CN117781924A - 一种计量框架及其光机轴线空间正交装调方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种计量框架及其光机轴线空间正交装调方法，计量框架包括：框架结构件、平台、X向平晶组、Z向平晶组、回转运动机构；框架结构件包括两个竖支撑架和一个横支撑板，两个竖支撑架安装在平台上，横支撑板安装在两个竖支撑架顶部；回转运动机构设置在平台上且位于两个竖支撑架之间；其中一个竖支撑架的侧壁上布置Z向平晶组，横支撑板上布置X向平晶组，X向平晶组和Z向平晶组的相对角度成90°，且X向平晶组与回转运动机构的回转轴线垂直。本发明可以精准确定空间回转轴线的位置，解决了空间轴线对位困难的问题。
Description
技术领域
本发明属于光机精密装调技术领域，涉及一种计量框架及其光机轴线空间正交装调方法，解决计量框架机械回转轴与反射镜光轴空间正交定位方法缺失、装调精度低的问题，该方法实现计量框架中光轴与机械轴高精度正交定位校准，从而保证计量仪器的性能。
背景技术
计量框架是非球面光学元件面形快速无损检测设备的核心部件，由框架结构件、基准平晶(X向、Z向)、回转运动机构组成。检测设备在进行扫描测试时，其运动机构通过计量框架进行实时的反馈与校准，实现对三维直线运动机构和回转运动机构位移误差的实时补偿，进而保证在大范围运动过程的同时保持纳米级的精度。因此，如何保证计量框架上多个基准平晶之间的光轴角度以及基准平晶与回转运动机构之间的光机轴线空间位置是保证检测精度的关键。
目前，我国公布的“一种高精度反射镜装调方法”主要针对大口径平面反射镜微应力装调，解决装调前后平面镜面形变化问题，缺少对平面镜空间位置和姿态的调整方法。“反射镜装调系统及装调方法”、“一种基于经纬仪的高精度平面反射镜装调方法”、“一种潜望式捕跟机构反射镜装调方法”等主要针对平板玻璃组件、平面反射镜组件之间的相对位置，缺少与运动轴线之间相对位置与角度的控制。为此，急需发明一种针对高精度计量框架的光机轴线空间正交装调方法，保证计量框架的装调精度，提升计量仪器的产品性能。
发明内容
(一)发明目的
本发明的目的是：针对目前高精度计量框架光机轴线空间正交性装调方法欠缺、装调精度低等问题，提出一种计量框架及其光机轴线空间正交装调方法，大幅提升装调精度和一致性，从而保证计量仪器的产品性能。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种计量框架，包括：框架结构件1、平台2、X向平晶组3、Z向平晶组4、回转运动机构5；框架结构件1包括两个竖支撑架和一个横支撑板，两个竖支撑架安装在平台2上，横支撑板安装在两个竖支撑架顶部；回转运动机构5设置在平台2上且位于两个竖支撑架之间；其中一个竖支撑架的侧壁上布置Z向平晶组4，横支撑板上布置X向平晶组3，X向平晶组3和Z向平晶组4的相对角度成90°，且X向平晶组3与回转运动机构5的回转轴线垂直。
X向平晶组3包含X向平晶和X向平晶座，X向平晶座四周设计灌胶工艺孔，X向平晶通过柔性胶粘接在X向平晶座上。
Z向平晶组4包含Z向平晶和Z向平晶座，Z向平晶座四周设计灌胶工艺孔，Z向平晶通过柔性胶粘接在Z向平晶座上。
框架结构件1通过螺钉与平台2连接，X向平晶组3、Z向平晶组4通过螺钉与框架结构件1连接。
回转运动机构5包含气浮回转轴系和四维调整台，两者通过螺钉进行固联；平台2上开安装圆孔，回转运动机构5通过外侧法兰边上一周螺钉与安装圆孔连接。
本发明还提供一种计量框架光机轴线空间正交装调方法，实施步骤如下：
第一步：将X向平晶装入X向平晶座中，通过X向平晶座上的侧面工艺孔灌入704硅橡胶，常温静置24小时以上；
第二步：将Z向平晶装入Z向平晶座中，通过Z向平晶座上的侧面工艺孔灌入704硅橡胶，常温静置24小时以上；
第三步：安装框架结构件1固定在平台2顶面，安装回转运动机构5通过外侧法兰一周螺钉固定在平台2上安装圆孔处；
第四步：在回转运动机构的置物台面上放置工装平面镜6，放置立方棱镜7至工装支架8上，之后架设至平台上，保证棱镜处于平面镜正上方，架设经纬仪9至立方棱镜7前，经纬仪9调至自准直模式，调整回转运动机构5中四维调整台的角度，使得经纬仪9观察到由平面镜返回的像在回转运动机构5回转过程中处于静止状态；
第五步：放置立方棱镜7至工装平面镜6上，调整经纬仪9的角度，保证经纬仪9与立方棱镜7表面自准；
第六步：装配X向基准平晶组3至框架结构件1上，调整X向基准平晶组3保证经纬仪9的光线通过立方棱镜7折转后与X向基准平晶组3表面自准。
第七步：装配Z向基准平晶组4至框架结构件1上，取走立方棱镜7，调整Z向基准平晶组4保证经纬仪9与Z向基准平晶组4表面自准。
(三)有益效果
上述技术方案所提供的计量框架及其光机轴线空间正交装调方法，有益效果体现在以下几个方面。
(1)本发明可以精确定量实现机械回转轴与反射镜光轴空间正交，保证装调精度；
(2)本发明设计了计量框架的装调工装及装调方法，可以精准确定空间回转轴线的位置，解决了空间轴线对位困难的问题。
附图说明
图1为本发明实施例计量框架结构示意图。
图2为本发明实施例装调工装分划结构示意图；其中，B图为A图的俯视图。
图3-图5为本发明实施例装调方法的过程示意图。
其中，1-框架结构件，2-平台，3-X向平晶组，4-Z向平晶组，5-回转运动机构，6-工装平面镜，7-工装立方棱镜，8-工装支架，9-经纬仪。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
参照图1所示，本实施例计量框架包括：框架结构件1、平台2、X向平晶组3、Z向平晶组4、回转运动机构5；框架结构件1包括两个竖支撑架和一个横支撑板，两个竖支撑架安装在平台2上，横支撑板安装在两个竖支撑架顶部；回转运动机构5设置在平台2上且位于两个竖支撑架之间；其中一个竖支撑架的侧壁上布置Z向平晶组4，横支撑板上布置X向平晶组3，X向平晶组3和Z向平晶组4的相对角度成90°，且X向平晶组3与回转运动机构5的回转轴线垂直。
X向平晶组3包含X向平晶和X向平晶座，X向平晶座四周设计灌胶工艺孔，X向平晶通过柔性胶粘接在X向平晶座上。
Z向平晶组4包含Z向平晶和Z向平晶座，Z向平晶座四周设计灌胶工艺孔，Z向平晶通过柔性胶粘接在Z向平晶座上。
框架结构件1通过螺钉与平台2连接，X向平晶组3、Z向平晶组4通过螺钉与框架结构件1连接。
回转运动机构5包含气浮回转轴系和四维调整台，两者通过螺钉进行固联；平台2上开安装圆孔，回转运动机构5通过外侧法兰边上一周螺钉与安装圆孔连接。
根据图2所示，本发明所使用的工装镜包括：工装平面镜6、工装立方棱镜7。立方棱镜7为正方体，两相邻镜面之间均为90°垂直关系，棱镜中间有反射面，反射面与棱镜外镜面成45°倾斜。
参照图3至图5所示，计量框架光机轴线空间正交装调方法的具体实施步骤如下：
第一步：将X向平晶装入X向平晶座中，通过X向平晶座上的侧面工艺孔灌入704硅橡胶，常温静置24小时以上；
第二步：将Z向平晶装入Z向平晶座中，通过Z向平晶座上的侧面工艺孔灌入704硅橡胶，常温静置24小时以上；
第三步：安装框架结构件1固定在平台2顶面，安装回转运动机构5通过外侧法兰一周螺钉固定在平台2上安装圆孔处；
第四步：在回转运动机构的置物台面上放置工装平面镜6，放置立方棱镜7至工装支架8上，之后架设至平台上，保证棱镜处于平面镜正上方，架设经纬仪9至立方棱镜7前，经纬仪9调至自准直模式，调整回转运动机构5中四维调整台的角度，使得经纬仪9观察到由平面镜返回的像在回转运动机构5回转过程中处于静止状态；
第五步：放置立方棱镜7至工装平面镜6上，调整经纬仪9的角度，保证经纬仪9与立方棱镜7表面自准；
第六步：装配X向基准平晶组3至框架结构件1上，调整X向基准平晶组3保证经纬仪9的光线通过立方棱镜7折转后与X向基准平晶组3表面自准。
第七步：装配Z向基准平晶组4至框架结构件1上，取走立方棱镜7，调整Z向基准平晶组4保证经纬仪9与Z向基准平晶组4表面自准。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种计量框架，其特征在于，包括：框架结构件(1)、平台(2)、X向平晶组(3)、Z向平晶组(4)、回转运动机构(5)；框架结构件(1)包括两个竖支撑架和一个横支撑板，两个竖支撑架安装在平台(2)上，横支撑板安装在两个竖支撑架顶部；回转运动机构(5)设置在平台(2)上且位于两个竖支撑架之间；其中一个竖支撑架的侧壁上布置Z向平晶组(4)，横支撑板上布置X向平晶组(3)，X向平晶组(3)和Z向平晶组(4)的相对角度成90°，且X向平晶组(3)与回转运动机构(5)的回转轴线垂直。
2.如权利要求1所述的计量框架，其特征在于，所述X向平晶组(3)包含X向平晶和X向平晶座，X向平晶座四周设计灌胶工艺孔，X向平晶通过柔性胶粘接在X向平晶座上。
3.如权利要求2所述的计量框架，其特征在于，所述Z向平晶组(4)包含Z向平晶和Z向平晶座，Z向平晶座四周设计灌胶工艺孔，Z向平晶通过柔性胶粘接在Z向平晶座上。
4.如权利要求3所述的计量框架，其特征在于，所述框架结构件(1)通过螺钉与平台(2)连接，X向平晶组(3)、Z向平晶组(4)通过螺钉与框架结构件(1)连接。
5.如权利要求4所述的计量框架，其特征在于，所述回转运动机构(5)包含气浮回转轴系和四维调整台，两者通过螺钉进行固联；平台(2)上开安装圆孔，回转运动机构(5)通过外侧法兰边上一周螺钉与安装圆孔连接。
6.一种基于权利要求5所述计量框架的光机轴线空间正交装调方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步：将X向平晶装入X向平晶座中，通过X向平晶座上的侧面工艺孔灌入硅橡胶，常温静置固化；
第二步：将Z向平晶装入Z向平晶座中，通过Z向平晶座上的侧面工艺孔灌入硅橡胶，常温静置固化；
第三步：框架结构件(1)固定在平台(2)顶面，回转运动机构(5)通过外侧法兰一周螺钉固定在平台(2)上安装圆孔处；
第四步：在回转运动机构(5)的置物台面上放置工装平面镜(6)，放置立方棱镜(7)至工装支架(8)上，工装支架(8)架设至平台(2)上，棱镜处于工装平面镜(6)正上方，架设经纬仪(9)至立方棱镜(7)前，经纬仪(9)调至自准直模式，调整回转运动机构(5)中四维调整台的角度，使得经纬仪(9)观察到由工装平面镜(6)返回的像在回转运动机构(5)回转过程中处于静止状态；
第五步：放置立方棱镜(7)至工装平面镜(6)上，调整经纬仪(9)的角度，保证经纬仪(9)与立方棱镜(7)表面自准；
第六步：装配X向基准平晶组(3)至框架结构件(1)上，调整X向基准平晶组(3)保证经纬仪(9)的光线通过立方棱镜(7)折转后与X向基准平晶组(3)表面自准；
第七步：装配Z向基准平晶组(4)至框架结构件(1)上，取走立方棱镜(7)，调整Z向基准平晶组(4)保证经纬仪(9)与Z向基准平晶组(4)表面自准。
7.如权利要求6所述的计量框架光机轴线空间正交装调方法，其特征在于，所述立方棱镜(7)为正方体，两相邻镜面之间均为90°垂直关系。
8.如权利要求7所述的计量框架光机轴线空间正交装调方法，其特征在于，所述立方棱镜(7)中间有反射面，反射面与棱镜外镜面成45°倾斜。
9.一种基于权利要求1-5中任一项所述计量框架在光机精密装调技术领域中的应用。
10.一种基于权利要求6-8中任一项所述计量框架光机轴线空间正交装调方法在光机精密装调技术领域中的应用。
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