CN111025625A - 一种精密光学测量系统光路切换装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种精密光学测量系统光路切换装置，包括：底座，下层旋转轴系，设置在所述底座上；驱动系统，用于驱动所述下层旋转轴系进行旋转，上层旋转轴系，与所述下层旋转轴系可相对转动，所述上层旋转轴系包括：弹性件、限位挡块、旋转平台、上层轴承和反射镜组；所述旋转平台与所述下层旋转轴系固定安装；所述上层轴承固定在所述旋转平台上；所述弹性件设置在所述旋转平台上，所述弹性件设置有弹簧预紧力后，且顶靠所述限位挡块；限位机构，与所述限位挡块配合实现限位。本发明公开的装置具有精度高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及精密光学仪器技术领域，特别是涉及一种精密光学测量系统光路切换装置。
背景技术
为了满足靶场对不同类型目标的探测需求，现代经纬仪通常搭载多种类型的光学系统。而为了提高探测效率，大型经纬仪通常采用多路光共用主口径的设计，此时就需要加入光路切换装置。对于精密测量光学系统，对切换光路的准确性与重复定位精度要求很高。
现有技术中，光路切换装置主要有直线切换和旋转切换两种结构形式。在旋转光路切换装置中，它是利用一块反射镜的旋转来实现多个角度上的光路切换，常见的旋转切换装置仅采用光电开关或者编码器检测反射镜旋转到位后，电机随即断电自锁。此种结构由于机械空回和电机断电后冲击力的存在，重复定位精度不高，无法满足经纬仪高精度测量的需求。
因此，如何提高旋转切换装置的定位精度，是亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明旨在克服现有技术存在的缺陷，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种精密光学测量系统光路切换装置，所述精密光学测量系统光路切换装置包括：底座，下层旋转轴系，驱动系统，上层旋转轴系以及限位机构。
所述下层旋转轴系，设置在所述底座上；
所述驱动系统，用于驱动所述下层旋转轴系进行旋转；
所述上层旋转轴系，与所述下层旋转轴系可相对转动，所述上层旋转轴系包括：弹性件、限位挡块、旋转平台、上层轴承和反射镜组；所述旋转平台与所述下层旋转轴系固定安装；所述上层轴承固定在所述旋转平台上，并与所述旋转平台和反射镜组配合安装；所述弹性件设置在所述旋转平台上，所述弹性件设置有弹簧预紧力后，且顶靠所述限位挡块；所述限位挡块设置在所述反射镜组上；
所述限位机构，包括：机械限位钉，设置在所述底座上，且与所述限位挡块配合实现限位。
在一些实施例中，所述下层旋转轴系包括：下层轴承和齿轮轴，所述下层轴承外环配合安装在底座上，内环跟随所述齿轮轴转动。
在一些实施例中，所述旋转平台与所述齿轮轴固定安装。
在一些实施例中，所述下层旋转轴系包括还包括：轴承压盖，所述轴承压盖压紧所述下层轴承的外圈。
在一些实施例中，所述弹性件为弹簧柱销。
在一些实施例中，所述弹簧柱销为滚子弹簧柱销。
在一些实施例中，所述机械限位钉的头部为球面。
在一些实施例中，所述限位机构还包括：电限位挡片，光电开关以及限位座；所述机械限位钉和光电开关安装在所述限位座上，且共同安装于所述底座上；所述电限位挡片设置在所述旋转平台上。
在一些实施例中，所述驱动系统包括电机，所述电机为自锁电机。
在一些实施例中，所述驱动系统还包括减速箱，所述减速箱与所述电机连接。
本发明的有益效果在于：本发明实施例提供的精密光学测量系统光路切换装置，通过驱动系统驱动下层旋转轴系进而带动所述上层旋转轴系旋转，且通过限位机构进行限位，且在所述上层旋转轴系上设置有弹性件和限位挡块，弹性件设置在所述旋转平台上，所述弹性件设置有弹簧预紧力后，且顶靠所述限位挡块；限位机构的机械限位钉与所述限位挡块配合实现精确限位。因此在电机断电自锁后上层旋转轴系始终受到一个弹簧力作用，使其停止位置始终保持不变。因此，具有更高的重复定位精度和可靠性，可以保证精密光学测量系统中的光路切换的精确度和一致性要求。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的一种精密光学测量系统光路切换装置的剖视示意图；
图2是根据本发明一个实施例的一种精密光学测量系统光路切换装置的结构示意图；
图3是根据本发明一个实施例的一种精密光学测量系统光路切换装置的立体结构示意图。
本发明实施例涉及的附图标记如下所示：
1、电限位挡片；2、限位挡块；3、旋转平台；4、轴承压盖；
5、底座；6、下层轴承；7、齿轮轴；8、上层轴承；9、电机；
10、减速箱；11、反射镜组；12、械限位钉；13、光电开关；
14、限位座；15、弹性件；20、下层旋转轴系；30、驱动系统；
40、上层旋转轴系；50、限位机构；
100、精密光学测量系统光路切换装置。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
参考图1-图3所示，是本发明实施例提供的精密光学测量系统光路切换装置100的结构示意图。
本发明实施例提供了一种精密光学测量系统光路切换装置100，所述精密光学测量系统光路切换装置100包括：底座5，下层旋转轴系20，驱动系统30，上层旋转轴系40以及限位机构50。
所述下层旋转轴系20，设置在所述底座5上；
所述驱动系统30，用于驱动所述下层旋转轴系20进行旋转；
所述上层旋转轴系40，与所述下层旋转轴系20可相对转动，所述上层旋转轴系40包括：弹性件15、限位挡块2、旋转平台3、上层轴承8和反射镜组11；所述旋转平台3与所述下层旋转轴系20固定安装；所述上层轴承8固定在所述旋转平台3上，并与所述旋转平台3和反射镜组11配合安装；所述弹性件15设置在所述旋转平台3上，所述弹性件15设置有弹簧预紧力后，且顶靠所述限位挡块2；所述限位挡块2设置在所述反射镜组11上；
所述限位机构50，包括：机械限位钉12，设置在所述底座5上，且与所述限位挡块2配合实现限位。
当下层旋转轴系20带动旋转平台3转动时，弹性件15能带动限位挡块2及反射镜组11旋转。
在一些实施例中，上层轴承8通过法兰固定在旋转平台3上，内环与旋转平台3和反射镜组11配合安装，保证反射镜组11的中心与回转轴中心重合。
所述底座5是整个机构的安装平台，也是安装到测量系统中的连接部件。
在一些实施例中，所述下层旋转轴系20包括：下层轴承6和齿轮轴7，所述下层轴承6外环配合安装在底座5上，内环跟随所述齿轮轴7转动。
在一些实施例中，所述旋转平台3与所述齿轮轴7固定安装。
在一些实施例中，所述下层旋转轴系20包括还包括：轴承压盖4，所述轴承压盖4压紧所述下层轴承6的外圈。轴承压盖4压紧下层轴承6的外圈，通过修磨其下表面，可消除下层轴承6的轴向游隙，保证精密光学测量系统光路切换装置100的重复精度。
在一些实施例中，所述弹性件15为弹簧柱销。弹簧柱销安装于旋转平台3上，其弹簧在施加一定的弹簧预紧力后，分别顶靠在限位挡块2两侧。当下层旋转轴系20带动旋转平台3转动时，弹簧柱销能带动限位挡块2及反射镜组11旋转。
在一些实施例中，所述弹簧柱销为滚子弹簧柱销。
在一些实施例中，所述机械限位钉12的头部为球面。
在一些实施例中，所述限位机构50还包括：电限位挡片1，光电开关13以及限位座14；所述机械限位钉12和光电开关13安装在所述限位座14上，且共同安装于所述底座5上；所述电限位挡片1设置在所述旋转平台3上。
机械限位钉12、光电开关13安装在限位座14上，共同安装于底座5上。电限位挡片1安装于旋转平台3上，限位挡块2安装于反射镜组11上，它们共同决定切换组件的停止位置。切换装置包含两套限位机构50，对应使反射镜分别对准两路光学系统。执行切换动作时，限位挡块2先与机械限位钉12接触后停止运动，旋转平台3会压缩一侧的弹性件15而继续转动，直至电限位挡片1触发光电开关13后控制电机9断电停止。电机9断电自锁后，弹性件15的弹簧力能保证限位挡块2始终紧靠机械限位钉12，实现高精度的光路切换。
反射镜组11中的反射镜与入射光线夹角为45°，工作时入射光线穿过齿轮轴7达到反射镜，经反射后沿垂直方向射出，两组切换光路的夹角在0°～180°范围内可调。可通过调整两侧的机械限位钉12在限位座14上的伸出量来调节反射镜的悬停角度，使出射光线对准两路光学系统的光轴。
在一些实施例中，所述驱动系统30包括电机9，所述电机9为自锁电机9。电机9具有自锁功能，在断电后可以保持切换位置固定。
在一些实施例中，所述驱动系统30还包括减速箱10，所述减速箱10与所述电机9连接。
本发明实施例所涉及的一种精密光学测量系统光路切换装置100在使用过程中精密光学测量系统的反射镜组11中的反射镜与入射光线夹角为45°，入射光线沿铅垂线穿过齿轮轴7达到反射镜，反射后进入垂直方向的光学测量系统。
当需要切换光路时，具体工作过程如下：首先电机9会通过减速箱10带动齿轮轴7和旋转平台3转动，通过固定在旋转平台3上的弹簧柱销15推动限位挡块2，带动反射镜组11和上层旋转轴系中旋转。限位挡块2旋转至接触机械限位钉12后停止转动，光路切换到位。旋转平台3继续旋转至电限位挡片1触发光电开关13，电机9随即断电自锁。此时，在弹簧柱销15的弹簧力作用下，限位挡2块始终靠紧机械限位钉12，保证光路切换的重复性与稳定性。
本发明实施例的精密光学测量系统光路切换装置100可通过以下措施，来提高光路切换装置的重复性与稳定性：
a)通过轴承压盖4用来压紧下层轴承6消除其轴向游隙。
b)通过设置机械限位钉12头部为球面，且对限位挡块2两侧面要求较高的平面度，减小二者接触点变化带来的误差。
c)因为弹性件15的使用，在电机9断电自锁后，弹性件15始终使限位挡块2压紧机械限位钉12，保持反射镜稳定在悬停位置。
另，弹性件15可以选用滚子弹簧柱销，可消除弹簧柱销压缩后回转半径变化导致的限位挡块2变形。
在切换装置在光学测量系统中装调时，本发明实施例的精密光学测量系统光路切换装置100可通过以下调整步骤进行调整：
a)调整限位钉12在限位座14上的伸出量，来控制反射镜的悬停位置，使出射光路准确进入后端的光学系统。
b)调整光电开关13的安装位置，使限位挡块2撞到机械限位钉12后再压缩弹性件15转动一个小角度后，电限位挡片1能够触发光电开关13控制电机9断电。
本发明的有益效果在于：本发明实施例提供的精密光学测量系统光路切换装置，通过驱动系统驱动下层旋转轴系进而带动所述上层旋转轴系旋转，且通过限位机构进行限位，且在所述上层旋转轴系上设置有弹性件和限位挡块，弹性件设置在所述旋转平台上，所述弹性件设置有弹簧预紧力后，且顶靠所述限位挡块；限位机构的机械限位钉与所述限位挡块配合实现精确限位。因此在电机断电自锁后上层旋转轴系始终受到一个弹簧力作用，使其停止位置始终保持不变。因此，具有更高的重复定位精度和可靠性，可以保证精密光学测量系统中的光路切换的精确度和一致性要求。
且，切换装置在电机断电后可以自锁，保证光路成像不丢失；同时运输过程中可固定切换装置，使反射镜不会受到冲击而损失安装精度。本发明实施例采用旋转切换方式，结构紧凑，占用径向空间小，适用于小型化设备。本发明实施例可精细调整反射镜的悬停位置，装调难度低，可靠性高。
本发明实施例提供的一种精密光学测量系统光路切换装置不需要高定位精度的转台，节省成本的同时可以保证切换机构的定位精度和重复性。本发明具有结构简单，稳定可靠的优点，具有广泛的应用空间。
本领域内的技术人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种精密光学测量系统光路切换装置，其特征在于，包括：
底座，
下层旋转轴系，设置在所述底座上；
驱动系统，用于驱动所述下层旋转轴系进行旋转；
上层旋转轴系，与所述下层旋转轴系可相对转动，所述上层旋转轴系包括：弹性件、限位挡块、旋转平台、上层轴承和反射镜组；
所述旋转平台与所述下层旋转轴系固定安装；
所述上层轴承固定在所述旋转平台上，并与所述旋转平台和反射镜组配合安装；
所述弹性件设置在所述旋转平台上，所述弹性件设置有弹簧预紧力后，且顶靠所述限位挡块；
所述限位挡块设置在所述反射镜组上；
限位机构，包括：机械限位钉，设置在所述底座上，且与所述限位挡块配合实现限位。
2.根据权利要求1所述的精密光学测量系统光路切换装置，其特征在于，所述下层旋转轴系包括：下层轴承和齿轮轴，所述下层轴承外环配合安装在底座上，内环跟随所述齿轮轴转动。
3.根据权利要求2所述的精密光学测量系统光路切换装置，其特征在于，所述旋转平台与所述齿轮轴固定安装。
4.根据权利要求2所述的精密光学测量系统光路切换装置，其特征在于，所述下层旋转轴系包括还包括：轴承压盖，所述轴承压盖压紧所述下层轴承的外圈。
5.根据权利要求1所述的精密光学测量系统光路切换装置，其特征在于，所述弹性件为弹簧柱销。
6.根据权利要求5所述的精密光学测量系统光路切换装置，其特征在于，所述弹簧柱销为滚子弹簧柱销。
7.根据权利要求1所述的精密光学测量系统光路切换装置，其特征在于，所述机械限位钉的头部为球面。
8.根据权利要求1所述的精密光学测量系统光路切换装置，其特征在于，所述限位机构还包括：电限位挡片，光电开关以及限位座；
所述机械限位钉和光电开关安装在所述限位座上，且共同安装于所述底座上；
所述电限位挡片设置在所述旋转平台上。
9.根据权利要求1所述的精密光学测量系统光路切换装置，其特征在于，所述驱动系统包括电机，所述电机为自锁电机。
10.根据权利要求1所述的精密光学测量系统光路切换装置，其特征在于，所述驱动系统还包括减速箱，所述减速箱与所述电机连接。
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| CN112782830A (zh) * | 2021-01-20 | 2021-05-11 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 视场切换装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111025625B (zh) | 2024-06-18 |
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