CN112068279A - 一种可满足环境适应性试验的定心三自由度调整镜架 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可满足环境适应性试验的定心三自由度调整镜架，方位调整座，边面呈齿轮形状，底部设置有定心轴，其上设置有以所述定心轴为圆心的弧形长孔；调整齿轮，与所述方位调整座齿轮形状的边面相啮合，旋转所述调整齿轮推动所述方位调整座以所述定心轴为圆心、沿所述弧形长孔运动；仰俯调整座，设置有两个调整轴，所述调整轴位于所述凹槽中，通过两个圆头帽螺栓穿过所述仰俯调整座、所述垂直安装座，将两者连接；镜片，旋转连接于所述仰俯调整座中，所述镜片的中心与旋转轴相重合；两个所述调整轴之间的连线通过所述镜片的中心，定心轴的中轴线通过所述镜片的中心。本发明的定心三自由度调整镜架可以实现镜片旋转、仰俯、方位三个自由度的调整，且三自由度的调整相互独立，不发生耦合联动，三自由度调整过程中始终保持镜片中心不变。

Description

一种可满足环境适应性试验的定心三自由度调整镜架

技术领域

本发明涉及光学调试技术领域，尤其涉及一种可满足环境适应性试验的定心三自由度调整镜架。

背景技术

在各种光学系统的光路调试中，由于光路在设计和调试过程中的不确定性、镜片在加工过程中产生的镜片结构、位置固定等加工误差，使得对光路进行精确调整时，必然需要对镜片做时时调整，而这些时时调整主要包括旋转、俯仰、方位三个自由度的调整。

目前，光学系统中，镜片通常安装在镜架上。但是现有的镜架通常存在以下问题：例如有些镜架没有任何调整机构，如果安装后位置不能满足要求，需要通过调整整个镜架对光路进行调整，如俯仰方向调整时，通过在整个镜架底部加垫不同厚度的铜箔调整使其倾斜进行仰俯调整。例如，有些镜架由固定板、装有镜片的活动板和将其相连接的置于同径圆周上的钢珠、弹簧以及螺杆构成，其中钢珠起支撑作用、弹簧起拉紧作用、螺杆用于对活动板进行相对于固定板的方位调整。而这样的镜架调整范围小，产品可替换性差，镜片中心位置点会发生偏移，三个自由度联动，不能单独控制，并且弹簧和螺杆组合的结构环境适应性差，在振动条件下，弹性元件会产生不可控的位置偏移；在高低温条件下，弹性元件产生的力的大小会改变，从而带来位置的改变。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种可满足环境适应性试验的定心三自由度调整镜架，能保证旋转、俯仰、方位三自由度的调整相互独立，不发生耦合联动；且三自由度的调整过程中始终保持镜片中心不变。

为实现上述目的，本发明实施例所采用的技术方案如下：

一种可满足环境适应性试验的定心三自由度调整镜架，其中：

方位调整座，边面呈齿轮形状，底部设置有定心轴，其上设置有以所述定心轴为圆心的弧形长孔；

调整齿轮，与所述方位调整座齿轮形状的边面相啮合，旋转所述调整齿轮推动所述方位调整座以所述定心轴为圆心、沿所述弧形长孔运动；

垂直安装座，垂直连接于所述方位调整座上表面，其上设置有凹槽；

仰俯调整座，设置有两个调整轴，所述调整轴位于所述凹槽中，通过两个圆头帽螺栓穿过所述仰俯调整座、所述垂直安装座，将两者连接；

镜片，旋转连接于所述仰俯调整座中，所述镜片的中心与旋转轴相重合；

两个所述调整轴之间的连线通过所述镜片的中心，定心轴的中轴线通过所述镜片的中心。

进一步地，两个所述调整轴之间的连线平行于所述垂直安装座，两个所述圆头帽螺栓之间的连线垂直于所述垂直安装座，且通过所述镜片中心。

进一步地，所述圆头帽螺栓包括螺栓头、螺栓柱以及圆头帽，所述螺栓头与所述螺栓柱相连，所述圆头帽转动穿套于所述螺栓柱上。

进一步地，所述仰俯调整座中设置有相连通的圆孔以及柱孔，所述圆孔与所述圆头帽相匹配，所述垂直安装座设置有螺栓柱孔，所述圆头帽位于所述圆孔中，所述螺栓柱依次穿于所述柱孔以及所述螺栓柱孔中。

进一步地，还包括安装板，所述安装板上设置有与所述定心轴相配合的定心轴孔，所述定心轴位于所述定心轴孔中。

进一步地，所述安装板上还设置有安装孔，连接螺栓穿过弧形长孔、安装孔，将所述方位调整座与所述安装板连接。

进一步地，还包括相连接的连杆以及旋转杆，所述连杆连接于所述安装板上，所述连杆两端设置有六角凸台，所述调整齿轮中心设置有六角凹槽，所述旋转杆上设置有六角套筒，连杆两端的六角凸台分别旋转连接于所述六角凹槽以及所述六角套筒内。

进一步地，还包括调整镜架，所述镜片安装于所述调整镜架中，所述调整镜架旋转连接于所述仰俯调整座中，所述镜片的中心与所述调整镜架的旋转轴相重合。

进一步地，所述调整镜架包括安装部以及连接部，所述安装部用于安装所述镜片，所述连接部连接于所述仰俯调整座中。

进一步地，所述仰俯调整座中还设置有调整孔以及安置孔，所述调整孔与所述安置孔相连通，所述连接部连接于所述安置孔中，顶丝穿过所述调整孔顶抵所述连接部。

本发明的一种可满足环境适应性试验的定心三自由度调整镜架具有如下有益效果：

1、本发明，可以实现镜片旋转、仰俯、方位三个自由度的调整；能保证旋转、俯仰、方位三自由度的调整相互独立，不发生耦合联动，且三自由度调整过程中始终保持镜片中心不变。

2、本发明，镜片旋转调整：镜片设置于调整镜架上，顶丝从两侧夹顶调整镜架，拧松顶丝时，旋转调整镜架，从而对镜片进行旋转调整；拧紧顶丝时，夹顶调整镜架，从而对旋转调整后的镜片固定；设计精巧，操作方便，调节方便，固定可靠。

3、本发明，镜片旋转调整：设置镜片的旋转轴与镜片的中心相重合，则镜片以旋转轴旋转时，镜片中心始终不变。

4、本发明，镜片仰俯调整：仰俯调整座背面设置有两个调整轴，垂直安装座设置与其相匹配的凹槽，用于容纳两个调整轴，调整轴与凹槽相配合，形成仰俯调整中的仰俯旋转支轴，仰俯调整灵活可靠。此外，通过两个圆头帽螺栓穿过仰俯调整座、垂直安装座，将两者连接，则仰俯调整时：将其中一个圆头帽螺栓拧松，另一个圆头帽螺栓拧紧，即可微调仰俯调整座使其偏仰，达到合适角度后，拧紧较松圆头帽螺栓，即可方便快捷的完成所需角度的俯仰调整以及固定。

5、本发明，镜片仰俯调整：设置两个调整轴之间的连线通过镜片的中心，形成的仰俯调节的旋转支轴，始终与镜片中心相重合，进行仰俯调整时，镜片中心始终不变。

6、本发明，圆头帽螺栓中的圆头帽为具有球面的半球型，与仰俯调整座中的圆孔相匹配。镜片仰俯调整过程中，圆头帽螺栓拧紧时，圆头帽的球面始终能够以面接触方式的紧贴仰俯调整座中的圆孔，保证镜片仰俯调整后，对仰俯调整座稳定的支撑抵接。此外，圆头帽转动穿套于螺栓柱上，仰俯调整座仰俯时，触碰圆头帽旋转以及沿螺栓柱移动，从而保证圆头帽螺栓的拧紧固定，且与固定面没有夹角，保持固定的稳定性。

7、本发明，镜片方位调整：镜片方位调整座，边面呈齿轮形状，底部设置有定心轴，其上设置有以定心轴为圆心的弧形长孔，配备调整齿轮啮合方位调整座齿轮形状的边面，旋转调整齿轮推动方位调整座以定心轴为圆心、沿弧形长孔运动，完成镜片方位调整。

8、本发明，镜片方位调整：定心轴的中轴线通过镜片的中心，则方位调整座以定心轴为圆心的运动，相当于以镜片中心为圆心的运动，使得方位调整过程中镜片中心始终不变。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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上提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的定心三自由度调整镜架结构示意图；

图2为本发明实施例的定心三自由度调整镜架的爆炸图；

图3为本发明实施例的垂直安装座、仰俯调整座以及调整镜架的结构示意图；

图4为本发明实施例的圆头帽螺栓的结构示意图；

图5为本发明实施例的圆头帽螺栓与仰俯调整座、垂直安装座的连接结构示意图。

图6为本发明实施例的定心三自由度调整镜架的俯视图。

附图标记说明：

1-方位调整座；11-定心轴；12-弧形长孔；2-调整齿轮；3-垂直安装座；31-凹槽；32-螺栓柱孔；4-仰俯调整座；41-调整轴；42-圆头帽螺栓；421-螺栓头；422-螺栓柱；423-圆头帽；43-圆孔；44-调整孔；45-安置孔；46-柱孔；5-镜片；6-安装板；61-定心轴孔；62-安装孔；63-连接螺栓；7-连杆；71-六角凸台；8-旋转杆；81-六角套筒；9-调整镜架，91-安装部；92-连接部；93-顶丝。

具体实施方式

为了更好的了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明的一种可满足环境适应性试验的定心三自由度调整镜架做进一步地详细的描述。

如图1-6所示，一种可满足环境适应性试验的定心三自由度调整镜架，包括方位调整座1、调整齿轮2、垂直安装座3、仰俯调整座4、镜片5、安装板6、连杆7、旋转杆8以及调整镜架9等。

其中，仰俯调整座4，主要起两方面的作用。一方面配合调整镜架9实现镜片5的安装以及旋转；另一方面配合垂直安装座3实现镜片5的仰俯调整。

进一步地，仰俯调整座4配合调整镜架9实现镜片5的安装以及旋转是通过下述结构以及设置实现的。具体地，镜片5，旋转连接于仰俯调整座4中，镜片5的中心与旋转轴相重合。则镜片5以旋转轴旋转时，镜片5的中心始终不变。

更进一步地，镜片5安装于调整镜架9中，调整镜架9旋转连接于仰俯调整座4中，镜片5的中心与调整镜架9的旋转轴相重合。实际操作中，旋转调整镜架9，实现镜片5在仰俯调整座4中的旋转。

进一步地，调整镜架9包括安装部91以及连接部92，安装部91用于安装镜片5，连接部92连接于仰俯调整座4中。

进一步地，调整镜架9在仰俯调整座4的旋转以及固定是这样实现的：仰俯调整座4中还设置有调整孔44以及安置孔45，调整孔44与安置孔45相连通，连接部92连接于安置孔45中，顶丝93穿过调整孔44顶抵连接部92。

进一步地，仰俯调整座4配合调整镜架9实现镜片5的安装以及旋转的具体操作步骤为：先将固定调整镜架9连接部92的顶丝93拧松，转动调整镜架9至合适旋转角度后，再将顶丝93拧紧夹紧调整镜架9的连接部92，实现镜片5的旋转固定。

进一步地，仰俯调整座4配合垂直安装座3实现镜片5的仰俯调整，是通过下述结构以及设置实现的。具体地，仰俯调整座4，设置有两个调整轴41，两个调整轴41之间的连线通过镜片5的中心，这里的调整轴41充当仰俯旋转支轴。则以过镜片5中心的调整轴41充当仰俯旋转支轴，使得仰俯调整过程中镜片5中心始终不变。

进一步地，为了卡接容纳调整轴41，垂直安装座3上设置有凹槽31，调整轴41位于凹槽31中。

进一步地，仰俯调整座4的仰俯稳定调节以及调节后的固定，是通过两个圆头帽螺栓42穿过仰俯调整座4、垂直安装座3将两者连接实现的。

更进一步地，两个圆头帽螺栓42之间的连线垂直于垂直安装座3，且通过镜片5中心，两个调整轴41之间的连线平行于垂直安装座3。即两个圆头帽螺栓42之间的连线纵向设置，两个调整轴41之间的连线与两个圆头帽螺栓42之间的连线相垂直，横向设置。

进一步地，对用于连接仰俯调整座4、垂直安装座3的圆头帽螺栓42进行特殊设计，即圆头帽螺栓42包括螺栓头421、螺栓柱422以及呈半球形状的圆头帽423，螺栓头421与螺栓柱422相连，圆头帽423转动穿套于螺栓柱422上且能沿螺栓柱422移动。

进一步地，圆头帽螺栓42连接方式为：仰俯调整座4中设置有相连通的圆孔43以及柱孔46，圆孔43与圆头帽423相匹配，垂直安装座3设置有螺栓柱孔32，圆头帽423位于圆孔43中，螺栓柱422依次穿于柱孔46以及螺栓柱孔32中，且可以根据实际需要，设计圆头帽423的半径，从而满足俯仰各5度的调整。

进一步地，仰俯调整座4配合垂直安装座3实现镜片5的仰俯调整具体调整过程为：将其中一个圆头帽螺栓42拧松，另一个圆头帽螺栓42拧紧，微调仰俯调整座4使其偏仰，达到合适角度后，拧紧较松圆头帽螺栓42，方便快捷的完成所需角度的俯仰调整以及固定。

进一步地，结合上述圆头帽螺栓42具体连接方式以及仰俯调整具体操作步骤可知：当镜片5仰俯调整后，圆头帽423的倾斜面能够密贴圆孔43的倾斜内壁，保证镜片5仰俯调整后，对仰俯调整座4支撑连接的稳定性。此外，圆头帽423转动穿套于螺栓柱422上，仰俯调整座仰俯过程中，触碰圆头帽423旋转，保持固定的稳定性。

进一步地，连接于垂直安装座3下端的是方位调整座1，即垂直安装座3垂直连接于方位调整座1上表面的。方位调整座1边面呈齿轮形状，底部设置有定心轴11，其上设置有以定心轴11为圆心的弧形长孔12。

进一步地，设置调整齿轮2，与方位调整座1齿轮形状的边面相啮合，旋转调整齿轮2可推动方位调整座1以定心轴11为圆心、沿弧形长孔12运动，实现方位调整座1的方位调整，且方位调整可以最大有90度的调整量。

更进一步地，定心轴11的中轴线通过镜片5的中心。那么，则方位调整座1以定心轴11为圆心的运动，相当于以镜片5中心为圆心的运动，使得方位调整过程中镜片5中心始终不变。

进一步地，方位调整座1方位调整后过程中的限位、调整后的固定是通过与安装板6的配合实现的。具体地，安装板6上设置有与定心轴11相配合的定心轴孔61，定心轴11位于定心轴孔61中。

进一步地，安装板6上还设置有安装孔62，连接螺栓63穿过弧形长孔12、安装孔62，将方位调整座1与安装板6连接。

此外，调整齿轮2的旋转是通过连杆7以及旋转杆8来实现的。具体地，连杆7与旋转杆8相连，连杆7连接于安装板6上，调整齿轮2穿套于连杆7上。更具体地，连杆7两端设置有六角凸台71，调整齿轮2中心设置有六角凹槽，旋转杆8上设置有六角套筒81，连杆7两端的六角凸台71分别旋转连接于六角凹槽以及六角套筒81内。利用连杆7以及旋转杆8的配合旋转调整齿轮2，省力方便。

进一步地，通过调整齿轮2驱动方位调整座1来进行方位调整具体操作步骤是：先将固定方位调整座1的连接螺栓63拧松，通过转动旋转杆8带动连杆7转动，继而带动调整齿轮2旋转，调整齿轮2的旋转带动方位调整座1运动，直至方位调整座1到达所需位置，再将连接螺栓63拧紧，完成方位调整。

总的来说，本发明可以实现镜片5旋转、仰俯、方位三个自由度的调整；能保证旋转、俯仰、方位三自由度的调整相互独立，不发生耦合联动，且三自由度的调整过程始终保持镜片5中心不变。此外，本发明中的三个自由度调整后的固定稳定可靠，可通过中等振动冲击试验。调整镜架结构无弹簧等敏温机构，具有较好的温度适应性。

下面结合附图对本发明的可满足环境适应性试验的定心三自由度调整镜架的工作过程进行描述：

旋转调整：将顶丝93拧松，转动调整镜架9至合适旋转角度后，再将顶丝93拧紧，夹紧调整镜架9，实现镜片5的旋转调整。

仰俯调整：将其中一个圆头帽螺栓42拧松，另一个圆头帽螺栓42拧紧，微调仰俯调整座4使其偏仰，达到合适角度后，拧紧较松圆头帽螺栓42，达到俯仰的调整。

方位调整：将连接螺栓63拧松，转动旋转杆8带动连杆7转动，继而带动调整齿轮2的旋转，调整齿轮2的旋转带动方位调整座1运动至所需位置，再将连接螺栓63拧紧，完成方位调整。

以下借助具体实施例对本发明做了进一步地描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书下对下述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。

Claims (10)

1.一种可满足环境适应性试验的定心三自由度调整镜架，其特征在于，包括：

方位调整座(1)，边面呈齿轮形状，底部设置有定心轴(11)，其上设置有以所述定心轴(11)为圆心的弧形长孔(12)；

调整齿轮(2)，与所述方位调整座(1)齿轮形状的边面相啮合，旋转所述调整齿轮(2)推动所述方位调整座(1)以所述定心轴(11)为圆心、沿所述弧形长孔(12)运动；

垂直安装座(3)，垂直连接于所述方位调整座(1)上表面，其上设置有凹槽(31)；

仰俯调整座(4)，设置有两个调整轴(41)，所述调整轴(41)位于所述凹槽(31)中，通过两个圆头帽螺栓(42)穿过所述仰俯调整座(4)、所述垂直安装座(3)，将两者连接；

镜片(5)，旋转连接于所述仰俯调整座(4)中，所述镜片(5)的中心与旋转轴相重合；

两个所述调整轴(41)之间的连线通过所述镜片(5)的中心，所述定心轴(11)的中轴线通过所述镜片(5)的中心。

2.如权利要求1所述的可满足环境适应性试验的定心三自由度调整镜架，其特征在于，两个所述调整轴(41)之间的连线平行于所述垂直安装座(3)，两个所述圆头帽螺栓(42)之间的连线垂直于所述垂直安装座(3)，且通过所述镜片(5)中心。

3.如权利要求2所述的可满足环境适应性试验的定心三自由度调整镜架，其特征在于，所述圆头帽螺栓(42)包括螺栓头(421)、螺栓柱(422)以及圆头帽(423)，所述螺栓头(421)与所述螺栓柱(422)相连，所述圆头帽(423)转动穿套于所述螺栓柱(422)上。

4.如权利要求3所述的可满足环境适应性试验的定心三自由度调整镜架，其特征在于，所述仰俯调整座(4)中设置有相连通的圆孔(43)以及柱孔(46)，所述圆孔(43)与所述圆头帽(423)相匹配，所述垂直安装座(3)设置有螺栓柱孔(32)，所述圆头帽(423)位于所述圆孔(43)中，所述螺栓柱(422)依次穿于所述柱孔(46)以及所述螺栓柱孔(32)中。

5.如权利要求1所述的可满足环境适应性试验的定心三自由度调整镜架，其特征在于，还包括安装板(6)，所述安装板(6)上设置有与所述定心轴(11)相配合的定心轴孔(61)，所述定心轴(11)位于所述定心轴孔(61)中。

6.如权利要求5所述的可满足环境适应性试验的定心三自由度调整镜架，其特征在于，所述安装板(6)上还设置有安装孔(62)，连接螺栓(63)穿过所述弧形长孔(12)、所述安装孔(62)，将所述方位调整座(1)与所述安装板(6)连接。

7.如权利要求1所述的可满足环境适应性试验的定心三自由度调整镜架，其特征在于，还包括相连接的连杆(7)以及旋转杆(8)，所述连杆(7)连接于所述安装板(6)上，所述连杆(7)两端设置有六角凸台(71)，所述调整齿轮(2)中心设置有六角凹槽，所述旋转杆(8)上设置有六角套筒(81)，连杆(7)两端的六角凸台(71)分别旋转连接于所述六角凹槽以及所述六角套筒(81)内。

8.如权利要求1所述的可满足环境适应性试验的定心三自由度调整镜架，其特征在于，还包括调整镜架(9)，所述镜片(5)安装于所述调整镜架(9)中，所述调整镜架(9)旋转连接于所述仰俯调整座(4)中，所述镜片(5)的中心与所述调整镜架(9)的旋转轴相重合。

9.如权利要求8所述的可满足环境适应性试验的定心三自由度调整镜架，其特征在于，所述调整镜架(9)包括安装部(91)以及连接部(92)，所述安装部(91)用于安装所述镜片(5)，所述连接部(92)连接于所述仰俯调整座(4)中。

10.如权利要求9所述的可满足环境适应性试验的定心三自由度调整镜架，其特征在于，所述仰俯调整座(4)中还设置有调整孔(44)以及安置孔(45)，所述调整孔(44)与所述安置孔(45)相连通，所述连接部(92)连接于所述安置孔(45)中，顶丝(93)穿过所述调整孔(44)顶抵所述连接部(92)。

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