CN106646855B - 驱动双光楔同步异向旋转的机械装置及其驱动方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种驱动双光楔同步异向旋转的机械装置，包括底座、第一光楔、第二光楔、第一轴套、第二轴套、第三轴套、转动轴、步进电机、两根皮带，第一光楔镶套固定在第一轴套中，第一轴套镶套在第二轴套中用锁紧螺钉固定，且第一轴套一端设有调节把手，第二光楔镶套固定在第三轴套中，第二轴套和第三轴套之间可相对旋转连接，两根皮带分别为正装皮带和反装皮带，第二轴套与转动轴通过其中一根皮带连接，第三轴套与转动轴通过另一根皮带连接，第一光楔和第二光楔同轴设置。本发明既可实现双光楔同步异向旋转，也可单独调节其中一个光楔，便于校准两光楔的位置，而且结构简单，易于操作，装调方便，提高了角度调节精度，降低了可调节角度最小值。
Description
技术领域
本发明属于光学测量领域，尤其涉及一种驱动双光楔同步异向旋转的机械装置及其驱动方法。
背景技术
光楔在光学测量系统中应用得十分广泛，如光路补偿等。在实际测量系统中，我们需要调节光楔不同的放置方式，来满足实际测量中不同的补偿要求。
在先技术之一(参见“一种双光楔的相位角调整机构”，康伟，张轩等人采用套筒通过轴承安装轴承座上的方法，其内圈能够安装光楔。该发明的机构减少了电机控制系统的线路，提高了相对角度调整的进度，降低了相位角的相对最小极限值，但是该装置不能单独调节某一个光楔的旋转，这样装置长期使用两光楔的相对位置不再准确时，无法重新调节为原先的相对位置。
在先技术之二(参见“一种双光楔初始相位的调整检测方法”，张荣，武杰杰等人发明了涉及一种双光楔初始相位的调整检测方法，使用经纬仪和平行光管成像原理，将双光楔放置于两者中间进行调整，通过光楔成像与经纬仪中两个十字的重合对光楔实现垂直度调节，通过旋转光楔，判断多个位置时其与原始位置的距离，判断两个光楔是否互为180度对称，从而实现双光楔的初始相位的调整。本发明采用了一种简单的调整方法，在调整精度得到一定保证的情况下，调整检测简便，为双光楔的下一步工作作了充分的准备。不过，该装置相对角度调整精度有限，并且无法在实时测量中在线调节。
在先技术之三(参见“双光楔光束偏转机械装置”，李安虎，刘立人等运用基于透射光束经过正交旋转双光楔时的折射原理，主要由底座、两个直线步进电机、两个导轨、两个圆形光楔及镜框及两个角度编码器构成，水平转动轴和垂直转动轴正交布置，一端分别刚性联结到镜框上，另一端则通过高精度滚动轴承实现支撑，两个直线步进电机布置在底座内部，通过电机螺杆推进两个镜框分别绕水平转动轴和垂直转动轴旋转，转动轴的一侧布置有模块式角度编码器。工作时受控制电路作用，直线步进电机推进光楔及镜框总成旋转，同时编码器实时反馈光楔实际转角。该装置可根据需要使透射光束在较小视场内产生一定俯仰角和方位角偏转，并且可以实时反馈。但是，该装置调整两光楔的相对位置精度不够。
发明内容
本发明为了解决上述现有技术中存在的缺陷和不足，提供了一种既可实现双光楔同步异向旋转，又可单独调节其中一个光楔，便于校准两光楔的位置，既提高了光楔的相对角度调整精度，又降低了可调相位角的最小极限值，还能实现实时调节的驱动双光楔同步异向旋转的机械装置及其驱动方法。
本发明的技术解决方案如下：
一种驱动双光楔同步异向旋转的机械装置，包括底座、设置在底座上的第一光楔、第二光楔、第一轴套、第二轴套、第三轴套、一根转动轴和一个驱动转动轴转动的步进电机以及两根连接轴套和转动轴的皮带，所述第一光楔镶套固定在第一轴套中，所述第一轴套镶套在第二轴套中用锁紧螺钉固定，且第一轴套一端设有调节把手，所述第二光楔镶套固定在第三轴套中，所述第二轴套和第三轴套之间可相对旋转连接，所述第一光楔位于第一轴套内靠近第三轴套端，所述第二光楔位于第三轴套内靠近第一轴套端，两根皮带分别为正装皮带和反装皮带，所述第二轴套与转动轴通过其中一根皮带连接，所述第三轴套与转动轴通过另一根皮带连接，所述第一光楔和第二光楔同轴设置，第一光楔与第二光楔之间留有缝隙。
本发明既可实现双光楔同步异向旋转，也可单独调节其中一个光楔，便于校准两光楔的位置，而且结构简单，易于操作，装调方便，提高了角度调节精度，降低了可调节角度最小值。
优选地，所述底座包括相互对称设置的第一基座和第二基座，所述第三轴套转动连接在第一基座上部，所述第二轴套转动连接在第二基座上部，所述步进电机设置在第二基座底部一侧，所述转动轴穿过第二基座后与第一基座转动连接。
优选地，所述第一基座包括第一底板和第一支撑立板，所述第二基座包括第一底板和第二支撑立板，所述第一支撑立板和第二支撑立板顶部均呈半圆状，第一支撑立板上部设有配合第三轴套的第一通孔，所述第二支撑立板上设有配合第二轴套的第二通孔。
优选地，所述第一光楔和第二光楔为尺寸和材料完全相同的圆形光楔，第一光楔、第二光楔同轴放置在光路中，两者无楔角面相对放置并在两者之间留有缝隙。
优选地，所述步进电机通过转动轴和两根皮带带动两个光楔同步反向绕光轴转动；所述第一光楔与第二光楔形成一个光楔对，当两光楔绕光轴相对转动角度分别为θ1 和θ2时，光线偏向角δ为
其中α为光楔楔角，小于1°。
优选地，所述第二轴套上设有一螺纹孔，所述锁紧螺钉的螺纹段拧入螺纹孔内顶住第一轴套锁紧。
优选地，所述第二轴套和第三轴套之间通过一套筒环连接。
套筒环进一步方便第二轴套和第三轴套之间的相对旋转。
优选地，所述第二轴套和转动轴之间通过正装皮带连接，所述第三轴套和转动轴之间通过反装皮带连接。
本发明利用步进电机间接调节光楔的转角，比手动调节精度好，可调节的最小角度也降低了。
当固定螺钉安装时，轴套一会随着轴套二一起转动；当固定螺钉不安装时，轴套一可通过自身的把手单独调节，从而实现光楔一的单独调节；
把手使得第一轴套可单独调节；
一种驱动双光楔同步异向旋转的机械装置的驱动方法，包括下述步骤：
1)步进电机驱动转动轴转动，转动轴通过正装皮带带动第二轴套和第一光楔正转，转动轴通过反装皮带带动第三转轴和第二光楔反转；第二轴套和第三轴套同步异向转动；进而实现第一光楔和第二光楔的同步异向转动；
2)第一光楔和第二光楔形成一个光楔对用于精密调节光束的布拉格衍射角位置；
3)当第一光楔绕光轴相对转动角度分别为θ1，第二光楔绕光轴相对转动角度分别为θ2时，光线偏向角δ为
其中α为光楔楔角，小于1°。
优选地，当取下固定锁紧螺钉时，第一轴套可相对第二轴套做独立旋转。
本发明既可实现双光楔同步异向旋转，也可单独调节其中一个光楔，便于校准两光楔的位置，而且结构简单，易于操作，装调方便，提高了角度调节精度，降低了可调节角度最小值。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的局部剖视示意图；
图中：1.第一轴套，2.第二轴套，3.第三轴套，4.套筒环，5.锁紧螺钉，6.第一基座，7.第一光楔，8.第二光楔，9.转动轴，10.步进电机，11.正装皮带，12.反装皮带，13.第二基座，14.第一底板，15.第一支撑立板，16.第二底板，17.第二支撑立板，18.调节把手。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明，但并不是对本发明保护范围的限制。
如图1和2所示，本发明为一种驱动双光楔同步异向旋转的机械装置，包括第一轴套1，第一轴套1中固定着第一光楔7，第一轴套1又镶嵌在第二轴套2中，由锁紧螺钉5锁紧；当取下锁紧螺钉5时，第一轴套1可独立旋转；第二轴套2和转动轴 9之间通过正装皮带11连接，第三轴套3和转动轴9之间通过反装皮带12连接，当步进电机10驱动转动轴9时，第二轴套2和第三轴套3即可实现同步异向转动；进而实现第一光楔7和第二光楔8的同步异向转动。第一轴套1上还设有调节把手18。
底座包括相互对称设置的第一基座6和第二基座13，第三轴套3转动连接在第一基座6上部，第二轴套2转动连接在第二基座13上部，步进电机10设置在第二基座 13底部一侧，转动轴9穿过第二基座13后与第一基座6转动连接。
第一基座6包括第一底板14和第一支撑立板15，第二基座13包括第一底板16和第二支撑立板17，第一支撑立板15和第二支撑立板17顶部均呈半圆状，第一支撑立板15上部设有配合第三轴套3的第一通孔，第二支撑立板17上设有配合第二轴套2 的第二通孔。
第二轴套2上设有一螺纹孔，锁紧螺钉5的螺纹段拧入螺纹孔内顶住第一轴套1 锁紧。第二轴套2和第三轴套3之间通过一套筒环4连接。
第一光楔7和第二光楔8为尺寸和材料完全相同的圆形光楔，第一光楔7、第二光楔8同轴放置在光路中，无楔角面相对放置并留有极小缝隙，采用步进电机10使它们同步通向/反向绕光轴o1-o2转动；第一光楔7与第二光楔8形成一个光楔对，作用是精密调节光束的布拉格衍射角位置。当两光楔绕光轴相对转动角度分别为θ1和θ2时，光线偏向角δ为
其中α为光楔楔角，一般小于1°。
Claims (7)
1.一种驱动双光楔同步异向旋转的机械装置，其特征在于：其包括底座、设置在底座上的第一光楔、第二光楔、第一轴套、第二轴套、第三轴套、一根转动轴和一个驱动转动轴转动的步进电机以及两根连接轴套和转动轴的皮带，所述第一光楔镶套固定在第一轴套中，所述第一轴套镶套在第二轴套中用锁紧螺钉固定，且第一轴套一端设有调节把手，所述第二光楔镶套固定在第三轴套中，所述第二轴套和第三轴套之间可相对旋转连接，所述第一光楔位于第一轴套内靠近第三轴套端，所述第二光楔位于第三轴套内靠近第一轴套端，两根皮带分别为正装皮带和反装皮带，所述第二轴套与转动轴通过其中一根皮带连接，所述第三轴套与转动轴通过另一根皮带连接，所述第一光楔和第二光楔同轴设置，第一光楔与第二光楔之间留有缝隙；所述第一光楔和第二光楔为尺寸和材料完全相同的圆形光楔，第一光楔、第二光楔同轴放置在光路中，两者无楔角面相对放置并在两者之间留有缝隙，所述步进电机通过转动轴和两根皮带带动两个光楔同步反向绕光轴转动；所述第一光楔与第二光楔形成一个光楔对，当两光楔绕光轴相对转动角度分别为θ1和θ2时，光线偏向角δ为
2.根据权利要求1所述的一种驱动双光楔同步异向旋转的机械装置，其特征在于：所述第一基座包括第一底板和第一支撑立板，所述第二基座包括第一底板和第二支撑立板，所述第一支撑立板和第二支撑立板顶部均呈半圆状，第一支撑立板上部设有配合第三轴套的第一通孔，所述第二支撑立板上设有配合第二轴套的第二通孔。
3.根据权利要求1所述的一种驱动双光楔同步异向旋转的机械装置，其特征在于：所述第二轴套上设有一螺纹孔，所述锁紧螺钉的螺纹段拧入螺纹孔内顶住第一轴套锁紧。
4.根据权利要求3所述的一种驱动双光楔同步异向旋转的机械装置，其特征在于：所述第二轴套和第三轴套之间通过一套筒环连接。
5.根据权利要求4所述的一种驱动双光楔同步异向旋转的机械装置，其特征在于：所述第二轴套和转动轴之间通过正装皮带连接，所述第三轴套和转动轴之间通过反装皮带连接。
6.根据权利要求1所述的一种驱动双光楔同步异向旋转的机械装置的驱动方法，其特征在于：其包括下述步骤：
1)步进电机驱动转动轴转动，转动轴通过正装皮带带动第二轴套和第一光楔正转，转动轴通过反装皮带带动第三转轴和第二光楔反转；第二轴套和第三轴套同步异向转动；进而实现第一光楔和第二光楔的同步异向转动；
2)第一光楔和第二光楔形成一个光楔对用于精密调节光束的布拉格衍射角位置；
3)当第一光楔绕光轴相对转动角度分别为θ1，第二光楔绕光轴相对转动角度分别为θ2时，光线偏向角δ为
7.根据权利要求1所述的一种驱动双光楔同步异向旋转的机械装置的驱动方法，其特征在于：当取下固定锁紧螺钉时，第一轴套可相对第二轴套做独立旋转。
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