CN110955015A - 一种宽温度适应性平行光管反射镜支撑结构 - Google Patents

Abstract

一种宽温度适应性平行光管反射镜支撑结构属于平行光管支撑技术领域，目的在于解决现有技术存在的在温差较大时温差对平行光管出光均匀性等性能的影响的问题。本发明包括：主镜部件，平行光管的主反射镜和主镜部件上端面固定连接；次镜部件，平行光管的次反射镜和次镜部件上端面固定连接；主结构底板；固定连接结构，主镜部件下端面通过固定连接结构和主结构底板的上端面固定连接；浮动支撑结构，次镜部件通过一组浮动支撑结构支撑在主结构底板上，平行光管的靶标基座通过一组浮动支撑结构支撑在主结构底板上；以及连接杆，主镜部件通过两个连接杆分别与次镜部件和靶标基座连接，次镜部件和靶标基座通过一个连接杆连接。

Description

一种宽温度适应性平行光管反射镜支撑结构

技术领域

本发明属于平行光管支撑技术领域，具体涉及一种宽温度适应性平行光管反射镜支撑结构。

背景技术

平行光管是一种广泛使用的测量仪器，常用的反射式平行光管一般由主反射镜、次反射镜、靶标基座和相应的支撑结构等部分组成。对于一般的反射式平行光管其结构中各个部分与结构基座通常采用固定连接的方式进行固定，在普通的实验室环境中由于温差不大，使用环境温度和装调温度温差不大时，对平行光管的出光均匀性等性能基本无影响。但是在室外使用时，特别是不同季节昼夜温差较大，温度对平行光管出光均匀性等性能的影响就不可忽略。常见的平行光管的支撑件一般采用铝合金加工而成，在-20℃～40℃时，按铝合金线膨胀系数23.6×10^-6/℃计算，200mm间距的主、次镜中线间距变化量约为0.283mm，这对于光学系统的影响是非常显著的，因此需要对主、次镜之间的间距进行控制，以保证平行光管中各个重要部件之间在宽温度范围内(-20℃～40℃)的相对位置的稳定性。可以将整体结构的材料替换为低线膨胀系数的殷钢(线膨胀系数0.3×10^-6/℃)提高结构的稳定性，但是其材料的加工成本会显著增加，整体重量也会增加2-3倍。使用主动控制的方法对各个温度下部件的位移量进行标定，使用直线电机等位移驱动器对结构位移进行补偿也是一种办法，但是这种方案的结构复杂，电子元器件的性能衰减和执行器件的稳定性也会成为不稳定因素，无法根本上解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种宽温度适应性平行光管反射镜支撑结构，解决现有技术存在的在温差较大时温差对平行光管出光均匀性等性能的影响的问题。

为实现上述目的，本发明的一种宽温度适应性平行光管反射镜支撑结构包括：

主镜部件，平行光管的主反射镜和所述主镜部件上端面固定连接；

次镜部件，平行光管的次反射镜和所述次镜部件上端面固定连接；

主结构底板；

固定连接结构，所述主镜部件下端面通过固定连接结构和所述主结构底板的上端面固定连接；

浮动支撑结构，所述次镜部件通过一组浮动支撑结构支撑在所述主结构底板上，平行光管的靶标基座通过一组浮动支撑结构支撑在所述主结构底板上；

以及连接杆，所述主镜部件通过两个连接杆分别与次镜部件和靶标基座连接，所述次镜部件和靶标基座通过一个连接杆连接。

所述浮动支撑结构为四点浮动支撑。

每组所述浮动支撑结构包括：

和所述主结构底板螺纹连接的四个球头支撑柱；

四个锁紧螺母，所述四个锁紧螺母分别和四个球头支撑柱螺纹配合锁紧球头支撑柱；

以及多组拉紧结构，每组拉紧结构包括两个弹簧挡柱以及一个预紧弹簧，一个所述弹簧挡柱设置在所述主结构底板的下端面，另一个所述弹簧挡柱设置在所述主镜部件或靶标基座的上端面，所述预紧弹簧两端分别和两个弹簧挡柱连接。

所述拉紧结构至少包括对称设置的两组。

所述固定连接结构为固定螺钉，所述主镜部件通过固定螺钉固定在所述主结构底板上。

所述连接杆为殷钢连接杆。

所述主镜部件采用殷钢材料。

所述次镜部件采用殷钢材料。

所述主结构底板采用铝合金材料。

本发明的有益效果为：本发明的一种宽温度适应性平行光管反射镜支撑结构利用低线膨胀系数的殷钢作为连接杆，将结构尺寸较大的主镜部件设计为固定部件，次镜部件和靶标基座分别使用殷钢连接杆连接到主镜部件上，同时次镜部件和靶标基座的底部均使用四点浮动支撑，然后使用预紧弹簧拉紧，避免部件与浮动支撑点产生间歇。主结构底板仍采用铝合金材料，在温度发生变化时主结构底板的变形量与连接杆的变形量不同，次镜部件和靶标基座与浮动支撑点之间将会发生相对位移，同样在-20℃～40℃温度范围内，200mm间距的殷钢连接杆长度变化量约为0.0036mm，对光学系统的影响很小，可以忽略不计。由于是浮动支撑，部件之间的相对位移不会产生内部应力，既能保证结构安全又能使平行光管具有很好的温度适应性。

本发明设计一种宽温度范围内部件之间相对稳定、从而保证出光均匀性的平行光管结构，保证主镜部件、次镜部件和靶标基座之间的相对位置稳定，以保证整个系统的出光均匀性性能。

主反射镜固定在主镜部件上，次反射镜固定在次镜部件上，靶标基座为靶标安装部件，所用靶标根据实际情况安装。主镜组件与主结构底板通过螺钉固定连接，主结构底板采用铝合金材料，以降低重量和成本。次镜部件通过殷钢连接杆与主镜部件连接，且次镜部件的底部采用四个球头支撑柱组成的平面接触，并使用两根预紧弹簧拉紧，预紧弹簧的作用是使次镜部件的底面与球头支撑柱组成的平面紧密接触。同理，靶标基座与主镜部件通过殷钢连接杆连接，靶标基座的底面通过四个球头支撑柱组成的平面支撑，通过两个预紧弹簧拉紧，为了保证结构的稳定性，靶标基座和次镜部件之间通过殷钢连接杆连接，三个殷钢连接杆在一个平面内组成三角形结构，使整个结构稳定性更好。利用殷钢杆线膨胀系数低的特点，当主结构底板因温度发生尺寸变化时，在殷钢杆的作用下，次镜部件和靶标基座与底部支撑的球头支撑柱之间发生相对位移，主反射镜、次反射镜和靶标基座之间的相对位置关系变化很小，从而保证系统中光学件的相对位置稳定性。殷钢连接杆组成的三角形支撑结构刚度高，结构尺寸稳定性好，且加工难度和成本都较低。

附图说明

图1为本发明的一种宽温度适应性平行光管反射镜支撑结构俯视图；

图2为本发明的一种宽温度适应性平行光管反射镜支撑结构立体图；

图3为本发明的一种宽温度适应性平行光管反射镜支撑结构局部爆炸图；

图4为本发明的一种宽温度适应性平行光管反射镜支撑结构中浮动支撑结构示意图；

其中：1、主反射镜，2、次反射镜，3、靶标基座，4、主镜部件，5、次镜部件，6、主结构底板，7、固定连接结构，8、浮动支撑结构，801、球头支撑柱，802、锁紧螺母，803、弹簧挡柱，804、预紧弹簧，9、连接杆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

参见附图1和附图2，本发明的一种宽温度适应性平行光管反射镜支撑结构包括：

主镜部件4，平行光管的主反射镜1和所述主镜部件4上端面固定连接；

次镜部件5，平行光管的次反射镜2和所述次镜部件5上端面固定连接；

主结构底板6；

固定连接结构7，所述主镜部件4下端面通过固定连接结构7和所述主结构底板6的上端面固定连接；

浮动支撑结构8，所述次镜部件5通过一组浮动支撑结构8支撑在所述主结构底板6上，平行光管的靶标基座3通过一组浮动支撑结构8支撑在所述主结构底板6上；

以及连接杆9，所述连接杆9为殷钢连接杆，所述主镜部件4通过两个殷钢连接杆分别与次镜部件5和靶标基座3连接，所述次镜部件5和靶标基座3通过一个殷钢连接杆连接。

本发明的连接杆9也可以采用其他低线膨胀系数的金属材料。

参见附图3和附图4，所述浮动支撑结构8为四点浮动支撑。

每组所述浮动支撑结构8包括：

和所述主结构底板6螺纹连接的四个球头支撑柱801；

四个锁紧螺母802，所述四个锁紧螺母802分别和四个球头支撑柱801螺纹配合锁紧球头支撑柱801；

以及多组拉紧结构，每组拉紧结构包括两个弹簧挡柱803以及一个预紧弹簧804，一个所述弹簧挡柱803设置在所述主结构底板6的下端面，另一个所述弹簧挡柱803设置在所述主镜部件4或靶标基座3的上端面，所述预紧弹簧804两端分别和两个弹簧挡柱803连接。

所述拉紧结构至少包括对称设置的两组。

所述固定连接结构7为固定螺钉，所述主镜部件4通过固定螺钉固定在所述主结构底板6上。

所述主镜部件4采用殷钢材料。

所述次镜部件5采用殷钢材料。

所述主结构底板6采用铝合金材料。

本实施例中，主反射镜1通过胶粘或者压板定位的方式安装到主镜部件4中，主镜部件4的材料采用殷钢以保证在宽温度范围下的尺寸稳定性，并与主反射镜1保持匹配。主镜部件4与主结构底板6使用固定螺钉固定连接，主结构底板6为铝合金材料。

次反射镜2通过胶粘或者压板定位的方式安装到次镜部件5中，次镜部件5的材料采用殷钢以保证在宽温度范围下的尺寸稳定性，并与次反射镜2保持匹配。次镜部件5通过一个殷钢连接杆与主镜部件4连接，目的是保证次镜部件5和主镜部件4之间的相对位置尺寸稳定性。次镜部件5不直接与主结构底板6连接，而是与安装在主结构底座上的四个球头支撑柱801接触，四个球头支撑柱801组成安装平面用于支撑次镜部件5。四个球头支撑柱801和次镜部件5之间可以相对滑动，且通过预紧弹簧804拉紧，保证球头支撑柱801和次镜部件5底面之间紧密接触无间隙。

靶标基座3通过一个殷钢连接杆与主镜部件4连接，并通过一个殷钢连接杆与次镜部件5连接，目的是保证次镜部件5、主镜部件4和靶标基座3之间的相对位置尺寸稳定性。三个殷钢连接杆之间组成三角形结构，提高整个系统的结构刚度和稳定性。靶标基座3的安装方式和次镜部件5相似，也不与主结构底板6直接接触。通过四个球头支撑柱801支撑，使用两个预紧弹簧804拉紧，保证靶标基座3和球头支撑柱801之间紧密基础无间隙。

每个浮动支撑结构8的球头支撑柱801通过螺纹连接到主支撑底板上，四个支撑柱的球头支撑构成一个支撑平面，球头支撑柱801可以调节高低，并使用锁紧螺母802锁紧到主结构底板6，从而保证四个球头支撑柱801构成一个支撑平面，次镜部件5的安装底面与此平面紧密接触。弹簧挡柱803用于挂接预紧弹簧804，一端安装在次镜部件5的底座上，另外一端安装在主结构底板6的下部。

靶标基座3的安装方式与次镜部件5的安装方式相同。保证了浮动的效果。

Claims (9)

1.一种宽温度适应性平行光管反射镜支撑结构，包括：

主镜部件(4)，平行光管的主反射镜(1)和所述主镜部件(4)上端面固定连接；

次镜部件(5)，平行光管的次反射镜(2)和所述次镜部件(5)上端面固定连接；

主结构底板(6)；

其特征在于，还包括：

固定连接结构(7)，所述主镜部件(4)下端面通过固定连接结构(7)和所述主结构底板(6)的上端面固定连接；

浮动支撑结构(8)，所述次镜部件(5)通过一组浮动支撑结构(8)支撑在所述主结构底板(6)上，平行光管的靶标基座(3)通过一组浮动支撑结构(8)支撑在所述主结构底板(6)上；

以及连接杆(9)，所述主镜部件(4)通过两个连接杆(9)分别与次镜部件(5)和靶标基座(3)连接，所述次镜部件(5)和靶标基座(3)通过一个连接杆(9)连接。

2.根据权利要求1所述的一种宽温度适应性平行光管反射镜支撑结构，其特征在于，所述浮动支撑结构(8)为四点浮动支撑。

3.根据权利要求2所述的一种宽温度适应性平行光管反射镜支撑结构，其特征在于，每组所述浮动支撑结构(8)包括：

和所述主结构底板(6)螺纹连接的四个球头支撑柱(801)；

四个锁紧螺母(802)，所述四个锁紧螺母(802)分别和四个球头支撑柱(801)螺纹配合锁紧球头支撑柱(801)；

以及多组拉紧结构，每组拉紧结构包括两个弹簧挡柱(803)以及一个预紧弹簧(804)，一个所述弹簧挡柱(803)设置在所述主结构底板(6)的下端面，另一个所述弹簧挡柱(803)设置在所述主镜部件(4)或靶标基座(3)的上端面，所述预紧弹簧(804)两端分别和两个弹簧挡柱(803)连接。

4.根据权利要求3所述的一种宽温度适应性平行光管反射镜支撑结构，其特征在于，所述拉紧结构至少包括对称设置的两组。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种宽温度适应性平行光管反射镜支撑结构，其特征在于，所述固定连接结构(7)为固定螺钉，所述主镜部件(4)通过固定螺钉固定在所述主结构底板(6)上。

6.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种宽温度适应性平行光管反射镜支撑结构，其特征在于，所述连接杆(9)为殷钢连接杆。

7.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种宽温度适应性平行光管反射镜支撑结构，其特征在于，所述主镜部件(4)采用殷钢材料。

8.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种宽温度适应性平行光管反射镜支撑结构，其特征在于，所述次镜部件(5)采用殷钢材料。

9.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种宽温度适应性平行光管反射镜支撑结构，其特征在于，所述主结构底板(6)采用铝合金材料。

Images