CN108489380A - 一种用于干涉仪的姿态调节装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种干涉仪的姿态调节装置，包括外框和内框，内框与外框经第一铰接件铰接连接以实现内框在空间的转动，内框上设有与其固连的驱动输入件，外框设有与驱动输入件配合的调节组件，驱动输入件在调节组件的带动下、带动内框以第一铰接件为固定转动点实现空间转动。应用该装置，内框与姿态待调节设备连接，内框与外框经第一铰接件铰接，第一铰接件作为一个固定旋转点，内框连接有驱动输入件，在外框上设有与驱动输入件配合的调节组件，通过调节组件将力传递至驱动输入件，驱动输入件以第一铰接件为固定转动点转动，进而带动内框实现在空间内的转动，以实现与内框连接的姿态待调节设备与干涉仪光轴之间的倾斜角度的调整。

Description

一种用于干涉仪的姿态调节装置

技术领域

本发明涉及光学检测技术领域，更具体地说，涉及一种用于干涉仪的姿态调节装置。

背景技术

在高精度光学检测过程中，激光干涉仪辅以相应F数的标准具是对光学元件进行面型检测的主要设备，在检测过程中，由于光学元件的摆放姿态问题，导致其光轴不能与干涉仪出射的光线光轴平行，大幅度降低检测的准确性与可行性。因此需要对悬挂在干涉仪上的标准具的姿态进行在线调节，直至干涉图满足测量要求。这就需要配备合适的姿态微调装置，对干涉仪标准具进行姿态调节。根据使用需求可知，只需要对标准具在空间中横滚以及俯仰两个方向进行调节即可，为了能将所安装的标准镜头或者待检光学元件与干涉仪光轴之间的角度倾斜调整到指定位置，需要使用调整架并要满足如下要求：

1.调整架整体外形尺寸不宜过大、结构紧凑；

2.调整架相应的调整维度之间尽量避免耦合；

3.调整架调整时应方便省力、快速且有自锁功能；

4.调整架具有一定的承载能力。

然而一般的精密机械调整机构虽然可以实现相应维度的调整要求，但其整体尺寸通常较大而占用较多空间，有时维度之间耦合严重以至于反复多次调节才可达到目的而增加工作量，在承受较重的光机组件时调整力较大从而提高调整难度，因此一般的精密机械调整机构在节省空间、调整准确度及使用方便性方面并不十分理想。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种干涉仪的姿态调节装置，以能够将待检光学元件与干涉仪光轴之间的倾斜角度进行调整。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于干涉仪的姿态调节装置，包括：

用于与外部设备连接的外框；

设于所述外框内侧、用于与姿态待调节设备连接的内框，所述内框与所述外框经第一铰接件铰接连接以实现所述内框在空间的转动，所述内框上设有与其固连的驱动输入件，所述外框设有与所述驱动输入件配合的调节组件，所述驱动输入件在所述调节组件的带动下、带动所述内框以所述第一铰接件为固定转动点实现空间转动。

优选地，所述调节组件包括设于所述外框内腔的转动座，所述转动座与所述外框间设有旋转轴，所述转动座设有与所述驱动输入件配合的衔口槽，所述调节组件还包括突出于所述外框用于与所述转动座接触以推动所述转动座绕所述旋转轴旋转的推杆组件，进而带动所述衔口槽转动实现对所述驱动输入件的推动。

优选地，所述外框的外侧设有用于固定所述推杆组件的调节组件固定座，所述调节组件还包括一端固设于所述调节组件固定座上、另一端与所述转动座接触以实现所述转动座复位的弹性组件。

优选地，所述驱动输入件包括分别设于所述外框的一组平行边上的第一驱动输入件和第二驱动输入件，所述第一驱动输入件和所述第二驱动输入件的中心分别与所述第一铰接件的中心间的连线相互垂直，且所述第一铰接件与所述第一驱动输入件位于所述外框的同一侧边。

优选地，所述转动座包括与所述第二驱动输入件配合的第二转动座，所述推杆组件包括与所述第二驱动输入件配合的第二推杆组件，所述弹性组件包括与所述第二驱动输入件配合的第二弹性组件，所述第二推杆组件和所述第二弹性组件分别经传动长杆与所述第二转动座接触，所述外框设有用于容纳所述传动长杆的容纳槽。

优选地，所述外框上设有用于固定所述第二转动座的侧端盖，所述外框与所述侧端盖可拆卸的固定连接。

优选地，所述内框上设有与其螺纹连接的内框连接件，所述内框连接件上设有沿竖直方向设置的定位件，所述内框上设有与所述定位件配合的定位槽，所述定位件上设有用于与光机部件连接的机械接口。

优选地，所述推杆组件具体为与所述调节组件固定座过渡配合的螺纹套和与所述螺纹套配合的螺纹旋钮。

优选地，所述弹性组件具体为与所述调节组件固定座螺纹连接、内设有压缩弹簧的压缩弹簧套管，所述压缩弹簧的一端与所述转动座经压缩弹簧筒柱接触。

优选地，所述第一铰接件具体为球轴承和一端与其配合的铰链销，所述球轴承经球轴承端盖与所述外框固定连接，所述铰链销的另一端与所述内框配合。

本发明提供的干涉仪的姿态调节装置，包括用于与外部设备连接的外框；设于外框内侧、用于与姿态待调节设备连接的内框，内框与外框经第一铰接件铰接连接以实现内框在空间的转动，内框上设有与其固连的驱动输入件，外框设有与驱动输入件配合的调节组件，驱动输入件在调节组件的带动下、带动内框以第一铰接件为固定转动点实现空间转动。

应用本发明提供的姿态调节装置，内框与姿态待调节设备连接，内框与外框经第一铰接件铰接，第一铰接件作为一个固定旋转点，内框连接有驱动输入件，在外框上设有与驱动输入件配合的调节组件，通过调节组件将力传递至驱动输入件，驱动输入件以第一铰接件为固定转动点转动，进而带动内框实现在空间内的转动，以实现与内框连接的姿态待调节设备与干涉仪光轴之间的倾斜角度的调整。

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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的干涉仪的姿态调节装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的传动长杆的局部装配结构示意图；

图3为本发明实施例提供的第一驱动输入件的装配剖视图；

图4为本发明实施例提供的外框隐藏时的结构示意图；

图5为图4的侧视图。

附图中标记如下：

外框1、内框连接件2、内框3、第一铰接件4、调节组件固定座5、压缩弹簧套管6、螺纹套7、螺纹旋钮8、传动长杆9、弹性组件10、驱动输入件11、转动座12、旋转轴13。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种干涉仪的姿态调节装置，以能够将待检光学元件与干涉仪光轴之间的倾斜角度进行调整。

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。

请参阅图1-图5，图1为本发明实施例提供的干涉仪的姿态调节装置的结构示意图；图2为本发明实施例提供的传动长杆的局部装配结构示意图；图3为本发明实施例提供的第一驱动输入件的装配剖视图；图4为本发明实施例提供的外框隐藏时的结构示意图；图5为图4的侧视图。

在一种具体的实施方式中，本发明提供的干涉仪的姿态调节装置，包括用于与外部设备或其他零部件连接的外框1；设于外框1内侧、用于与姿态待调节设备连接的内框3，内框3与外框1经第一铰接件4铰接连接以实现内框3在空间的转动，内框3上设有与其固连的驱动输入件11，外框1设有与驱动输入件11配合的调节组件，驱动输入件11在调节组件的带动下、带动内框3以第一铰接件4为固定转动点实现空间转动。其中，第一铰接件4可具体为球轴承或球头铰链等，以实现内框3在空间内的转动，其中，空间内转动一般为空间横滚角和俯仰角的调节。

其中，驱动输入件11可以为与内框3固定连接的柱体、凸起等，调节组件可具体能够与柱体或凸起配合凹槽或者其他装置，只要能够带动内框3以第一铰接件4为固定转动点实现空间转动即可，以实现光学仪器与干涉仪的光轴之间的调节。

应用本发明提供的姿态调节装置，内框3与姿态待调节设备连接，内框3与外框1经第一铰接件4铰接，第一铰接件4作为一个固定旋转点，内框3连接有驱动输入件11，在外框1上设有与驱动输入件11配合的调节组件，通过调节组件将力传递至驱动输入件11，驱动输入件11以第一铰接件4为固定转动点转动，进而带动内框3实现在空间内的转动，以实现与内框3连接的姿态待调节设备与干涉仪光轴之间的倾斜角度的调整。

在一种实施例中，调节组件包括设于外框1内腔的转动座12，转动座12与外框1间设有旋转轴13，转动座12设有与驱动输入件11配合的衔口槽，调节组件还包括突出于外框1用于与转动座12接触以推动转动座12绕旋转轴13旋转的推杆组件，进而带动衔口槽转动实现对驱动输入件11的推动。

其中，旋转轴13一般设置在外框1的中间位置且水平设置，使得转动座12能够在竖直面内进行转动，衔口槽可优选为条形凹槽或弧形凹槽，衔口槽与驱动输入件11配合，当转动座12在竖直面内转动时，衔口槽也进行转动，在其向下转动时，衔口槽的上表面与驱动输入件11接触并施力，在未调节前，驱动输入件11位于衔口槽的第一位置，随着衔口槽的移动，驱动输入件11受力在衔口槽中的位置移动。带动驱动输入件11向下转动，进而带动内框3沿第一铰接件4的固定转动点为旋转中心，向下移动，即，沿驱动输入件11与第一铰接点间的连线上下摆动。外框1上设有用于放置旋转轴13的固定槽，或者在一种实施例中，可设置相应的端盖实现对旋转轴13的固定。

推杆组件的一端与转动座12接触，通过推杆组件推动实现转动座12沿旋转轴13的旋转，进而带动衔口槽转动，并使驱动输入件11运动实现内框3在空间的转动。推杆组件可具体为螺纹件，当然，在一种实施例中，推杆组件可与转动座12固定连接，通过推杆组件实现转动座12的转动与复位，或者，在转动座12与推杆组件接触的一侧上设置滑槽，推杆组件上设置相应的滑块实现，可根据实际需要自行进行设置，只要能够达到相同的技术效果即可。转动座12优选为一体式设置，或者通过上转动座12和下转动座12组合的形式实现。

在一种实施例中，为了使得转动座12便于复位，在外框1的外侧设有用于固定推杆组件的调节组件固定座5，调节组件还包括一端固设于调节组件固定座5上、另一端与转动座12接触以实现转动座12复位的弹性组件10。优选地，弹性组件10和推杆组件分别沿旋转轴13为中心设置在转动座12的两侧，弹性组件10在初始状态被压缩，通过初始张力为系统提供预紧力，保证驱动输入件11的稳定性。在推杆组件对转动座12施力时，转动座12沿旋转轴13转动，此时的弹性组件10受力变形收缩，作用在驱动输入件11上的张力增大，一方面为驱动输入件11提供反向作用力，起到定位的作用，另一方面起到预紧的作用，保证机构具有足够的静态与动态刚度。

其中，弹性组件10可具体为弹簧或者其他弹性组件10，调节组件固定座5上设有能够容纳弹性组件10的容纳腔或者容纳装置。

具体的，驱动输入件11包括分别设于外框1的一组平行边上的第一驱动输入件11和第二驱动输入件11，第一驱动输入件11和第二驱动输入件11的中心分别与第一铰接件4的中心间的连线相互垂直，且第一铰接件4与第一驱动输入件11位于外框1的同一侧边。以第一铰接件4为原点时，第一驱动输入件11和第二驱动输入件11分别为x，y轴上的两点及z轴建立空间直角坐标系，以实现内框3的俯仰角和横滚角的角度调节，当然，在其他实施例中，第一驱动输入件11的中心与第一铰接件4的中心间连线、第二驱动输入件11的中心与第一铰接件4的中心间连线也可以非垂直设置，其只要能够实现对内框3在空间内的二自由度调节即可，对具体的设置方式不作限定。

其中，当第一驱动输入件11和第一铰接件4位于外框1的同一侧边时，转动座12包括与第二驱动输入件11配合的第二转动座12，推杆组件包括与第二驱动输入件11配合的第二推杆组件，弹性组件10包括与第二驱动输入件11配合的第二弹性组件10，第二推杆组件和第二弹性组件10分别经传动长杆9与第二转动座12接触，外框1设有用于容纳传动长杆9的容纳槽。由此设置，以在第二驱动输入件11和第一驱动输入件11设置在外框1的一组平行边时，外框1的空间利用率更为合理，便于对第二驱动输入件11进行动力传输，通过在第二推杆组件和第二弹性组件10靠近第二驱动输入件11的一端设置传动长杆9，以分别实现推杆组件和弹性组件10对转动座12及第二驱动输入件11的相互作用，第二驱动输入件11的轴线和第二转动座12的旋转轴13优选为平行设置，传动长杆9与第二转动座12的旋转轴13所在平面垂直，将沿传动长杆9的运动转移至转动座12绕旋转轴13的转动，进而转移至与转动座12垂直设置的第二驱动输入件11在竖直方向的上下移动。其中，第二转动座12在外框1上设有侧端盖以实现第二转动座12的旋转轴13的固定，侧端盖与外框1可拆卸的固定连接，优选为经螺纹固定连接。

上述装置通过传动长杆9改变动力传输方向，提高外框1的空间利用率，结构紧凑。

在一种实施例中，内框3上设有与其螺纹连接的内框连接件2，优选为经螺钉等进行固定，内框连接件2上设有沿竖直方向设置的定位件，内框3上设有与定位件配合的定位槽，定位件上设有用于与光机部件连接的机械接口。机械接口能够与直径3毫米的定位销连接，可以连接标准镜头、待检光学元件等光机部件，增大该装置的通用性，在内框3与内框连接件2接触的端壁上设置凹槽，内框连接件2上设有与凹槽配合的定位凸起，以对内框连接件2进行定位，保证内框连接件2与内框3之间的同心。

在上述各实施例的基础上，推杆组件具体为与调节组件固定座5过渡配合的螺纹套7和与螺纹套7配合的螺纹旋钮8。调节组件固定座5与外框1经螺钉固定连接，通过旋拧螺纹旋钮8，输出线位移，带动驱动输入件11运动，最终使得内框3绕第一铰接件4产生小角度位移，实现调节组件与转动座12间的微调，该装置能够在小空间内安装，且能够实现较大的调节行程，螺纹旋钮8为细牙螺纹旋钮8。

在上述各实施例的基础上，弹性组件10具体为与调节组件固定座5螺纹连接、内设有压缩弹簧的压缩弹簧套管6，压缩弹簧的一端与转动座12经压缩弹簧筒柱接触。当然，在其他实施例中，也可以不设置压缩弹簧筒柱，直接通过压缩弹簧与转动座12接触，但上述设置方式弹簧易变形及脱离原有位置，造成装置卡住等问题，可根据实际需要进行设置，均在本发明的保护范围内。

在上述各实施例的基础上，第一铰接件4具体为球轴承和一端与其配合的铰链销，球轴承经球轴承端盖与外框1固定连接，铰链销的另一端与内框3配合。通过球轴承实现与第二驱动输入件11间连线为旋转轴13的摆动，通过铰链销与第一驱动输入件11间连线为旋转轴13的摆动，实现内框3在空间的两个自由度的调节。其中，第一驱动输入件11可具体为半球结构和螺纹定位销配合的形式，相应的，衔口槽设有与半球结构配合的弧面；第二驱动输入件11可具体为结构球的形式，其与内框3过渡配合，在一种实施例中，外框1为矩形腔体时，与第一驱动输入件11和第二驱动输入件11配合的调节组件设于矩形腔体的同侧，对称设置。

该装置结构紧凑，占用空间小，与干涉仪的结构安装面通用性强，能够在多种型号的光学检测设备上安装，且该调节装置的两处调节组件对称设置，操作时调整方便快捷，提高工作效率，并通过二级减速的结构形式，增大结构的调节分辨力，同时减小在一定负载作用下的调节力，为手动调节提供便利。

在一种具体的实施方式中，安装过程为：首先进行调节组件的安装，将细牙螺纹套7与调节组件固定座5过渡配合，压缩弹簧套管6与调节组件固定座5采用螺纹连接，细牙螺纹旋钮8与细牙螺纹套7采用螺距0.25mm的细牙螺纹进行配合，其次，将压缩弹簧压缩1mm后装入压缩弹簧套管6中，使得压缩弹簧具有初始张力，球头铰链有两处，一处与传动长杆9配合使用，在装配时，将转动座12与旋转轴13装在外框1上，将传动长杆9装配至外框1内腔的容纳槽中，为传动长杆9提供工作空间，再将侧端盖通过螺钉固定在外框1上，球头铰链的另一处没有传动长杆9作为中间传动，直接将调节组件与球头铰链实现配合即可，球轴承为机构提供两个自由度的转动，同时限制其他方向上的自由度，使得内框3与外框1之间只能够绕球轴承的三个方向转动而没有平动自由度，从而确定了内框3与外框1支架间的相对位置，在外框1与其他零部件装配完成后，外框1的上工作面加工四个沉头连接孔，用于与如ZYGO立式工作站等用于光学检测领域的干涉仪进行连接，保证该装置的通用性与普适性，并对机构的自由度、调节行程及调节分辨率进行计算与符合，确保装置满足实际使用需求。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

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)

1.一种用于干涉仪的姿态调节装置，其特征在于，包括：

用于与外部设备连接的外框(1)；

设于所述外框(1)内侧、用于与姿态待调节设备连接的内框(3)，所述内框(3)与所述外框(1)经第一铰接件(4)铰接连接以实现所述内框(3)在空间的转动，所述内框(3)上设有与其固连的驱动输入件(11)，所述外框(1)设有与所述驱动输入件(11)配合的调节组件，所述驱动输入件(11)在所述调节组件的带动下、带动所述内框(3)以所述第一铰接件(4)为固定转动点实现空间转动。

2.根据权利要求1所述的姿态调节装置，其特征在于，所述调节组件包括设于所述外框(1)内腔的转动座(12)，所述转动座(12)与所述外框(1)间设有旋转轴(13)，所述转动座(12)设有与所述驱动输入件(11)配合的衔口槽，所述调节组件还包括突出于所述外框(1)用于与所述转动座(12)接触以推动所述转动座(12)绕所述旋转轴(13)旋转的推杆组件，进而带动所述衔口槽转动实现对所述驱动输入件(11)的推动。

3.根据权利要求2所述的姿态调节装置，其特征在于，所述外框(1)的外侧设有用于固定所述推杆组件的调节组件固定座(5)，所述调节组件还包括一端固设于所述调节组件固定座(5)上、另一端与所述转动座(12)接触以实现所述转动座(12)复位的弹性组件(10)。

4.根据权利要求3所述的姿态调节装置，其特征在于，所述驱动输入件(11)包括分别设于所述外框(1)的一组平行边上的第一驱动输入件(11)和第二驱动输入件(11)，所述第一驱动输入件(11)和所述第二驱动输入件(11)的中心分别与所述第一铰接件(4)的中心间的连线相互垂直，且所述第一铰接件(4)与所述第一驱动输入件(11)位于所述外框(1)的同一侧边。

5.根据权利要求4所述的姿态调节装置，其特征在于，所述转动座(12)包括与所述第二驱动输入件(11)配合的第二转动座(12)，所述推杆组件包括与所述第二驱动输入件(11)配合的第二推杆组件，所述弹性组件(10)包括与所述第二驱动输入件(11)配合的第二弹性组件(10)，所述第二推杆组件和所述第二弹性组件(10)分别经传动长杆(9)与所述第二转动座(12)接触，所述外框(1)设有用于容纳所述传动长杆(9)的容纳槽。

6.根据权利要求5所述的姿态调节装置，其特征在于，所述外框(1)上设有用于固定所述第二转动座(12)的侧端盖，所述外框(1)与所述侧端盖可拆卸的固定连接。

7.根据权利要求1所述的姿态调节装置，其特征在于，所述内框(3)上设有与其螺纹连接的内框连接件(2)，所述内框连接件(2)上设有沿竖直方向设置的定位件，所述内框(3)上设有与所述定位件配合的定位槽，所述定位件上设有用于与光机部件连接的机械接口。

8.根据权利要求1-7任一项所述的姿态调节装置，其特征在于，所述推杆组件具体为与所述调节组件固定座(5)过渡配合的螺纹套(7)和与所述螺纹套(7)配合的螺纹旋钮(8)。

9.根据权利要求1-7任一项所述的姿态调节装置，其特征在于，所述弹性组件(10)具体为与所述调节组件固定座(5)螺纹连接、内设有压缩弹簧的压缩弹簧套管(6)，所述压缩弹簧的一端与所述转动座(12)经压缩弹簧筒柱接触。

10.根据权利要求1-7任一项所述的姿态调节装置，其特征在于，所述第一铰接件(4)具体为球轴承和一端与其配合的铰链销，所述球轴承经球轴承端盖与所述外框(1)固定连接，所述铰链销的另一端与所述内框(3)配合。