CN106225649B - 光栅刻划刀俯仰角的测量装置及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光栅刻划刀俯仰角的测量装置及其测量方法，其包括基座、转盘、基准镜、支架和刀架安装座，测量时，测量装置处于基准位置，即第一定位标识和第二定位标识重合，将带有刀刃不倾斜的刻划刀的刀架安装在刀架安装座上，刻划刀的刀刃在测量面上的投影与第三定位标识重合，刻度盘显示的数值为机械零度。将待检测俯仰角的刀架安装在刀架安装座上，若待检测的刻划刀的刀刃在测量面上的投影不与第三定位标识重合时，则通过转动刀架安装座直至重合，此时刻度盘显示的数值为刀刃的俯仰角。通过上述的测量装置可直观而且定量的确定刀架的俯仰角的数值，因此，提高了检测的准确性。

Description

光栅刻划刀俯仰角的测量装置及其测量方法

技术领域

本发明涉及光栅技术领域，具体的说，是涉及一种光栅刻划刀俯仰角的测量装置及其测量方法。

背景技术

衍射光栅是一种精密分光元件，机械刻划衍射光栅的原理是光栅刻划刀在镀有铝膜或金膜的光栅基底上挤压出一系列等间距的、规则槽形的光栅刻线。光栅刻划刀的各参数影响光栅刻线的槽形，进而影响刻划光栅的衍射效率、杂散光、鬼线等光栅性能指标。刻划衍射光栅前光栅刻划刀各参数中需要调节的参数有方位角、定向角和俯仰角，高质量衍射光栅的研制需要光栅刻划刀各角度精确的测量和调节。

现有技术中，光栅刻划刀的俯仰角调节主要靠光栅研制人员目测，该方法具体步骤如下：(1)将带有光栅刻划刀的刀架安装于刻划机刀架安装座中，调节能够带动光栅刻划刀竖直方向运动的位移台，使得光栅刻划刀接近光栅基底的镀膜表面但没有接触上；(2)目测光栅刻划刀主刃与光栅基底镀膜表面的夹角；(3)目测的角度与经验角度进行比较，如果两角度偏差在要求范围内，则调整完毕；(4)如果(3)中所述两角度偏差超过要求范围，则取出光栅刻划刀架进行光栅刻划刀俯仰角调节，然后重复步骤(1)～(3)。

综上可知，光栅刻划刀的俯仰角没有专门的测量装置，刻划刀俯仰角的调节更多的是光栅研制人员的经验，在俯仰角调整过程中没有量化的角度值，容易因调整量不合适出现反复调整的现象。因此，现有光栅刻划刀俯仰角调节技术效率低、无量化、准确性低，对高效、高质量衍射光栅的研制极为不利。

因此，如何提供一种光栅刻划刀俯仰角的测量装置，以提高测量的准确性，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种光栅刻划刀俯仰角的测量装置，以提高测量的准确性。本发明还提供了一种上述测量装置的测量方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种光栅刻划刀俯仰角的测量装置，其包括：

基座，所述基座上具有第一定位标识；

可转动的安装在所述基座上的转盘，所述转盘上具有第二定位标识，所述第一定位标识和所述第二定位标识能够定位所述转盘在所述基座上的基准位置；

可相对转动的安装在所述转盘上的基准镜，所述基准镜的测量面上具有关于所述测量面的中心为中心对称的第三定位标识；

固定安装在所述转盘上的支架；

可同步转动的安装在所述支架上的刻度盘和刀架安装座，所述刀架安装座具有用于定位刀架位置的定位面，所述刀架的刻划刀平行于所述测量面时所述刻划刀在所述测量面上的竖直方向投影与所述第三定位标识重合，所述刻度盘显示的数值为所述刀架安装座在俯仰面内转动的角度；

所述刀架具有调节刻划刀的刀刃俯仰角的调节轴。

优选地，上述的测量装置中，所述第一定位标识为位于所述基座的周面上的刻线。

优选地，上述的测量装置中，所述第二定位标识包括均位于所述转盘的周面上的第一基准线和第二基准线，且所述第一基准线和所述第二基准线相差180°，所述第一基准线和所述第二基准线沿所述转盘的中心对称分布。

优选地，上述的测量装置中，所述第三定位标识包括第一定位线和第二定位线，且所述第一定位线和所述第二定位线均为直线，且两者关于测量面的中心点中心对称布置。

优选地，上述的测量装置中，所述第一定位线和所述第二定位线之间的距离为0.5-1.5mm。

优选地，上述的测量装置中，所述支架包括固定在所述转盘上的立柱和与所述立柱滑动连接的连接杆，所述刀架安装座和所述刻度盘均通过转轴安装在所述连接杆上，所述连接杆可沿垂直于所述测量面的方向移动。

优选地，上述的测量装置中，所述立柱与所述连接杆通过滑块导轨组件连接。

优选地，上述的测量装置中，还包括驱动所述连接杆沿所述立柱上下运动的手轮组件。

优选地，上述的测量装置中，所述刻度盘包括分布在所述刻度盘的两个侧面上的第一刻度面和第二刻度面。

一种光栅刻划刀俯仰角的测量方法，采用如上述任一项所述的测量装置，其包括步骤：

S1：将待检测的带有光栅刻划刀的刀架安装在基准位置的刀架安装座上；

S2：转动刀架安装座，直至刀架在测量面上的投影与第一定位线重合，记录刻度盘上的第一刻度面的读数，其中，刻度盘包括分布在刻度盘的两个侧面上的第一刻度面和第二刻度面；

S3：转动转盘直至第一定位标识与第二定位标识的第二基准线重合，判断刀架在测量面上的投影是否与第二定位线重合；

S4：若刀架在测量面上的投影与第二定位线重合，则第一刻度面的读数为待检测的光栅刻划刀的俯仰角；若刀架在测量面上的投影与第二定位线不重合时，则重复步骤S2和步骤S3，直至第一刻度面和第二刻度面的读数相同。

经由上述的技术方案可知，本发明公开了一种光栅刻划刀俯仰角的测量装置，其包括基座、转盘、基准镜、支架和刀架安装座，其中，基座上具有第一定位标识，而转盘可转动的安装在基座上并且具有能够定位转盘基准位置的第二定位标识，基准镜可转动的安装在转盘上，在基准镜的测量面上具有关于测量面的中心为中心对称的第三定位标识；可同步转动的安装在支架上的刻度盘和刀架安装座，刀架安装座具有定位刀架位置的定位面，在刀架的刻划刀平行于测量面时刻划刀在测量面上的竖直投影与第三定位标识重合，刻度盘显示的数值为刀架安装座在俯仰角内转动的角度；刀架具有调节刻划刀的刀刃俯仰角的调节轴。

测量时，测量装置处于基准位置，即第一定位标识和第二定位标识重合，将带有刀刃不倾斜的刻划刀的刀架安装在刀架安装座上，此时刻划刀的刀刃在测量面上的投影与第三定位标识重合，刻度盘显示的数值为机械零度。将待检测俯仰角的刀架安装在刀架安装座上，若待检测的刻划刀的刀刃在测量面上的投影不与第三定位标识重合时，则通过转动刀架安装座直至重合，此时刻度盘显示的数值为刀刃的俯仰角。通过上述的测量装置可直观而且定量的确定刀架的俯仰角的数值，因此，提高了检测的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的光栅刻划刀俯仰角的测量装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的光栅刻划刀俯仰角的测量装置的侧视图；

图3为本发明实施例提供的光栅刻划刀俯仰角的测量装置的测量方法的流程图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种光栅刻划刀俯仰角的测量装置，以提高测量的准确性。本发明的另一核心是提供一种上述测量装置的测量方法。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1和图2所示，本发明公开了一种光栅刻划刀俯仰角的测量装置，其包括基座1、转盘2、基准镜4、支架和刀架安装座19，其中，基座1上具有第一定位标识101，而转盘2可转动的安装在基座1上并且具有能够定位转盘2基准位置的第二定位标识，基准镜4可转动的安装在转盘2上，在基准镜3的测量面上具有关于测量面的中心为中心对称的第三定位标识；可同步转动的安装在支架上的刻度盘17和刀架安装座19，刀架安装座19具有定位刀架位置的定位面，在刀架的刻划刀平行于测量面时刻划刀在测量面上的竖直投影与第三定位标识重合，刻度盘17显示的数值为刀架安装座19在俯仰角内转动的角度；刀架具有调节刻划刀的刀刃俯仰角的调节轴。刀架通过第二锁紧螺钉20锁紧在刀架安装座19上。

测量时，测量装置处于基准位置，即第一定位标识101和第二定位标识重合，将带有刀刃不倾斜的刻划刀的刀架安装在刀架安装座19上，此时刻划刀的刀刃在测量面上的投影与第三定位标识重合，刻度盘17显示的数值为机械零度(本申请中的机械零度可为实际的零度也可为技术人员人为设定的零度)。将待检测俯仰角的刀架安装在刀架安装座19上，若待检测的刻划刀的刀刃在测量面上的投影不与第三定位标识重合时，则通过转动刀架安装座19直至重合，此时刻度盘17显示的数值为刀刃的俯仰角。通过上述的测量装置可直观而且定量的确定刀架的俯仰角的数值，因此，提高了检测的准确性。

具体的，第一定位标识101为位于基座1的周面上刻线，通过刻线与第二定位标识的对应而实现对转盘2位置的确定，定位转盘2的基准。在本申请中并不仅限定为刻线，还可为其他定位符号，例如刻划的三角形等，只要能够作为标记的方式均在保护范围内。

优选的，第二定位标识包括第一基准线201和第二基准线202，并且第一基准线201和第二基准线202均为刻划在转盘2的周面上的线，更具体的，两者之间相差180°。设置两个基准线可通过第一基准线201和第一定位标识101的重合指示第一基准，并通过第二基准线202和第一定位标识101的重合指示第二基准，通过两个基准位置实现检测和校验，以进一步提高检测的准确性。

进一步的，基准镜4上的第三定位标识包括第一定位线401和第二定位线402，并且第一定位线401和第二定位线402均为直线，两者关于测量面的中心呈中心对称布置。本申请中是以基座1和转盘2均为圆柱形结构进行描述的，在实际中，基座1和转盘2也可为其他形状的结构，但是均需要保证第三定位标识为中心对称图形。在第一基准位时，刻划刀的刀刃在测量面上的投影与第一定位线401重合，当测量面转动180°时，刻划刀的刀刃在测量面上的投影与第二定位线402重合。基准镜4是镀有铝膜的光栅基底，材料为微晶玻璃。基准镜4通过基准镜座3安装在转盘2上，并且基准镜4为圆镜片，基准镜座3为圆柱形座。

在实际中可将基座1固定，而转盘2与基座1之间设置为相对转动，并将基准镜4可转动的设置在转盘2上，即基准镜4也可转动，在测量时，通过转动基准镜4而实现刀刃与第一定位线401重合或者第二定位线402重合；此外，还可将基座1固定，转盘2可转动的设置在基座1上，而基准镜4与基座1相对固定，在转盘2转动时刀架在基准镜4上的投影位置也相应变化，以实现刀刃与第一定位线401重合或者第二定位线402重合。根据本申请中的定位标识的布置方式可选择基准镜4与基座1相对固定，而转盘2转动，并且刀架安装座19随转盘2同步转动。

在一具体实施例中，将第一定位线401和第二定位线402之间的距离设置为0.5-1.5mm，第一定位线401和第二定位线402之间的距离以保证刻划刀在测量面上其中一个定位线重合时不与另一个定位线干涉，优选的，可将两者之间的距离设置为1mm。当刻划刀在测量面上的投影与其中一个定位线重合，转盘2转动180°后与另一个定位线重合，则说明刻划刀是平行于测量面的，此时的刻度盘17若是机械零度，则说明刀刃没有倾斜。以第一定位线401为检测系统为例：当正常安装后刻划刀在测量面上的投影与第一定位线401不重合时，即刻划刀在测量面上的投影与第一定位线401之间具有一定的间隙，则说明刻划刀的刀刃有俯仰角，使得投影的线条变窄，无法遮盖第一定位线401。以第二定位线402检测的基准的原理与第一定位线401相同，在测量时，需要分别以第一定位线401和第二定位线402分别检测，以提高检测的准确性。

进一步的，固定在转盘2上的支架包括立柱7和连接杆，其中，立柱7固定在转盘2的测量面的一端，以随转盘2同步转动实现刀架安装座19在测量面上的投影位置的改变。上述的立柱7可沿垂直于测量面的面内滑动的安装在连接杆上，即连接杆可相对于测量面伸缩，刀架安装座19和刻度盘17均通过转轴18安装在连接杆上。通过连接杆相对于立柱7的滑动，以方便刀架的安装拆卸。当连接杆远离立柱7时，对刀架安装或者拆卸，当连接杆靠近立柱7时，刀架安装座19也靠近测量面，此时判断刀架是否与第三定位标识重合。进一步的，在测量面上与立柱7相对的另一端设置有配重块5，以保证基准镜4转动时的平稳，配重块5固定于转盘2上；此外，两个第一锁紧螺钉6分别用于锁紧基准镜座3和转盘2。

对于连接杆可优选为L型杆，包括滑块座13和连接座14，其中滑块座13与立柱7滑动配合，连接座14安装有转轴18，上述的刻度盘和刀架安装座19均安装在转轴18上。具体地，立柱7与滑块座13通过滑块导轨组件连接，立柱7固定于转盘2上，齿轮轴10安装于立柱7上，齿条11和滑块12固定于滑块座13上，滑块12配合安装于立柱7的导槽内，实现滑动配合，具体地，滑块12为燕尾滑块，立柱7的导槽为燕尾槽。通过齿条11和齿轮轴10的相对转动，使滑块12在导槽内移动。手轮组件包括调整手轮8和锁紧手轮9，其中，调整手轮8固定于齿轮轴10上，旋转调整手轮8能够带动安装于刀架安装座19的光栅刻划刀上下移动；锁紧手轮9通过螺纹与齿轮轴10相连用于锁紧滑块导轨组件。连接座14包含两个由指针窗口1401、观测狭缝1402和读数窗口1403组成的不规则H型观测槽，连接座14安装于滑块座13上；第一指针15和第二指针16对称安装于所述指针窗口1401中，第一指针15用于指示第一刻度面1701的刻度，第二指针16用于指示第二刻度面1702的刻度。

本申请中的刻度盘17包括第一刻度面1701和第二刻度面1702，第一刻度面1701和第二刻度面1702设置在刻度盘17的两个侧面上，即第一刻度面1701和第二刻度面1702相背布置。上述设置方式使测量装置具有两套测量系统，其中一套用于测量，而另一套用于校核。用于测量和用于校核的可进行互换，具体的，一套为：第一定位标识101、第一基准线201、第一定位线401和第一刻度面1701以及第一指针15；另一套为：第一定位标识101、第二基准线202、第二定位线402和第二刻度面1702以及第二指针16。

调整手轮8、锁紧手轮9、燕尾滑块座13、连接座14、刻度盘17和刀架安装座19材料为镁铝合金，配重块5材料为铅。

如图3所示，此外，本申请还公开了一种光栅刻划刀俯仰角的测量方法，其采用如上述实施例中公开的测量装置，包括步骤：

步骤S1：将待检测的带有光栅刻划刀的刀架安装在基准位置的刀架安装座上。

基准位置时，俯仰角为零的基准刀架安装在安装座的定位面处时刀刃在测量面上的投影与第一定位线重合，第一定位标识与第一基准重合，第一刻度面的读数为机械零度。

步骤S2：转动刀架安装座，直至刀架在测量面上的投影与第一定位线重合，记录第一刻度面的读数。

在转动刀架安装座前，需要通过调整手轮使光栅刻划刀的刀刃接近但不接触基准镜，然后通过锁紧手轮固定连接杆的位置。上述设置可方便对刀刃在测量面上的投影位置进行确定，进一步提高检测的准确性。

刀架的调节轴是用来调节刀刃的俯仰角的，在需要将刀刃调整到需要的俯仰角时，可通过调节轴并结合测量装置的基准位置来实现。

步骤S3：转动转盘直至第一定位标识与第二基准线重合，判断刀架在测量面上的投影是否与第二定位线重合。

步骤S4：若刀架在测量面上的投影与第二定位线重合，则第一刻度面的读数为待检测的光栅刻划刀的俯仰角；若刀架在测量面上的投影与第二定位线不重合时，则重复步骤S2和步骤S3，直至第一刻度面和第二刻度面的读数相同。

对于需要对具有任意俯仰角的刀架调整得到指定的俯仰角的方法，可将具有任意俯仰角的刀架安装在刀架安装座上，然后转动刀架安装座，直至第一刻度面的读数为指定的角度，然后通过转动调节轴直至刀刃在测量面上的投影与第一定位线重合；再转动转盘180°若刀刃在测量面上的投影与第二定位线重合，则得到了指定的俯仰角。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种光栅刻划刀俯仰角的测量装置，其特征在于，包括：

基座(1)，所述基座(1)上具有第一定位标识(101)；

可转动的安装在所述基座(1)上的转盘(2)，所述转盘(2)上具有第二定位标识，所述第一定位标识(101)和所述第二定位标识能够定位所述转盘(2)在所述基座(1)上的基准位置；

可相对转动的安装在所述转盘(2)上的基准镜(4)，所述基准镜(4)的测量面上具有关于所述测量面的中心为中心对称的第三定位标识；

固定安装在所述转盘(2)上的支架；

可同步转动的安装在所述支架上的刻度盘(17)和刀架安装座(19)，所述刀架安装座(19)具有用于定位刀架位置的定位面，所述刀架的刻划刀平行于所述测量面时所述刻划刀在所述测量面上的竖直方向投影与所述第三定位标识重合，所述刻度盘(17)显示的数值为所述刀架安装座(19)在俯仰面内转动的角度；

所述刀架具有调节刻划刀的刀刃俯仰角的调节轴。

2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述第一定位标识(101)为位于所述基座(1)的周面上的刻线。

3.根据权利要求2所述的测量装置，其特征在于，所述第二定位标识包括均位于所述转盘(2)的周面上的第一基准线(201)和第二基准线(202)，且所述第一基准线(201)和所述第二基准线(202)相差180°，所述第一基准线(201)和所述第二基准线(202)沿所述转盘(2)的中心对称分布。

4.根据权利要求3所述的测量装置，其特征在于，所述第三定位标识包括第一定位线(401)和第二定位线(402)，且所述第一定位线(401)和所述第二定位线(402)均为直线，且两者关于测量面的中心点中心对称布置。

5.根据权利要求4所述的测量装置，其特征在于，所述第一定位线(401)和所述第二定位线(402)之间的距离为0.5-1.5mm。

6.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述支架包括固定在所述转盘(2)上的立柱(7)和与所述立柱(7)滑动连接的连接杆，所述刀架安装座(19)和所述刻度盘(17)均通过转轴(18)安装在所述连接杆上，所述连接杆可沿垂直于所述测量面的方向移动。

7.根据权利要求6所述的测量装置，其特征在于，所述立柱(7)与所述连接杆通过滑块导轨组件连接。

8.根据权利要求7所述的测量装置，其特征在于，还包括驱动所述连接杆沿所述立柱(7)上下运动的手轮组件。

9.根据权利要求6所述的测量装置，其特征在于，所述刻度盘(17)包括分布在所述刻度盘(17)的两个侧面上的第一刻度面(1701)和第二刻度面(1702)。

10.一种光栅刻划刀俯仰角的测量方法，采用如权利要求4或5所述的测量装置，其特征在于，包括步骤：

S1：将待检测的带有光栅刻划刀的刀架安装在基准位置的刀架安装座上；

S2：转动刀架安装座，直至刀架在测量面上的投影与第一定位线重合，记录刻度盘上的第一刻度面的读数，其中，刻度盘包括分布在刻度盘的两个侧面上的第一刻度面和第二刻度面；

S3：转动转盘直至第一定位标识与第二定位标识的第二基准线重合，判断刀架在测量面上的投影是否与第二定位线重合；

S4：若刀架在测量面上的投影与第二定位线重合，则第一刻度盘的读数为待检测的光栅刻划刀的俯仰角；若刀架在测量面上的投影与第二定位线不重合时，则重复步骤S2和步骤S3，直至第一刻度面和第二刻度面的读数相同。