用高精度、大口径平面轴承作为旋转传动，确保回转底座旋转定位时的平面度的精准性；为了轻量化的同时保证了机床稳定性，将大理石作为基材运用于旋转台和回转底座。
所述的水平载物台和回转底座的材料均采用了大理石。其物理性能稳定，组织缜密，受撞击只是晶粒脱落不会产生变形，表面不起毛边，不影响其平面精度，材质稳定，吸水率低，线膨胀系数小，能够保证长期不变形，能够保证整个机床的稳定性。
所述的竖直移动部分采用双柱式龙门结构，其结构利用了大理石耐压的特性，每侧承重部件采用“L”形布局，将立柱正面所受拉力，转换成侧向的挤压力。并由所述的水平连接板、配重块、竖直与侧面传动部件、Z轴基台、竖直驱动电机组成。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
针对光学检测这一特定用途研发的机械运动平台。首先，确保平台可以经行不同类型的光学检测，尤其是可以对大口径样品进行检测，其中充分考虑了激光器、导光系统、待测样品、运动方式的各自特征以及检测要求；其次，处理好了在解决机床本身量轻化的同时，所带来的机床床身不易稳定的问题。根据实际测量的结果，光学元件在机床上运动时，光学元件检测面的振动量小于5um，满足检测要求；最后，在机床结构的设计中，根据光轴高度，机床最高点低于光轴高度，有效避免了机床本身对检测光的干扰，同时解决了多款检测装置同时安装所需的空间问题。
附图说明
图1是本发明用于大口径光学元件光学性能检测的三维平台的等轴视图。
图2是本发明用于大口径光学元件光学性能检测的三维平台的正视图。
图3是本发明中竖直移动部分Z轴的结构示意图。
图4是本发明中竖直移动部分Z轴的局部图。
图中：1－回转底座、2－旋转台、3－水平载物台、4－X轴基台、5－水平导轨、6－水平连接板、7－配重块、8－竖直侧面导轨、9－滑轮、10－Z轴基台、11－竖直驱动电机、12－竖直丝杠、13－竖直导轨。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制发明的保护范围。
请参阅图1光学检测三维平台的等轴视图和图2光学检测三维平台的正视图。由图可见，本发明光学检测三维平台，由水平移动部分X轴、竖直移动部分Z轴和水平旋转部分C轴组成。
所述的回转底座1位于最底部，回转底座1内部包含运动驱动机构，所述的旋转台2安装于所述的回转底座1之上，通过所述回转底座1内部的运动驱动机构致使所述的旋转台2以及旋转台2上面的结构部件旋转起来。
所述的竖直移动部分呈左右对称结构，Z轴基台10安装固定在所述的旋转台2上，所述的两个竖直侧面导轨8分别安装于所述Z轴基台10的两个侧面，所述的两个竖直导轨13分别安装于所述Z轴基台10前面的左右两边，所述的竖直丝杠12安装于所述Z轴基台10前面的左右两边，且位于所述竖直导轨13的外侧，所述竖直驱动电机11与所述竖直丝杠12末端相连接，可带动竖直丝杠12旋转。竖直丝杠12、竖直侧面导轨8以及竖直导轨13均与所述水平连接板6连接起来，达到连接竖直移动部分Z轴与水平移动部分X轴的效果。把所述的两个滑轮9分别安装于所述Z轴基台(10)上端的左右两边，而所述的配重块7通过所述的滑轮9与水平移动部分X轴中所述的水平载物台3下面连接起来构成平衡系统。
水平移动部分X轴中所述的水平载物台3通过所述的水平连接板6与竖直移动部分Z轴中所述竖直丝杠12、竖直侧面导轨8以及竖直导轨13连接起来。从俯视角度来看，所述的X轴基台4位于所述的水平载物台3中,所述的两根水平导轨5平行安装于所述的水平载物台3上，从正面来看，一根靠近所述水平载物台3的前端，即X轴基台4的前面，一根靠近所述水平载物台3的后端，即X轴基台4的后面、水平连接板6的前面。
最后把待测样品以及相关的光学检测夹具安装于所述水平载物台3上后便可进行检测工作。

Claims (1)

1.一种用于大口径光学元件光学性能检测的三维平台，其特征在于包括水平旋转部分C轴、竖直移动部分Z轴和水平移动平台X轴；
所述的水平旋转部分C轴，自下而上由回转底座(1)和旋转台(2)叠加组成，所述的旋转台(2)安装于所述的回转底座(1)之上，通过所述回转底座(1)内部的电机带动齿轮齿条传动，进而带动所述的旋转台(2)以及旋转台(2)上面的结构部件旋转；
所述的水平移动平台X轴包括水平载物台(3)、供大口径光学元件放置的X轴基台(4)和两根水平导轨(5)构成，两根所述的水平导轨(5)平行固定在所述的水平载物台(3)上的前后沿，所述的X轴基台(4)固定在所述的水平载物台(3)上，且位于两根水平导轨(5)之间；
所述的竖直移动部分Z轴，呈左右对称结构，包括二个竖直移动机构和一个Z轴基台(10)，所述的Z轴基台(10)竖直固定在所述的旋转台(2)上，两个竖直移动机构分别固定在该Z轴基台(10)的两侧边，所述的竖直移动机构由水平连接板(6)、配重块(7)、竖直侧面导轨(8)、四个滑轮(9)、竖直驱动电机(11)、竖直丝杠(12)和竖直导轨(13)组成，所述的竖直侧面导轨(8)固定在所述Z轴基台(10)的侧面，所述的竖直导轨(13)固定在所述Z轴基台(10)正面外侧，且底端通过竖直驱动电机(11)下面凹槽中的螺钉与旋转台(2)相连，所述的竖直丝杠(12)固定在所述Z轴基台(10)的正面，且位于该竖直导轨(13)的外侧，所述竖直电机(11)与所述竖直丝杠(12)末端相连接，竖直电机(11)带动竖直丝杠(12)旋转，所述的滑轮(9)安装于所述Z轴基台(10)上端的左右两边，所述的水平载物台(3)的外侧面与所述的水平连接板(6)固定连接。
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