CN203572449U - 卧轴式激光小角度测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于测量技术，具体公开了一种卧轴式激光小角度测量装置，包括轴系安装台和干涉镜组，轴系安装台上设有正弦臂，正弦臂上设有平面镜，正弦臂的下端设有微动机构，轴系安装台内设有卧轴轴系，干涉镜组包括偏振分光棱镜和三个反射镜，本装置能够实现对水平角小角度进行检测和校准，由于采用正弦臂并设计卧轴轴系，使得正弦臂具有独立回转中心，相关的光学部件关系相对固定，因此保证了装置的稳定性和安装的重复性，从而提高了测量装置的测量准确性，进一步，轴套分别于端盖和固定盘紧固，端盖和固定盘安装在在花岗岩平台上，保证卧轴轴系与平台安装的稳定性。
Description
技术领域
本实用新型属于测量技术，具体涉及一种角度测量装置。
背景技术
激光干涉测角是一种采用正弦原理，以迈克尔逊干涉法测量小角度的高精度测角方法，测角装置主要由正弦臂，分光镜组，激光干涉系统组成。正弦臂相对中心上下两侧对称安装角隅棱镜，两个角隅棱镜中心距离构成了正弦臂的臂长D。当正弦臂绕回转中心旋转角度θ时，激光干涉系统测量光程差变化为H，与正弦臂臂长D存在的正弦关系sinθ＝H/D。
目前，国内采用的激光小角度测量装置多数采用正弦臂、分光镜和激光器部件分离结构形式。测量俯仰小角度时，需借助卧式回转轴系完成测角功能，卧式轴系上安装调整光学系统繁琐，装置结构不稳定，重复性难以保证，导致测量准确度受安装调整影响较大。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种能够实现±1°范围内俯仰角的准确度测量的卧轴式激光小角度测量装置。
本实用新型的技术方案如下：
一种卧轴式激光小角度测量装置，它包括轴系安装台和干涉镜组，所述的轴系安装台上设有正弦臂，所述的正弦臂上设有平面镜，所述正弦臂的下端设有微动机构，所述的轴系安装台内设有卧轴轴系；所述的卧轴轴系包括主轴和轴套，所述的主轴一端连接工作台，工作台为圆盘状，中心加工有通孔，主轴另一端连接正弦臂，所述轴套两侧分别设有轴系端盖和固定盘，所述的轴系端 盖和固定盘均固定在轴系安装台上；所述的干涉镜组包括偏振分光棱镜和三个反射镜，所述的偏振分光棱镜和反射镜A依次位于光入射方向，反射镜A的上方反射方向上设有反射镜C，偏振分光棱镜下方分光方向上设有反射镜B，在反射镜C的光反射方向上设有上角隅棱镜，所述的反射镜B的光反射方向上设有下角隅棱镜，所述的上角隅棱镜和下角隅棱镜分别安装在正弦臂上下端。
在上述的卧轴式激光小角度测量装置中，所述的微动机构包括安装在滚珠丝杠上的移动平台，所述的移动平台上设有旋转臂和限位块，所述的滚珠丝杠通过联轴节连接步进电机。
在上述的卧轴式激光小角度测量装置中，还包括隔离罩和花岗岩平台，上述轴系安装台和干涉镜组固定在隔离罩内，所述的隔离罩固定在花岗岩平台上，隔离罩的一侧固定设有零位指示器。
在上述的卧轴式激光小角度测量装置中，所述的隔离罩为两层钢板之间夹保温石棉的结构。
在上述的卧轴式激光小角度测量装置中，所述的轴系安装台安装在过渡板上。
在上述的卧轴式激光小角度测量装置中，所述的正弦臂采用镂空加筋的结构，材料选用合金钢S4J32A。
在上述的卧轴式激光小角度测量装置中，所述的主轴采用加工材料为GCr15，为阶梯轴形式，所述的轴套采用加工材料为40Gr，为回转体。
本实用新型的有益效果在于：本装置能够实现对水平角小角度进行检测和校准，由于采用正弦臂并设计卧轴轴系，使得正弦臂具有独立回转中心，相关的光学部件关系相对固定，因此保证了装置的稳定性和安装的重复性，从而提高了测量装置的测量准确性，进一步，轴套分别于端盖和固定盘紧固，端盖和 固定盘安装在在花岗岩平台上，保证卧轴轴系与平台安装的稳定性。
另外干涉镜组、偏振分光棱镜以及反射镜和平面镜等光学部件组成光学系统采用正弦原理完成线性量和角度量的转化，为装置实现小角度高精度测量提供了保障；
同时，设计花岗岩平台和隔离罩保证系统受环境影响最小，保证测量的准确性；设计的微动机构能够实现对轴系微小角度的驱动，保证小角度转动；安装零位指示器，保证系统测量零位的指示，每次使用不用反复装调，大大提高装置的测试效率；轴系安装台通过金属过渡板安装在花岗岩平台，最大程度上使整套系统的稳定性得到保障；隔离罩采用两层钢板之间夹保温石棉的结构，进一步保证隔离的有效性。
附图说明
图1为本实用新型的卧轴式激光小角度测量装置示意图；
图2为卧轴轴系示意图；
图3为微动机构示意图；
图中：1.花岗岩平台；2.激光器；3.相位计；4.接收器；5.偏振分光棱镜；6.干涉镜组；7.反射镜A；8.正弦臂；9.上角隅棱镜；10.轴系安装台；11.平面镜；12.隔离罩；13.卧轴轴系；14.微动机构；15.零位指示器；16.轴承；17.主轴；18.工作台；19.轴套；20.轴系端盖；21.过渡板；22.固定盘；23.滚珠丝杠；24.限位块；25.移动平台；26.旋转臂；27.联轴节；28.下角隅棱镜；29.反射镜B；30.反射镜C；31.步进电机。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。
如图1所示，隔离罩12固定在花岗岩平台1上，在上述隔离罩12内固定 安装有轴系安装台10和干涉镜组6。所述的隔离罩12两侧壁上加工有孔。
所述干涉镜组6包括偏振分光棱镜5和三个反射镜，干涉镜组6通过隔离罩12上的孔接收激光器2发出的光。所述的偏振分光棱镜5和反射镜A7依次位于光入射方向，反射镜A7的上方反射方向上安装反射镜C30，偏振分光棱镜5下方分光方向上设有反射镜B29，在反射镜C30的光反射方向上设有上角隅棱镜9，在反射镜B29的光反射方向上安装有下角隅棱镜28。所述的激光器2安装在隔离罩12外部，同时激光器2的下方安装相位计3，相位计3通过接收器4接收上述干涉镜组6反射的光。
所述的轴系安装台10固定安装竖直的正弦臂8，正弦臂8的下端安装微动机构14，轴系安装台10内安装有卧轴轴系13，平面镜11固定安装在正弦臂8上。
上述的上角隅棱镜9和下角隅棱镜28分别安装在正弦臂8上下端。
为了方便仪器使用，实现对装置零位指示作用，在花岗岩平台1上、隔离罩12的一侧固定安装零位指示器15。
如图2所示，卧轴轴系13包括水平固定安装在轴系安装台10内的主轴17，其外部安装有轴承16，轴承16安装轴套19内，轴套19通过螺钉与轴系安装台10固定，在所述的主轴17一端通过螺钉固定安装工作台18，工作台18为圆盘状，中心加工有通孔。主轴17的另一端通过螺钉固定安装正弦臂8。
所述的轴承16为角接触球轴承。所述的主轴17采用加工材料为GCr15，为阶梯轴形式。所述的轴套19采用加工材料为40Gr，为回转体。
利用螺钉将轴系端盖20和固定盘22分别安装在轴套19两侧，端盖20和固定盘22的外圈加工有安装孔，与轴系安装台10两侧螺纹孔位置相匹配，通过螺钉将轴系端盖20和固定盘22固定在轴系安装台10上，实现对整个轴系的 固定。轴系安装台10安装在过渡板21上，通过螺钉孔将过渡板21安装在花岗岩平台1，实现轴系安装台10的固定，最大程度上使整套系统的稳定性得到保障。
如图3所示，所述的微动机构14包括滚珠丝杠23、限位块24、联轴节27和步进电机31。步进电机31通过联轴节27连接滚珠丝杠23，驱动滚珠丝杠23转动，从而带动滚珠丝杠23上的移动平台25运动。为了保证移动平台25带动旋转臂26转动，正是利用限位块24限定旋转臂26与移动平台25相对关系。
本实施例中，正弦臂8采用镂空加筋的结构，材料选用低膨胀合金钢S4J32A（即铟钢）。干涉镜组6中的偏振分光棱镜5的偏振态激光透射率达到99%以上，反射镜采用微晶玻璃基体，利用金电极溅射镀膜工艺制成平面度达到λ/20的反射面。
工作时，激光器2发射出激光束经干涉镜组6分成两路激光分别射向正弦臂8上下两侧的上角隅棱镜9和下角隅棱镜28，两束激光经角隅棱镜反射后平行原光路返回，并在干涉镜组6的偏振分光棱镜处汇合发生干涉，接收器4对信号采集处理。正弦臂8固定在卧轴轴系13上，卧轴轴系13不转动时，激光器2的示值不发生变化，当微动机构14的步进电机31驱动滚珠丝杠23，带动移动平台25和旋转臂26，从而驱动轴系发生转动，此时由干涉镜组6分出两束激光的光程差发生变化，激光器2的示值也产生变化，得到轴系转动角度。
激光小角度测量装置依照正弦原理工作，因此测量必须从装置零位开始测量，装置零位经过固定的方法可以得到，并且利用零位指示器15进行标示，零位指示器15可以采用光学自准直仪，利于其对安装在轴系上的平面镜11进行准直，当零位调整到位，可以安放光学自准直仪，并对平面镜准直，并固定自准直仪。使用时，旋转轴系到自准直仪准直平面镜的位置即为装置零位，零位 复现方法简单快捷，提高工作效率。
Claims (7)
1.一种卧轴式激光小角度测量装置，其特征在于：它包括轴系安装台（10）和干涉镜组（6），所述的轴系安装台（10）上设有正弦臂（8），所述的正弦臂（8）上设有平面镜（11），所述正弦臂（8）的下端设有微动机构（14），所述的轴系安装台（10）内设有卧轴轴系（13）；所述的卧轴轴系（13）包括主轴（17）和轴套（19），所述的主轴（17）一端连接工作台（18），工作台（18）为圆盘状，中心加工有通孔，主轴（17）另一端连接正弦臂（8），所述轴套（19）两侧分别设有轴系端盖（20）和固定盘（22），所述的轴系端盖（20）和固定盘（22）均固定在轴系安装台（10）上；所述的干涉镜组（6）包括偏振分光棱镜（5）和三个反射镜，所述的偏振分光棱镜（5）和反射镜A（7）依次位于光入射方向，反射镜A（7）的上方反射方向上设有反射镜C（30），偏振分光棱镜（5）下方分光方向上设有反射镜B（29），在反射镜C（30）的光反射方向上设有上角隅棱镜（9），所述的反射镜B（29）的光反射方向上设有下角隅棱镜（28），所述的上角隅棱镜（9）和下角隅棱镜（28）分别安装在正弦臂（8）上下端。
2.如权利要求1所述的卧轴式激光小角度测量装置，其特征在于：所述的微动机构（14）包括安装在滚珠丝杠（23）上的移动平台（25），所述的移动平台（25）上设有旋转臂（26）和限位块（24），所述的滚珠丝杠（23）通过联轴节（27）连接步进电机（31）。
3.如权利要求1所述的卧轴式激光小角度测量装置，其特征在于：还包括隔离罩（12）和花岗岩平台（1），上述轴系安装台（10）和干涉镜组（6）固定在隔离罩（12）内，所述的隔离罩（12）固定在花岗岩平台（1）上，隔离罩（12）的一侧固定设有零位指示器（15）。
4.如权利要求3所述的卧轴式激光小角度测量装置，其特征在于：所述隔离罩（12）为两层钢板之间夹保温石棉的结构。
5.如权利要求1所述的卧轴式激光小角度测量装置，其特征在于：所述的轴系安装台（10）安装在过渡板（21）上。
6.如权利要求1所述的卧轴式激光小角度测量装置，其特征在于：所述的正弦臂（8）采用镂空加筋的结构，材料选用合金钢S4J32A。
7.如权利要求1所述的卧轴式激光小角度测量装置，其特征在于：所述的主轴（17）采用加工材料为GCr15，为阶梯轴形式，所述的轴套（19）采用加工材料为40Gr，为回转体。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN104567732A (zh) * | 2013-10-14 | 2015-04-29 | 北京航天计量测试技术研究所 | 卧轴式激光小角度测量装置 |
| CN114136237A (zh) * | 2021-11-19 | 2022-03-04 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 电极笼电极角度测量装置及其测量方法 |
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- 2013-10-14 CN CN201320632745.0U patent/CN203572449U/zh not_active Expired - Lifetime
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