CN108092122B - 一种环形激光器外围器件装调机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环形激光器外围器件装调机构，包括电气控制箱以及前后排列设置在电气控制箱上的抖动偏频装置和探测器位置调整台，所述的探测器位置调整台上连接有探测器夹持组件，所述的电气控制箱设置在光学平台上，所述的抖动偏频装置用于腔体方位调整及抖动，所述的谐振腔夹持机构用于谐振腔定位及固定，所述的探测器夹持组件用于探测器的夹持、释放、旋转调整及小角度自由方位调整；本发明集合度高、可操作性好、有利用提高环形激光器外围装调工艺的效率及质量，可以同时满足环形激光器研制及批产的需求。

Description

一种环形激光器外围器件装调机构

技术领域

本发明属于环形激光器技术领域，涉及一种环形激光器外围器件装调机构。

背景技术

激光陀螺是迄今为止在惯性技术领域唯一真正获得了卓有成效的实际应用的高精度光电惯性敏感元件，广泛用于飞机、火箭和坦克上的惯性导航系统。环形激光器广泛用于激光陀螺等高精度光学计量仪器的标准光源，环形激光器还可以为石油钻探的深度和位置提供精确定位。

环形激光器通常采用整块石英玻璃或微晶玻璃作为环形激光器的谐振腔。环形激光器谐振腔上装配2片平面反射镜和2片E形镜，形成环形激光光路。环形激光器通过计量谐振腔内正反两束激光的频差来感测外部角速率变化。

环形激光器外围器件主要包括光功率监测组件、稳频组件、合光组件等多个光机电器件。合光组件与光功率监测组件分别装在两平面反射镜上，2片E形镜上装有稳频组件；光功率监测组件包括功率监测棱镜与单元探测器，用于对光功率实时监测，为稳频组件的稳频提供反馈信号；稳频组件用来保证激光输出频率的稳定性，包括微位移调节器、预紧螺钉。

当环形激光器环形谐振腔受到温度、冲击等载荷，或在全温范围（-40℃～+70℃）环境下工作时，环形光路的程长将发生变化，稳频组件接收光功率监测组件的反馈信号，通过压电驱动对E形镜的位置进行纳米量级的实时调节，保证激光输出频率的稳定性；合光组件是环形激光器信号输出组件，用于将正反两束光的频率差信号转换为电路可识别的拍频信号；合光组件包括合光棱镜与双元探测器。

目前国内环形激光器外围器件装调主要是人工装调，对于人员的经验、技巧要求较高，且限制了外围器件装调效率及质量。

发明内容

本发明的目的在于针对外围器件装调过程中存在的问题，设计了一种外围器件装调机构，辅助工艺人员完成外围器件装调工作，有助于提高外围器件装调质量及效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种环形激光器外围器件装调机构，包括电气控制箱以及前后排列设置在电气控制箱上的抖动偏频装置和探测器位置调整台，所述的探测器位置调整台上连接有探测器夹持组件，所述的电气控制箱设置在光学平台上；所述的抖动偏频装置用于腔体方位调整及抖动，包括与电气控制箱连接的抖动支架以及通过轴承安装在抖动支架中心孔内的主轴，所述的主轴上安装有抖动轮，抖动轮上连接有谐振腔夹持机构，所述的抖动支架上还设有位于主轴后方的后端盖，后端盖与抖动支架之间设置有第一O型圈和第一打滑片；所述的谐振腔夹持机构用于谐振腔定位及固定，由腔体安装盘以及通过压紧螺母固定在腔体安装盘上的谐振腔转接件组成，所述的腔体安装盘上安装有腔体限位销；所述的探测器夹持组件用于探测器的夹持、释放、旋转调整及小角度自由方位调整，包括与探测器位置调整台连接的夹持器支架和通过旋转轴与夹持器支架连接的探测器夹持器，所述的探测器夹持器上设置有旋转杆，所述的旋转杆上设置有定位圆弧槽，所述的定位圆弧槽内设置有定位钢珠，所述的夹持器支架上设置有与定位圆弧槽对应的型腔，所述的型腔内依次设置有定位弹簧和压紧圆柱。

所述的一种环形激光器外围器件装调机构，其探测器夹持器包括通过预紧螺母II安装在旋转杆上的球头杆以及连接在球头杆上的探测器夹片，所述的探测器夹片由与球头杆球面配合的夹片I和枢接在夹片I上的夹片II组成，所述的夹片II尾部通过预紧弹簧与螺杆II连接夹片I，所述的螺杆II上安装有开合螺母。

进一步，所述的球头杆和夹片I之间设置有球面垫片组，球面垫片组上方设置有与夹片I螺纹配合连接的压圈；所述的球头杆和旋转杆之间设置有打滑套筒，球头杆顶部设置有预紧螺母II，预紧螺母II和旋转杆之间设置有第二O型圈和第二打滑片。

所述的一种环形激光器外围器件装调机构，其探测器位置调整台用于探测器位置的精调及粗调，由安装在电气控制箱上的一个大行程一维平移台和安装在大行程一维平移台上的一个精密三维平移台组成，所述的精密三维平移台由X方向精密平移台、Y方向精密平移台和Z方向精密平移台组成，所述的Z方向精密平移台通过一个L型转接板固定在Y方向精密平移台上。

进一步，所述的抖动支架侧面还设置有锁紧螺钉，其头部与主轴接触。

进一步，所述的抖动轮上粘接有压电陶瓷片。

本发明的有益效果是：

本发明集合度高、可操作性好、有利用提高环形激光器外围装调工艺的效率及质量，可以同时满足环形激光器研制及批产的需求。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是待装配的激光外围器件的结构示意图；

图3和图4是本发明抖动偏频装置的结构示意图；

图5和图6是本发明探测器夹持组件的结构示意图；

图7和图8是本发明探测器夹持器的结构示意图；

图9是本发明探测器位置调整台的结构示意图。

各附图标记为：1—抖动偏频装置，2—探测器夹持组件，3—探测器位置调整台，4—电气控制箱，5—光学平台，6—谐振腔，7—功率监测棱镜，8—单元探测器，9—微位移调节器，10—预紧螺钉，11—合光棱镜，12—双元探测器，13—抖动支架，14—轴承，15—主轴，16—压圈I，17—压圈II，18—后端盖，19—第一O型圈，20—第一打滑片，21—抖动轮，22—套管，23—腔体安装盘，24—谐振腔转接件，25—腔体限位销，26—压紧螺母，27—锁紧螺钉，28—探测器夹持器，29—夹持器支架，30—旋转轴，31—定位弹簧，32—定位钢珠，33—压紧圆柱，34—螺杆I， 35—预紧螺母I， 36—开合螺母，37—螺杆II，38—预紧弹簧，39—球头杆，320—夹片I，330—夹片II，40—球面垫片组，41—压圈，42—打滑套筒，43—旋转杆，44—第二打滑片，45—第二O型圈，46—预紧螺母II，47—大行程一维平移台，48—X方向精密平移台，49—Y方向精密平移台，50—L型转接板，51—Z方向精密平移台。

具体实施方式

本发明优选实施实例结合附图说明如下。

实施例一

如图1所示，一种环形激光器外围器件装调机构，包括一个抖动偏频装置1、一个探测器夹持组件2、一个探测器位置调整台3、一个电气控制箱4、一个光学平台5；所述的抖动偏频装置1用于谐振腔6的夹持、抖动及方位调整，固定在电气控制箱4上；探测器位置调整台3用于探测器位置的粗调及精调，安装于电气控制箱4上抖动偏频装置1后侧；探测器夹持组件2通过螺钉与探测器位置调整台3相连，用于探测器的夹持、释放、旋转调整及小角度自由调整，还可实现探测器夹持组件2工作与非工作位置切换。

图2所示为待装配的激光外围器件的结构示意图，一个待装配装有补偿环的谐振腔6、一个功率监测棱镜7、两个单元探测器8、两个微位移调节器9、两个预紧螺钉10、一个合光棱镜11、一个双元探测器12。

实施例二

本实施例与实施例一基本相同，如图3和图4所示，其特别之处在于：

所述的抖动偏频装置1用于腔体方位调整及抖动，包括与电气控制箱4连接的抖动支架13以及通过两个角接触轴承14安装在抖动支架13中心孔内的主轴15，所述的抖动支架13与电气控制箱4通过螺钉连接，两个角接触轴承14通过压圈I 16压紧在支架中心孔内，主轴15通过压圈II 17与轴承14压紧连接，所述的主轴15上通过八个套管22安装有抖动轮21，抖动轮21上连接有腔体安装盘23，腔体安装盘23通过螺钉安装于抖动轮21上，用于谐振腔6的定位及固定，所述的抖动支架13上还设有位于主轴15后方的后端盖18，后端盖18与抖动支架13之间设置有第一O型圈19和第一打滑片20，后端盖18与主轴15后端通过螺钉连接，将第一O型圈19及第一打滑片20压紧在抖动支架13上，通过调节第一O型圈19的预紧程度，保证主轴15转动顺畅舒适。

所述的谐振腔夹持机构由腔体安装盘23以及通过压紧螺母26固定在腔体安装盘23上的谐振腔转接件24组成，压紧螺母26与腔体安装盘23螺纹连接，与谐振腔转接件24接触将谐振腔6压紧在腔体安装盘23上，由于通过压紧转接件24来固定谐振腔6，没有对谐振腔6直接作用，最大程度减少固定过程中对谐振腔6产生的应力，所述的腔体安装盘23上安装有腔体限位销25，与腔体安装盘23的圆柱面共同实现谐振腔6腔体的定位；谐振腔6通过主轴15绕轴承14的中心轴转动，实现腔体旋转调整，可保证转动的顺畅，不卡滞，抖动支架13侧面还设置有锁紧螺钉27，锁紧螺钉27通过螺纹连接安装在抖动支架13侧面，头部与主轴15接触，谐振腔6旋转到位后，通过锁紧螺钉27将主轴15锁紧，保证谐振腔6位置固定，粘接有压电陶瓷片的抖动轮21用以实现谐振腔6的抖动。

实施例三

本实施例与实施例一基本相同，如图1、图5至图8所示，其特别之处在于：所述的探测器夹持组件2由一个探测器夹持器28、一个夹持器支架29、一个旋转杆43、一个旋转轴30、四个定位弹簧31、四个定位钢珠32、四个压紧圆柱33组成；所述的探测器夹持器28可对单元探测器8和双元探测器12夹持、释放、旋转调整及小角度自由调整，旋转杆43上设置有四个定位圆弧槽，所述的定位圆弧槽内设置有定位钢珠32，所述的夹持器支架29上设置有与定位圆弧槽对应的型腔，所述的型腔内依次设置有定位弹簧31和压紧圆柱33；旋转杆43通过旋转轴30与夹持器支架29连接，且与探测器夹持器28的方形槽配合，探测器夹持器28可绕旋转轴30旋转，实现工作位置与非工作位置切换；压紧圆柱33通过螺钉与探测器夹持器28连接，压紧定位弹簧31与定位钢珠32，使定位钢珠32与探测器夹持器28旋转杆43的定位圆弧槽紧密配合，探测夹持器28旋转到工作位时，靠定位弹簧31与钢珠32对旋转杆43进行定位；夹持器支架29通过螺钉与探测器位置调整台3连接。

其中探测夹持器28由一个夹片I 320、一个夹片II 330、一个螺杆I 34、一个预紧螺母I 35、一个开合螺母36、一个螺杆II 37、一个预紧弹簧38、一个球头杆39、一个球面垫片组40、一个压圈41、一个打滑套筒42、一个第二打滑片44、一个第二O型圈45、一个预紧螺母II 46组成。

所述的探测器夹持器28包括通过预紧螺母II 46安装在旋转杆43上的球头杆39以及连接在球头杆39上的探测器夹片，所述的探测器夹片由与球头杆39球面配合的夹片I320和通过螺杆I 34与预紧螺母I 35枢接在夹片I 320上的夹片II 330组成，夹片I 320与夹片II 330用于夹持探测器，所述的夹片II 330尾部通过预紧弹簧38与螺杆II 37连接夹片I 320，所述的螺杆II 37上安装有开合螺母36；所述的球头杆39和夹片I 320之间设置有球面垫片组40，球面垫片组40上方设置有与夹片I 320螺纹配合连接的压圈41，用于压紧球面垫片组40；所述的球头杆39和旋转杆43之间设置有打滑套筒42，打滑套筒42与旋转杆43圆柱配合，球头杆39与打滑套筒42圆柱配合，球头杆（39）顶部设置有预紧螺母II 46，预紧螺母II 46和旋转杆43之间设置有第二O型圈45和第二打滑片44。

预紧螺母II 46与球头杆39螺纹连接，靠预紧螺母II 46与球头杆39台阶面，共同将旋转杆43压紧，第二O型圈45与第二打滑片44安装在预紧螺母II 46与旋转杆43间；调节开合螺母36可实现对探测器夹持及释放，通过球头杆39与球面垫片组40的配合，可对探测器进行3维的小角度自由旋转，球头杆39绕其中心轴旋转，实现探测器的旋转调整。

通过开合螺母36开调节夹片I与夹片II的开合，实现对单元探测器8和双元探测器12的夹持及释放，通过球头杆39与球面垫片组40的配合，可小角度自由旋转夹片I位置，进而对探测器进行3维的小角度自由旋转调整，校准元探测器8和双元探测器12粘接面与功率检测棱镜7与合光棱镜11粘接面的位置，保证两粘接面贴合；旋转到位后，锁紧压圈从而固定探测器位置。球头杆39绕其轴线旋转，实现单元探测器8和双元探测器12的旋转调整，第二O型圈45的预紧程度可调整旋转的舒适度。

实施例四

本实施例与实施例一基本相同，如图1、图9所示，其特别之处在于：所述的探测器位置调整台3用于探测器位置的精调及粗调，由通过螺钉安装在电气控制箱4上的一个大行程一维平移台47和安装在大行程一维平移台47上的一个精密三维平移台组成，所述的精密三维平移台由X方向精密平移台48、Y方向精密平移台49和Z方向精密平移台51组成，所述的Z方向精密平移台51通过一个L型转接板50固定在Y方向精密平移台49上；X方向精密平移台48通过螺钉安装于大行程一维平移台47上，Y方向平移台49通过螺钉与X方向平移台48正交连接，Z方向平移台51安装于L型转接板50，与Y方向平移台49连接；一维长程平移台47实现探测器的长距离平移快速调整、双元探测器8及单元探测器12不同安装位置的快速切换，探测器精密平移调整由X方向精密平移台48、Y方向精密平移台49、Z方向精密平移台51共同完成。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，以及部分运用的实施例，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种环形激光器外围器件装调机构，其特征在于：包括电气控制箱（4）以及前后排列设置在电气控制箱（4）上的抖动偏频装置（1）和探测器位置调整台（3），所述的探测器位置调整台（3）上连接有探测器夹持组件（2），所述的电气控制箱（4）设置在光学平台（5）上；

所述的抖动偏频装置（1）用于腔体方位调整及抖动，包括与电气控制箱（4）连接的抖动支架（13）以及通过轴承（14）安装在抖动支架（13）中心孔内的主轴（15），所述的主轴（15）上安装有抖动轮（21），抖动轮（21）上连接有谐振腔夹持机构，所述的抖动支架（13）上还设有位于主轴（15）后方的后端盖（18），后端盖（18）与抖动支架（13）之间设置有第一O型圈（19）和第一打滑片（20）；

所述的谐振腔夹持机构用于谐振腔定位及固定，由腔体安装盘（23）以及通过压紧螺母（26）固定在腔体安装盘（23）上的谐振腔转接件（24）组成，所述的腔体安装盘（23）上安装有腔体限位销（25）；

所述的探测器夹持组件（2）用于探测器的夹持、释放、旋转调整及小角度自由方位调整，包括与探测器位置调整台（3）连接的夹持器支架（29）和通过旋转轴（30）与夹持器支架（29）连接的探测器夹持器（28），探测器夹持器（28）包括通过预紧螺母II（46）安装在旋转杆（43）上的球头杆（39）以及连接在球头杆（39）上的探测器夹片，所述的探测器夹片由与球头杆（39）球面配合的夹片I（320）和枢接在夹片I（320）上的夹片II（330）组成，所述的夹片II（330）尾部通过预紧弹簧（38）与螺杆II（37）连接夹片I（320），所述的螺杆II（37）上安装有开合螺母（36），所述的球头杆（39）和夹片I（320）之间设置有球面垫片组（40），球面垫片组（40）上方设置有与夹片I（320）螺纹配合连接的压圈（41）；所述的球头杆（39）和旋转杆（43）之间设置有打滑套筒（42），球头杆（39）顶部设置有预紧螺母II（46），预紧螺母II（46）和旋转杆（43）之间设置有第二O型圈（45）和第二打滑片（44），所述的旋转杆（43）上设置有定位圆弧槽，所述的定位圆弧槽内设置有定位钢珠（32），所述的夹持器支架（29）上设置有与定位圆弧槽对应的型腔，所述的型腔内依次设置有定位弹簧（31）和压紧圆柱（33）；

所述的探测器位置调整台（3）用于探测器位置的精调及粗调，由安装在电气控制箱（4）上的一个大行程一维平移台（47）和安装在大行程一维平移台（47）上的一个精密三维平移台组成，所述的精密三维平移台由X方向精密平移台（48）、Y方向精密平移台（49）和Z方向精密平移台（51）组成，所述的Z方向精密平移台（51）通过一个L型转接板（50）固定在Y方向精密平移台（49）上。

2.根据权利要求1所述的一种环形激光器外围器件装调机构，其特征在于，所述的抖动支架（13）侧面还设置有锁紧螺钉（27），其头部与主轴（15）接触。

3.根据权利要求1或2所述的一种环形激光器外围器件装调机构，其特征在于，所述的抖动轮（21）上粘接有压电陶瓷片。

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