CN108490574A - 一种光轴五维指示调节机构及调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光轴五维指示调节机构及调节方法，解决了现有技术瞄准过程没有定量控制，调整过程不连续，且往往机构复杂，调节自由度不够，造成瞄准随机性大，效率低的问题。采用的技术方案是一种光轴五维指示调节机构，包括安装基板、激光器座、指示激光器、多颗锁紧顶丝、七颗微调螺钉及两颗锁紧螺钉，激光器座通过两颗锁紧螺钉连接在安装基板上，锁紧顶丝将指示激光器连接在激光器座上，四颗微调螺钉头部作用在激光器座侧面，三颗微调螺钉设置在激光器座表面；光轴五维指示调节机构的调节方法，通过七颗微调螺钉相互配合可以实现光路瞄准，本发明光轴偏移量可根据微调螺钉螺距来计算，可实现定量调节，调整过程连续，效率高，操作简单。

Description

一种光轴五维指示调节机构及调节方法

技术领域

本发明属于精密测量及精密计量技术领域，具体涉及一种光轴五维指示调节机构及调节方法。

背景技术

光学实验中，光轴穿孔及对心经常通过微调指示激光来实现，在没有可靠定位及调节环节的情况下，往往通过修切环节及借助俯仰机构来实现。此方法中瞄准过程没有定量控制，调整过程不连续，且往往机构复杂，调节自由度不够，造成瞄准随机性大，效率低等问题。

发明内容

本发明目的是提供一种光轴五维指示调节机构及调节方法，以解决现有技术瞄准过程没有定量控制，调整过程不连续，且往往机构复杂，调节自由度不够，造成瞄准随机性大，效率低等问题。

本发明的技术解决方案是：

一种光轴五维指示调节机构，其特征在于：包括安装基板、激光器座、指示激光器、多个锁紧顶丝、第一微调螺钉、第二微调螺钉、第三微调螺钉、第四微调螺钉、第五微调螺钉、第六微调螺钉、第七微调螺钉、第一锁紧螺钉和第二锁紧螺钉；

指示激光器通过多个锁紧顶丝连接于激光器座上，锁紧顶丝起到固定激光器，使得发射的激光相对于激光器座稳固、不偏移的作用，将指示激光器发射的激光所在轴线定义为X轴，以指示激光器安装位置的中心点为X轴、Y轴、Z轴交点，激光器座平面上，垂直于X轴的为Y轴，垂直于激光器座平面的为Z轴；激光器座上，沿Y轴，在指示激光器两侧还分别设置有第一条形孔和第二条形孔，所述的第一条形孔和第二条形孔的方向与Y轴平行，安装基板上，设置有与第一条形孔相对应的第三条形孔和与第二条形孔向对应的第四条形孔，第一锁紧螺钉通过第一条形孔、第三条形孔，第二锁紧螺钉通过第二条形孔、第四条形孔将激光器座连接在安装基板上；激光器座上，指示激光器安装位置X轴一侧设置有与第六微调螺钉相适配的螺纹孔，另一侧Y轴两侧还分别设置有与第五微调螺钉和第七微调螺钉相适配的螺纹孔；

所述的安装基板上设置有四个微调螺钉安装座，所述四个微调螺钉安装座位于激光器座X轴两侧，与激光器座之间设置有间隙，四个微调螺钉安装座上分别设置有相同的螺纹孔，分别与第一微调螺钉、第二微调螺钉、第三微调螺钉和第四微调螺钉相适配，螺纹孔轴线与Y轴平行，通过松开第一微调螺钉和第二微调螺钉，顶紧第三微调螺钉和第四微调螺钉，可以调节激光器座，在Y方向上，相对于安装基板移动。

进一步地，所述的微调螺钉为数显微分头微调螺钉。

进一步地，所述的激光器座为十字型结构，十字型结构两条交叉板面分别与X轴和Y轴平行，所述的十字型结构的X方向上，设置有平行于X轴的凹槽，指示激光器位于十字型结构凹槽的中心位置，安装基板上的微调螺钉安装座为四个凸起状结构，十字型结构位于四个凸起状结构形成的凹槽中。

进一步地，所述的安装基板为矩形结构，四个凸起状结构的微调螺钉安装座位于矩形结构的四角。

进一步地，与第六微调螺钉相适配的螺纹孔设置Y轴上，该螺纹孔和指示激光器安装位置分别处于第一条形孔两侧，与第五微调螺钉、第六微调螺钉和第七微调螺钉相适配的三个螺纹孔，在激光器座上呈等腰三角形排布。

进一步地，所述的第一条形孔和第二条形孔处于Y轴上，在指示激光器安装位置两侧等间距设置。

进一步地，所述的微调螺钉后端设置有手动旋钮，所述的锁紧顶丝为两个，所述的微调螺钉的头部为球头形式。

进一步地，所述激光器座上，第二条形孔一侧也设置有螺纹孔，所述的螺纹孔与第八微调螺钉相适配，该螺纹孔位于Y轴上，与指示激光器安装位置，分别处于第二条形孔两侧。

同时，本发明还提供了一种基于上述光轴五维指示调节机构的调节方法，其特殊之处在于：

1)将光轴五维指示调节机构置于需要调试的光路中，接通指示激光器控制电源，指示激光器出光后均匀顶紧两颗锁紧顶丝，并观察光轴是否晃动；

2)在光轴不晃动的前提下，判断指示激光偏离瞄准目标的位置，稍微松动第一锁紧螺钉和第二锁紧螺钉，通过7颗微调螺钉来实现光轴的对准，利用五维调节(Y，Z，X轴转动，Y轴转动，Z轴转动)相互迭代，可快速完成光轴指示；

3)对准指示光轴后，需顶紧所有微调螺钉，进一步二次检测光轴是否偏移；最后，利用第一锁紧螺钉和第二锁紧螺钉将光轴锁死。

进一步地，所述光轴五维指示调节机构的调节方法的具体调节步骤如下：

2.1)Y轴平动：可通过松动第三微调螺钉及第四微调螺钉，顶紧第一微调螺钉及第二微调螺钉来实现，此时光轴将沿螺钉顶紧方向平移，每次可将第三微调螺钉及第四微调螺钉松动60°，同时将第一微调螺钉及第二微调螺钉拧紧60°，则光轴偏移量可根据微调螺钉螺距来计算，其调整量取决于激光器座与安装基板的预留间隙大小；

2.2)Z轴平动：松动第一微调螺钉、第二微调螺钉、第三微调螺钉和第四微调螺钉，可通过同时等量均匀调整第五微调螺钉、第六微调螺钉及第七微调螺钉来实现，利用微调螺钉的球头顶紧安装基板带动激光器座相对于Z轴运动，来调节光轴高度，调节合适后，将第一微调螺钉、第二微调螺钉、第三微调螺钉和第四微调螺钉顶紧在十字型激光器座的侧面上；

2.3)X轴转动：松动第一微调螺钉、第二微调螺钉、第三微调螺钉和第四微调螺钉，可通过顶紧第六微调螺钉，松动第五微调螺钉和第七微调螺钉，或者顶紧第五微调螺钉和第七微调螺钉，松动第六微调螺钉来实现；

2.4)Y轴转动：松动第一微调螺钉、第二微调螺钉、第三微调螺钉和第四微调螺钉，松动第七微调螺钉，顶紧第五微调螺钉，或者松动第五微调螺钉，顶紧第七微调螺钉来实现；

2.5)Z轴转动：松动第一微调螺钉和第三微调螺钉，顶紧第二微调螺钉和第四微调螺钉，或者顶紧第一微调螺钉和第三微调螺钉，松开第二微调螺钉和第四微调螺钉来实现。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明在光学实验对光、穿孔及瞄准时，通过七颗微调螺钉，实现了指示激光的五维微调，分别为Y轴平动、Z轴平动、X轴转动、Y轴转动、Z轴转动。

2、本发明采用微调螺钉调节光路瞄准，光轴偏移量可根据微调螺钉螺距来计算，微调螺钉可以为可读数形式的微分头微调螺钉，实现了瞄准过程的定量控制。

3、本发明根据光轴指示位置判断需要调整的维度及调整量，各维调整环节相互配合进行光轴调节，调整过程连续，可控，效率高。

4、本发明激光器座设计为十字型结构，处于矩形安装基板四个凸起状结构形成的凹槽中，第一条形孔、第二条形孔和第六微调螺钉均处于Y轴上，设置在X轴两端，与矩形结构相比，可以更灵活的设置条形孔及第六微调螺钉相对于指示激光器的距离，实现更大的激光光路调整范围。

5、本发明激光器座上设置有第一条形孔和第二条形孔，安装基板上设置有第三条形孔和第四条形孔，微调螺钉第一锁紧螺钉通过第一条形孔第三条形孔，第二锁紧螺钉通过第二条形孔和第四条形孔，将激光器座连接在安装基板上，当多个微调螺钉调节光路瞄准后，第一锁紧螺钉和第二锁紧螺钉将光轴锁紧，实现了对光瞄准的稳定性。

6、本发明微调螺钉后端可设置有手动旋钮，在光路瞄准时调节更便捷。

7、本发明激光器座上，第五微调螺钉、第六微调螺钉和第七微调螺钉对应的相适配的螺纹孔，成等腰三角形排布，与第六微调螺钉相适配的螺纹孔位于Y轴上，可以根据第五微调螺钉和第七微调螺钉等螺距旋转实现了Y轴转动的定量控制，或者同步旋转第五微调螺钉和第七微调螺钉，通过旋转螺距的大小可以实现Y轴转动的定量控制。

附图说明

图1为光轴五维指示调节机构结构正视图；

图2为光轴五维指示调节机构结构右视图；

图3为光轴五维指示调节示意图；

附图标记说明：1—安装基板、2—激光器座、3—指示激光器、4—锁紧顶丝、5—第一微调螺钉、6—第二微调螺钉、7—第三微调螺钉、8—第四微调螺钉、9—第五微调螺钉、10—第六微调螺钉、11—第七微调螺钉、12—第一锁紧螺钉、13—第二锁紧螺钉。

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。

如图1和图2所示：一种光轴五维指示调节机构，包括安装基板1、激光器座2、指示激光器3、多个锁紧顶丝4、第一微调螺钉5、第二微调螺钉6、第三微调螺钉7、第四微调螺钉8、第五微调螺钉9、第六微调螺钉10、第七微调螺钉11、第八微调螺钉(图中未显示)、第一锁紧螺钉12和第二锁紧螺钉13；

指示激光器3通过多颗锁紧顶丝4连接于激光器座2上，用于将指示激光器3固定在激光器座2上，本实施例中，在指示激光器3座上设置具有安装孔的凸起，通过两颗锁紧顶丝4将指示激光器3固定在安装孔内，此时，指示激光器3发射的激光方向与激光器座平面平行，两点确定一条直线，两颗锁紧顶丝4可以起到较好的固定作用，防止指示激光器3相对于激光器座2晃动。将指示激光器3发射的激光所在轴线定义为X轴，以指示激光器3安装位置的中心点为X轴、Y轴、Z轴交点，激光器座2平面上，垂直于X轴的为Y轴，垂直于激光器座2平面的为Z轴；激光器座2可以为矩形、圆形或其他形状，优选地，本实施例中，激光器座2为十字型结构，十字型结构保证了既节省空间，又可以在垂直于激光方向的板面上灵活设置微调螺钉及条形孔，实现更大的激光光路调整范围；十字型结构的两条垂直相交板面的轴线，分别与X轴和Y轴平行。十字型结构的X方向上，设置有平行于X轴的凹槽，指示激光器3安装在十字型结构的凹槽中，处于十字型结构的中心位置。激光器座2上，沿Y轴，在指示激光器3两侧还分别设置有第一条形孔和第二条形孔，本实施例中，第一条形孔与第二条形孔相对于指示激光器3安装位置等间距设置，所述的第一条形孔和第二条形孔的方向与Y轴平行；在Y轴上，第一条形孔一端还设置有与第六微调螺钉10相适配的螺纹孔，该螺纹孔和指示激光器3处于第一条形孔两侧；第二条形孔X方向两侧分别设置有与第五微调螺钉9和第七微调螺钉11相适配的螺纹孔；优选地，三个螺纹孔所处位置的连线为等腰三角形，第二条形孔一端，Y轴上，也可以设置螺纹孔(图中未显示)，处于等腰三角形的外侧，与第八微调螺钉相适配，该螺纹孔与指示激光器3安装位置分别位于第二条形孔两侧，在调节激光对准时，通过调节第五微调螺钉9、第六微调螺钉10、第七微调螺钉11和第八微调螺钉可以实现激光绕X轴转动、Y轴转动、或Z轴平动，本实施例中，激光器座2上设置了三颗微调螺钉，分别为第五微调螺钉9、第六微调螺钉10和第七微调螺钉11，通过第五微调螺钉9、第六微调螺钉10、第七微调螺钉11相互配合来实现激光绕X轴转动、Y轴转动、或Z轴平动。

安装基板1为矩形结构，矩形安装基板1的四角对称设置有四个凸起状结构的微调螺钉安装座，十字型结构的激光器座2处于四个微调螺钉安装座形成的十字型凹槽中，与微调螺钉安装座之间设置有间隙，光路对准时，可以根据调整量设置间隙大小；安装基板1上设置有与第一条形孔相对应的第三条形孔和与第二条形孔向对应的第四条形孔，第一锁紧螺钉12通过第一条形孔、第三条形孔，第二锁紧螺钉13通过第二条形孔、第四条形孔将激光器座2连接在安装基板1上；四个凸起状结构的微调螺钉安装座上分别设置有相同的螺纹孔，分别与第一微调螺钉5、第二微调螺钉6、第三微调螺钉7和第四微调螺钉8相适配，螺纹孔轴线与Y轴平行，调节光路瞄准时，第一微调螺钉5和第二微调螺钉6穿过安装基板1凸起状结构上的螺纹孔，其头部正好处于激光器座2的一个侧面上，第三微调螺钉7和第四微调螺钉8头部处于激光器座2的另一个侧面上，两个侧面相对于X轴对称，此时，通过松开第一微调螺钉5和第二微调螺钉6，顶紧第三微调螺钉7和第四微调螺钉8，可以调节激光器座2，在Y方向上，相对于安装基板1移动；图1中，四个凸起状结构表面上还分别设置有固定安装基板的固定孔，固定孔的轴向垂直于安装基板1。

本实施例中，所有的微调螺钉，可以为普通的微调螺钉，光轴偏移量可根据微调螺钉螺距来计算，也可以是头部为球头形式的数显微分头微调螺钉，为了调整方便，其后端可以设置为手动旋钮。

基于一种光轴五维指示调节机构在光学实验中，对光、穿孔及瞄准时的调节，图3为光轴五维指示调节示意图，其中θ_X、θ_Y、θ_Z分别为激光绕X轴、Y轴、Z轴转动的角度，方法如下：

1)将光轴五维指示调节机构置于需要调试的光路中，接通指示激光器3控制电源，指示激光器3出光后均匀顶紧两颗锁紧顶丝4，并观察光轴是否晃动；

2)在光轴不晃动的前提下，判断指示激光偏离瞄准目标的位置，稍微松动第一锁紧螺钉12和第二锁紧螺钉13，通过7颗微调螺钉来实现光轴的对准，利用五维调节(Y，Z，X轴转动，Y轴转动，Z轴转动)相互迭代，可快速完成光轴指示；

操作过程中，根据光轴指示位置判断需要调整的维度及调整量，各维调整环节相互配合进行光轴调节，具体步骤如下：

2.1)Y轴平动：可通过松动第三微调螺钉7及第四微调螺钉8，顶紧第一微调螺钉5及第二微调螺钉6来实现，此时光轴将沿螺钉顶紧方向平移，每次可将第三微调螺钉7及第四微调螺钉8松动60°，同时将第一微调螺钉5及第二微调螺钉6拧紧60°，则光轴偏移量可根据微调螺钉螺距来计算，其调整量取决于激光器座2与安装基板1的预留间隙大小；

2.2)Z轴平动：松动第一微调螺钉5、第二微调螺钉6、第三微调螺钉7和第四微调螺钉8，可通过同时等量均匀调整第五微调螺钉9、第六微调螺钉10及第七微调螺钉10来实现，利用微调螺钉的球头顶紧安装基板1带动激光器座2相对于Z轴运动，来调节光轴高度，调节合适后，将第一微调螺钉5、第二微调螺钉6、第三微调螺钉7和第四微调螺钉8顶紧在十字型激光器座2的侧面上；

2.3)X轴转动：松动第一微调螺钉5、第二微调螺钉6、第三微调螺钉7和第四微调螺钉8，可通过顶紧第六微调螺钉10，松动第五微调螺钉9和第七微调螺钉11，或者顶紧第五微调螺钉9和第七微调螺钉11，松动第六微调螺钉10来实现；

2.4)Y轴转动：松动第一微调螺钉5、第二微调螺钉6、第三微调螺钉7和第四微调螺钉8，松动第七微调螺钉11，顶紧第五微调螺钉9，或者松动第五微调螺钉9，顶紧第七微调螺钉11来实现；

2.5)Z轴转动：松动第一微调螺钉5和第三微调螺钉7，顶紧第二微调螺钉6和第四微调螺钉8，或者顶紧第一微调螺钉5和第三微调螺钉7，松开第二微调螺钉6和第四微调螺钉8来实现；

3)对准指示光轴后，需顶紧所有微调螺钉，进一步二次检测光轴是否偏移；最后，利用第一锁紧螺钉12和第二锁紧螺钉13将光轴锁死。

Claims (10)

1.一种光轴五维指示调节机构，其特征在于：包括安装基板(1)、激光器座(2)、指示激光器(3)、多个锁紧顶丝(4)、第一微调螺钉(5)、第二微调螺钉(6)、第三微调螺钉(7)、第四微调螺钉(8)、第五微调螺钉(9)、第六微调螺钉(10)、第七微调螺钉(11)、第一锁紧螺钉(12)和第二锁紧螺钉(13)；

指示激光器(3)通过多个锁紧顶丝(4)连接于激光器座(2)上，将指示激光器(3)发射的激光所在轴线定义为X轴，以指示激光器(3)安装位置的中心点为X轴、Y轴、Z轴交点，激光器座(2)平面上，垂直于X轴的为Y轴，垂直于激光器座(2)平面的为Z轴；激光器座(2)上，沿Y轴，在指示激光器(3)两侧还分别设置有第一条形孔和第二条形孔，所述的第一条形孔和第二条形孔的方向与Y轴平行，安装基板(1)上，设置有与第一条形孔相对应的第三条形孔和与第二条形孔向对应的第四条形孔，第一锁紧螺钉(12)通过第一条形孔、第三条形孔，第二锁紧螺钉(13)通过第二条形孔、第四条形孔将激光器座(2)连接在安装基板(1)上；激光器座(2)上，指示激光器(3)安装位置X轴一侧设置有与第六微调螺钉(10)相适配的螺纹孔，另一侧Y轴两侧还分别设置有与第五微调螺钉(9)和第七微调螺钉(11)相适配的螺纹孔；

所述的安装基板(1)上设置有四个微调螺钉安装座，所述四个微调螺钉安装座位于激光器座(2)X轴两侧，与激光器座(2)之间设置有间隙，四个微调螺钉安装座上分别设置有相同的螺纹孔，分别与第一微调螺钉(5)、第二微调螺钉(6)、第三微调螺钉(7)和第四微调螺钉(8)相适配，螺纹孔轴线与Y轴平行，通过松开第一微调螺钉(5)和第二微调螺钉(6)，顶紧第三微调螺钉(7)和第四微调螺钉(8)，可以调节激光器座(2)，在Y方向上，相对于安装基板(1)移动。

2.根据权利要求1所述的一种光轴五维指示调节机构，其特征在于：所述的微调螺钉为数显微分头微调螺钉。

3.根据权利要求1所述的一种光轴五维指示调节机构，其特征在于：所述的激光器座(2)为十字型结构，十字型结构两条交叉板面分别与X轴和Y轴平行，所述的十字型结构的X方向上，设置有平行于X轴的凹槽，指示激光器(3)位于十字型结构凹槽的中心位置，安装基板上的微调螺钉安装座为四个凸起状结构，十字型结构位于四个凸起状结构形成的凹槽中。

4.根据权利要求3所述的一种光轴五维指示调节机构，其特征在于：所述的安装基板(1)为矩形结构，四个凸起状结构的微调螺钉安装座位于矩形结构的四角。

5.根据权利要求1至4任一所述的一种光轴五维指示调节机构，其特征在于：与第六微调螺钉(10)相适配的螺纹孔设置Y轴上，该螺纹孔和指示激光器(3)安装位置分别处于第一条形孔两侧，与第五微调螺钉(9)、第六微调螺钉(10)和第七微调螺钉(11)相适配的三个螺纹孔，在激光器座(2)上呈等腰三角形排布。

6.根据权利要求5所述的一种光轴五维指示调节机构，其特征在于：所述的第一条形孔和第二条形孔处于Y轴上，在指示激光器(3)安装位置两侧等间距设置。

7.根据权利要求6所述的一种光轴五维指示调节机构，其特征在于：所述的微调螺钉后端设置有手动旋钮，所述的锁紧顶丝(4)为两个，所述的微调螺钉的头部为球头形式。

8.根据权利要求1所述的一种光轴五维指示调节机构，其特征在于：所述激光器座(2)上，第二条形孔一侧也设置有螺纹孔，所述的螺纹孔与第八微调螺钉相适配，该螺纹孔位于Y轴上，与指示激光器安装位置，分别处于第二条形孔两侧。

9.采用权利要求1-8任一所述的一种光轴五维指示调节机构的调节方法，其特殊之处在于：

1)将光轴五维指示调节机构置于需要调试的光路中，接通指示激光器(3)控制电源，指示激光器(3)出光后均匀顶紧两颗锁紧顶丝(4)，并观察光轴是否晃动；

2)在光轴不晃动的前提下，判断指示激光偏离瞄准目标的位置，稍微松动第一锁紧螺钉(12)和第二锁紧螺钉(13)，通过7颗微调螺钉来实现光轴的对准，利用五维调节(Y，Z，X轴转动，Y轴转动，Z轴转动)相互迭代，可快速完成光轴指示；

3)对准指示光轴后，需顶紧所有微调螺钉，进一步二次检测光轴是否偏移；最后，利用第一锁紧螺钉(12)和第二锁紧螺钉(13)将光轴锁死。

10.根据权利要求9所述的一种光轴五维指示调节机构的调节方法，其特殊之处在于：所述调节方法的具体调节步骤如下：

2.1)Y轴平动：可通过松动第三微调螺钉(7)及第四微调螺钉(8)，顶紧第一微调螺钉(5)及第二微调螺钉(6)来实现，此时光轴将沿螺钉顶紧方向平移，每次可将第三微调螺钉(7)及第四微调螺钉(8)松动60°，同时将第一微调螺钉(5)及第二微调螺钉(6)拧紧60°，则光轴偏移量可根据微调螺钉螺距来计算，其调整量取决于激光器座(2)与安装基板(1)的预留间隙大小；

2.2)Z轴平动：松动第一微调螺钉(5)、第二微调螺钉(6)、第三微调螺钉(7)和第四微调螺钉(8)，可通过同时等量均匀调整第五微调螺钉(9)、第六微调螺钉(10)及第七微调螺钉(11)来实现，利用微调螺钉的球头顶紧安装基板带动激光器座(2)相对于Z轴运动，来调节光轴高度，调节合适后，将第一微调螺钉(5)、第二微调螺钉(6)、第三微调螺钉(7)和第四微调螺钉(8)顶紧在十字型激光器座(2)的侧面上；

2.3)X轴转动：松动第一微调螺钉(5)、第二微调螺钉(6)、第三微调螺钉(7)和第四微调螺钉(8)，可通过顶紧第六微调螺钉(10)，松动第五微调螺钉(9)和第七微调螺钉(11)，或者顶紧第五微调螺钉(9)和第七微调螺钉(11)，松动第六微调螺钉(10)来实现；

2.4)Y轴转动：松动第一微调螺钉(5)、第二微调螺钉(6)、第三微调螺钉(7)和第四微调螺钉(8)，松动第七微调螺钉(11)，顶紧第五微调螺钉(9)，或者松动第五微调螺钉(9)，顶紧第七微调螺钉(11)来实现；

2.5)Z轴转动：松动第一微调螺钉(5)和第三微调螺钉(7)，顶紧第二微调螺钉(6)和第四微调螺钉(8)，或者顶紧第一微调螺钉(5)和第三微调螺钉(7)，松开第二微调螺钉(6)和第四微调螺钉(8)来实现。