CN220854117U - 一种光路旋转中心检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种光路旋转中心检测装置,包括：安装平台、光轴旋转检测装置、标准光源、标准光源调整机构、平面检测镜、光路旋转切换机构以及光电自准直仪，所述安装平台侧表面上侧安装有光路旋转切换机构，所述安装平台上端中间安装有平面检测镜,所述安装平台右侧设置有光电自准直仪，所述安装平台上端固定有光轴旋转检测装置，与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：本实用新型可用于光路旋转中心与机械旋转中心的检测，并通过测量方法对光路进行调整和标定，光轴旋转中心与机械旋转中心的重合偏差小于0.03mm，同时整个装置具有易于安装、调整、检测精度高、维护成本低等优点。

Description

一种光路旋转中心检测装置

技术领域

本实用新型属于精密仪器设备回转中心的测量与标定技术领域，特别涉及一种光路旋转中心检测装置。

背景技术

大型天文仪器、航天器测控仿真平台、大型智能数控机床等都是高精密设备，尤其在大型天文光学仪器中，同时配备多种光学仪器，完成对同一目标不同参数的测量。

这就要求在跟踪过程中，要保证光路旋转中心与机械旋转运动中心重合，才能实现光路在不同光学仪器设备之间的精确切换以及跟踪过程中各种光学仪器接收到的光学信号的稳定性。

大型天文仪器通常由跟踪机架、主光路、光学消旋、卡焦仪器、奈焦仪器、终端仪器等组成，因此，为了保证各个模块之间对接组成整个光学系统后满足精度要求，需要确定各个模块严格控制对接接口的技术参数，而各个模块的机械旋转运动中心与光路旋转中心的一致性是非常重要的一个技术指标。

但是，各个模块并非都存在旋转运动部件，比如卡焦仪器单元就需要安装在消旋机构实现旋转运动上，因此，如何能快速检测该类仪器的光学旋转中心以及机械旋转运动中心，进而进行光路及其仪器设备的调整，变得非常迫切重要，因此，我们希望设计一种具有新型结构的光路旋转中心检测装置，从而解决这个问题。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型目的是提供一种光路旋转中心检测装置，解决上述背景技术中提出的问题。

本实用新型通过以下的技术方案实现：一种光路旋转中心检测装置，包括：安装平台、光轴旋转检测装置、标准光源、标准光源调整机构、平面检测镜、光路旋转切换机构以及光电自准直仪，所述安装平台侧表面上侧安装有光路旋转切换机构，所述安装平台上端中间安装有平面检测镜；

所述安装平台右侧设置有光电自准直仪，所述安装平台上端固定有光轴旋转检测装置，所述光轴旋转检测装置上端安装有标准光源调整机构，所述标准光源调整机构上侧安装有标准光源。

作为一优选的实施方式，所述安装平台包括八面箱体、上密封板，所述八面箱体上端通过多个上密封板固定螺栓固定有上密封板，所述八面箱体侧表面上侧安装有多个光学仪器光轴检测板。

作为一优选的实施方式，所述八面箱体侧表面下侧设置有多个光学仪器安装调整台，多个所述光学仪器安装调整台的数量以及位置均与多个光学仪器光轴检测板相对应；

所述八面箱体下端通过多个光路旋转切换装置安装座固定螺栓安装有光路旋转切换装置安装座。

作为一优选的实施方式，所述光轴旋转检测装置包括旋转底座、下支撑安装座以及支撑杆，所述旋转底座外侧表面安装有三个下支撑安装座，所述旋转底座上侧通过三个下支撑安装座安装有三根支撑杆；

三根所述支撑杆上端分别与上安装板下表面的左前侧、右前侧以及后侧连接，所述上安装板中间设置有孔板，所述上安装板上侧安装有五维机构调整安装座，在实际使用中，在八面箱体在精密数控机床上加工，检测到八面箱体安装接口的同心度和端部跳动均小于0.03mm后，保持八面箱体装夹位置，将上密封板通过上密封板固定螺栓连接固定，加工安装检测平面镜的安装平面和中心检测孔，加工满足技术要求后，旋转底座与八面箱体装夹固定后，对旋转底座的内圆柱面和上端面进行组合精密加工，加工保证了两者之间轴向跳动和径向跳动精度的一致性后，拆掉旋转底座，翻转八面箱体，调整至与原加工中心轴重合，将光路旋转切换装置安装座通过光路旋转切换装置安装座固定螺栓与八面箱体连接固定，加工光路旋转切换装置安装座上设计的卡焦仪器同心度和端面跳动结构，通过组合加工工艺，所有的安装检测面相对于卡焦仪器安装接口的同心度和端面跳动都小于0.03mm。

作为一优选的实施方式，所述旋转底座上侧通过上挡板固定螺栓安装有多个呈环形结构分布的上挡板，所述上挡板下侧通过随动轴承调整滑块安装有随动轴承，所述随动轴承通过随动轴承调整滑块活动安装在旋转底座内部，所述随动轴承内部通过锁紧螺栓、锁紧螺母、滚珠限位安装座固定有轴承支撑滚珠；

所述旋转底座径向外侧通过调整碟簧一螺纹连接有调整螺杆，所述调整螺杆末端与随动轴承调整滑块外壁抵接；

利用旋转底座下端面、轴承支撑滚珠、光学仪器安装机构的旋转安装接口上端面实现轴向支撑，其优点在于通过平面而不是通过常规轴承采用的球道实现旋转装置的轴向支撑，选用轴承支撑滚珠直径一致，且直径公差小于0.001mm的轴承支撑滚珠实现轴向支撑，消除滚道的加工精度带来的轴向精度的影响和径向干涉；偶数个对称布置的随动轴承与旋转安装接口的圆柱面实现径向支撑，随动轴承结构设计有弹性预紧力调整结构（调整碟簧一和调整螺杆组成的结构），可以保证随动轴承无间隙的沿旋转安装接口的圆柱面转动，在转动过程中由于弹性机构可以有效抵消大直径的圆柱面的加工误差导致转动干涉，从而实现了光轴旋转检测装置轴向支撑与径向支撑两个运动方向的解耦，可以获得很高的旋转精度。

作为一优选的实施方式，所述支撑杆下端的下支撑管接头和轴肩螺栓一与下支撑安装座固定连接，两段所述支撑杆通过中间设置的中间支撑杆接头固定连接，所述支撑杆上端通过上支撑杆接头和轴肩螺栓二与上安装板下侧的上支撑安装座固定连接，在实际使用中，支撑杆采用标准节长设计，支撑杆用中间支撑杆连接头连接，中间支撑杆连接头采用左旋和右旋细牙螺纹设计，可以实现上安装板的姿态调整，并设计了锁紧装置，在上安装板上安装了孔板，标准光源的光斑被限制在直接2mm的圆形光孔内，支撑杆越长，旋转中心的测量精度越高，标准节的设计可以根据被测目标精度要求进行长度组合。

作为一优选的实施方式，所述光路旋转切换机构包括镜室调整座、直棱镜，所述镜室调整座内部中间安装有定位球，所述镜室调整座侧表面安装有调整碟簧二；

所述镜室调整座上表面边缘螺纹连接有调整件，所述镜室调整座上端通过镜室固定套固定螺栓、镜室固定套安装有直棱镜，所述直棱镜下端设置有镜室，所述镜室下侧安装有调整垫片。

作为一优选的实施方式，所述调整件包括调节螺栓一、调节螺栓二、调节螺栓三以及调节螺栓四，所述调节螺栓一、调节螺栓二在同一轴线上，所述调节螺栓三、调节螺栓四在同一轴线上，在实际使用中，为了实现直棱镜的姿态调整，依据直棱镜的镜室结构，调节螺栓一、调节螺栓二为X轴向，调节螺栓三、调节螺栓四为Y轴向,需要实现X,Y两个方向的解耦独立调整，X轴调整结构实现绕X轴的正向旋转和方向旋转,Y轴调整结构实现绕Y轴的正向旋转和方向旋转,为了实现X,Y轴的连续调节，设置了调整垫片的弹性结构，为了减小调整过程中产生的应力，调整垫片被设计在镜室调整座和镜室之间，从而将作用在直棱镜的镜室定位球上的作用力分散在镜室与调整垫片接触平面上。

采用了上述技术方案后，本实用新型的有益效果是：本实用新型可用于光路旋转中心与机械旋转中心的检测，并通过测量方法对光路进行调整和标定，光轴旋转中心与机械旋转中心的重合偏差小于0.03mm，同时整个装置具有易于安装、调整、检测精度高、维护成本低等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一种光路旋转中心检测装置的整体结构示意图。

图2为本实用新型一种光路旋转中心检测装置的安装平台内部结构的示意图。

图3为本实用新型一种光路旋转中心检测装置的光轴旋转检测装置结构的示意图。

图4为本实用新型一种光路旋转中心检测装置的光轴旋转检测装置俯视的示意图。

图5为本实用新型一种光路旋转中心检测装置的光轴旋转检测装置仰视的示意图。

图6为本实用新型一种光路旋转中心检测装置的旋转底座局部结构的示意图。

图7为本实用新型一种光路旋转中心检测装置的旋转底座部分结构的示意图。

图8为本实用新型一种光路旋转中心检测装置的八面箱体结构的示意图。

图9为本实用新型一种光路旋转中心检测装置的直棱镜与镜室调整座连接的示意图。

图10为本实用新型一种光路旋转中心检测装置的镜室结构的示意图。

图11为本实用新型一种光路旋转中心检测装置的调整件结构的示意图。

图中，100-安装平台、110-八面箱体、120-上密封板固定螺栓、130-上密封板、140-光学仪器光轴检测板、150-光学仪器安装调整台、160-光路旋转切换装置安装座固定螺栓、170-光路旋转切换装置安装座；

200-光轴旋转检测装置、210-旋转底座、211-上挡板固定螺栓、212-上挡板、213-调整碟簧一、214-调整螺杆、215-随动轴承调整滑块、216-随动轴承、217-锁紧螺栓、218-轴承支撑滚珠、219-滚珠限位安装座、220-下支撑安装座、221-轴肩螺栓一、230-支撑杆、231-下支撑管接头、232-中间支撑杆接头、233-上支撑杆接头、234-轴肩螺栓二、240-上安装板、241-上支撑安装座、250-五维机构调整安装座、260-孔板；

300-标准光源；

400-标准光源调整机构；

500-平面检测镜；

600-光路旋转切换机构、611-镜室调整座、612-调整碟簧二、613-调整螺栓、614-直棱镜、615-镜室固定套固定螺栓、616-镜室固定套、617-调整垫片、618-定位球、619-镜室、631-调节螺栓一、632-调节螺栓二、633-调节螺栓三、634-调节螺栓四；

700-光电自准直仪。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1至图11，本实用新型提供一种技术方案：一种光路旋转中心检测装置，包括：安装平台100、光轴旋转检测装置200、标准光源300、标准光源调整机构400、平面检测镜500、光路旋转切换机构600以及光电自准直仪700，安装平台100侧表面上侧安装有光路旋转切换机构600，安装平台100上端中间安装有平面检测镜500；

安装平台100右侧设置有光电自准直仪700，安装平台100上端固定有光轴旋转检测装置200，光轴旋转检测装置200上端安装有标准光源调整机构400，标准光源调整机构400上侧安装有标准光源300。

请参阅图1至图8，作为本实用新型的第一个实施例，安装平台100包括八面箱体110、上密封板130，八面箱体110上端通过多个上密封板固定螺栓120固定有上密封板130，八面箱体110侧表面上侧安装有多个光学仪器光轴检测板140。

八面箱体110侧表面下侧设置有多个光学仪器安装调整台150，多个光学仪器安装调整台150的数量以及位置均与多个光学仪器光轴检测板140相对应；

八面箱体110下端通过多个光路旋转切换装置安装座固定螺栓160安装有光路旋转切换装置安装座170。

光轴旋转检测装置200包括旋转底座210、下支撑安装座220以及支撑杆230，旋转底座210外侧表面安装有三个下支撑安装座220，旋转底座210上侧通过三个下支撑安装座220安装有三根支撑杆230；

三根支撑杆230上端分别与上安装板240下表面的左前侧、右前侧以及后侧连接，上安装板240中间设置有孔板260，上安装板240上侧安装有五维机构调整安装座250，在实际使用中，在八面箱体110在精密数控机床上加工，检测到八面箱体110安装接口的同心度和端部跳动均小于0.03mm后，保持八面箱体110装夹位置，将上密封板130通过上密封板固定螺栓120连接固定，加工安装检测平面镜的安装平面和中心检测孔，加工满足技术要求后，旋转底座210与八面箱体110装夹固定后，对旋转底座210的内圆柱面和上端面进行组合精密加工，加工保证了两者之间轴向跳动和径向跳动精度的一致性后，拆掉旋转底座210，翻转八面箱体110，调整至与原加工中心轴重合，将光路旋转切换装置安装座170通过光路旋转切换装置安装座固定螺栓160与八面箱体110连接固定，加工光路旋转切换装置安装座170上设计的卡焦仪器同心度和端面跳动结构，通过组合加工工艺，所有的安装检测面相对于卡焦仪器安装接口的同心度和端面跳动都小于0.03mm。

旋转底座210上侧通过上挡板212固定螺栓211安装有多个呈环形结构分布的上挡板212，上挡板212下侧通过随动轴承调整滑块215安装有随动轴承216，随动轴承216通过随动轴承调整滑块215活动安装在旋转底座210内部，随动轴承216内部通过锁紧螺栓217、锁紧螺母、滚珠限位安装座219固定有轴承支撑滚珠218；

旋转底座210径向外侧通过调整碟簧一213螺纹连接有调整螺杆214，调整螺杆214末端与随动轴承调整滑块215外壁抵接；

利用旋转底座210下端面、轴承支撑滚珠218、光学仪器安装机构的旋转安装接口上端面实现轴向支撑，其优点在于通过平面而不是通过常规轴承采用的球道实现旋转装置的轴向支撑，选用轴承支撑滚珠218直径一致，且直径公差小于0.001mm的轴承支撑滚珠218实现轴向支撑，消除滚道的加工精度带来的轴向精度的影响和径向干涉；偶数个对称布置的随动轴承216与旋转安装接口的圆柱面实现径向支撑，随动轴承216结构设计有弹性预紧力调整结构（调整碟簧一213和调整螺杆214组成的结构），可以保证随动轴承216无间隙的沿旋转安装接口的圆柱面转动，在转动过程中由于弹性机构可以有效抵消大直径的圆柱面的加工误差导致转动干涉，从而实现了光轴旋转检测装置轴向支撑与径向支撑两个运动方向的解耦，可以获得很高的旋转精度。

支撑杆230下端的下支撑管接头231和轴肩螺栓一221与下支撑安装座220固定连接，两段支撑杆230通过中间设置的中间支撑杆接头232固定连接，支撑杆230上端通过上支撑杆接头233和轴肩螺栓二234与上安装板240下侧的上支撑安装座241固定连接；

在实际使用中，支撑杆230采用标准节长设计，支撑杆230用中间支撑杆230连接头连接，中间支撑杆230连接头采用左旋和右旋细牙螺纹设计，可以实现上安装板240的姿态调整，并设计了锁紧装置，在上安装板240上安装了孔板260，标准光源300的光斑被限制在直接2mm的圆形光孔内，支撑杆230越长，旋转中心的测量精度越高，标准节的设计可以根据被测目标精度要求进行长度组合。

整个设备可用于光路旋转中心与机械旋转中心的检测，并通过测量方法对光路进行调整和标定，光轴旋转中心与机械旋转中心的重合偏差小于0.03mm。

请参阅图1至图11，作为本实用新型的第二个实施例，光路旋转切换机构600包括镜室调整座611、直棱镜614，镜室调整座611内部中间安装有定位球618，镜室调整座611侧表面安装有调整碟簧二612；

镜室调整座611上表面边缘螺纹连接有调整件613，镜室调整座611上端通过镜室固定套616固定螺栓615、镜室固定套616安装有直棱镜614，直棱镜614下端设置有镜室619，镜室619下侧安装有调整垫片617。

调整件613包括调节螺栓一631、调节螺栓二632、调节螺栓三633以及调节螺栓四634，调节螺栓一631、调节螺栓二632在同一轴线上，调节螺栓三633、调节螺栓四634在同一轴线上，在实际使用中，为了实现直棱镜614的姿态调整，依据直棱镜614的镜室619结构，调节螺栓一631、调节螺栓二632为X轴向，调节螺栓三633、调节螺栓四634为Y轴向,需要实现X,Y两个方向的解耦独立调整，X轴调整结构实现绕X轴的正向旋转和方向旋转,Y轴调整结构实现绕Y轴的正向旋转和方向旋转,为了实现X,Y轴的连续调节，设置了调整垫片617的弹性结构，为了减小调整过程中产生的应力，调整垫片617被设计在镜室调整座611和镜室619之间，从而将作用在直棱镜614的镜室619定位球618上的作用力分散在镜室619与调整垫片617接触平面上。

在实际使用时，利用安装平台100的旋转安装接口上的圆柱面和端面（详见图8），光轴旋转检测装置200很精确地围绕该接口旋转，光轴旋转检测装置200的旋转底座210的同心度和端面跳动，精度优于0.03mm。满足系统精度要求后，在安装平台100上部的密封板130中心放置一块平面检测镜500，装有标准光源300的五维机构调整安装座250固定在光轴旋转检测装置200的上安装板240上，连续旋转光轴旋转检测装置200，当标准光源300发出的激光经过安装在顶部的光孔板260中心的光孔后，经过平面检测镜500反射回光斑的位置和运动轨迹，调整五维机构调整安装座250，当反射回的光斑完全进入孔板260中心的光孔时，即认定检测标准光源300的光轴中心与该仪器机械旋转中心重合。取走平面检测镜500，安装到光路旋转切换机构600的平面检测镜500安装板上，转动光路旋转切换机构600，根据平面检测镜500反射回光斑的位置和运动轨迹调整光路旋转切换机构600的中心调整机构，当反射回的光斑完全进入孔板260中心的光孔时，即认定光路旋转切换机构600的机械旋转中心与检测标准光源300的光轴中心与该仪器机械旋转中心重合。调整光路切换装置中的直棱镜614：将光电自准直仪通过准直平面镜调整水平后，光电自准直仪700发出的光线经过直棱镜614竖直镜面反射回光电自准直仪可以测出直棱镜614Y方向的角度偏差，因此，基于直棱镜614的镜室619结构，需要实现X,Y两个方向的解耦调整，调整Y轴的偏差，当光电自准直仪700发出的光线和反射回的光线重合时，调整完毕，光路旋转切换机构600旋转90°，光电自准直仪700发出的光线经过直棱镜614侧面粘贴的平面镜反射回光电自准直仪700，可以测出直棱镜614在X方向的角度偏差，调整X轴的偏差，当光电自准直仪700发出的光线和反射回的光线重合时，调整完毕。去掉平面检测镜500，将光学仪器光轴检测板140安装到八面箱体110的仪器安装接口上，调整光路旋转切换机构600的高度，从顶部安装的标准光源300经过直棱镜614斜面反射成水平光线完全透过光轴检测安装孔板260上的光孔时，仪器的光轴调整完毕。

整个装置具有易于安装、调整、检测精度高、维护成本低等优点。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种光路旋转中心检测装置，包括：安装平台（100）、光轴旋转检测装置（200）、标准光源（300）、标准光源调整机构（400）、平面检测镜（500）、光路旋转切换机构（600）以及光电自准直仪（700），其特征在于，所述安装平台（100）侧表面上侧安装有光路旋转切换机构（600），所述安装平台（100）上端中间安装有平面检测镜（500）；

所述安装平台（100）右侧设置有光电自准直仪（700），所述安装平台（100）上端固定有光轴旋转检测装置（200），所述光轴旋转检测装置（200）上端安装有标准光源调整机构（400），所述标准光源调整机构（400）上侧安装有标准光源（300）。

2.如权利要求1所述的一种光路旋转中心检测装置，其特征在于：所述安装平台（100）包括八面箱体（110）、上密封板（130），所述八面箱体（110）上端通过多个上密封板固定螺栓（120）固定有上密封板（130），所述八面箱体（110）侧表面上侧安装有多个光学仪器光轴检测板（140）。

3.如权利要求2所述的一种光路旋转中心检测装置，其特征在于：所述八面箱体（110）侧表面下侧设置有多个光学仪器安装调整台（150），多个所述光学仪器安装调整台（150）的数量以及位置均与多个光学仪器光轴检测板（140）相对应；

所述八面箱体（110）下端通过多个光路旋转切换装置安装座固定螺栓（160）安装有光路旋转切换装置安装座（170）。

4.如权利要求1所述的一种光路旋转中心检测装置，其特征在于：所述光轴旋转检测装置（200）包括旋转底座（210）、下支撑安装座（220）以及支撑杆（230），所述旋转底座（210）外侧表面安装有三个下支撑安装座（220），所述旋转底座（210）上侧通过三个下支撑安装座（220）安装有三根支撑杆（230）；

三根所述支撑杆（230）上端分别与上安装板（240）下表面的左前侧、右前侧以及后侧连接，所述上安装板（240）中间设置有孔板（260），所述上安装板（240）上侧安装有五维机构调整安装座（250）。

5.如权利要求4所述的一种光路旋转中心检测装置，其特征在于：所述旋转底座（210）上侧通过上挡板固定螺栓（211）安装有多个呈环形结构分布的上挡板（212），所述上挡板（212）下侧通过随动轴承调整滑块（215）安装有随动轴承（216），所述随动轴承（216）通过随动轴承调整滑块（215）活动安装在旋转底座（210）内部，所述随动轴承（216）内部通过锁紧螺栓（217）、锁紧螺母、滚珠限位安装座（219）固定有轴承支撑滚珠（218）；

所述旋转底座（210）径向外侧通过调整碟簧一（213）螺纹连接有调整螺杆（214），所述调整螺杆（214）末端与随动轴承调整滑块（215）外壁抵接。

6.如权利要求5所述的一种光路旋转中心检测装置，其特征在于：所述支撑杆（230）下端的下支撑管接头（231）和轴肩螺栓一（221）与下支撑安装座（220）固定连接，两段所述支撑杆（230）通过中间设置的中间支撑杆接头（232）固定连接，所述支撑杆（230）上端通过上支撑杆接头（233）和轴肩螺栓二（234）与上安装板（240）下侧的上支撑安装座（241）固定连接。

7.如权利要求1所述的一种光路旋转中心检测装置，其特征在于：所述光路旋转切换机构（600）包括镜室调整座（611）、直棱镜（614），所述镜室调整座（611）内部中间安装有定位球（618），所述镜室调整座（611）侧表面安装有调整碟簧二（612）；

所述镜室调整座（611）上表面边缘螺纹连接有调整件，所述镜室调整座（611）上端通过镜室固定套固定螺栓（615）、镜室固定套（616）安装有直棱镜（614），所述直棱镜（614）下端设置有镜室（619），所述镜室（619）下侧安装有调整垫片（617）。

8.如权利要求7所述的一种光路旋转中心检测装置，其特征在于：所述调整件包括调节螺栓一（631）、调节螺栓二（632）、调节螺栓三（633）以及调节螺栓四（634），所述调节螺栓一（631）、调节螺栓二（632）在同一轴线上，所述调节螺栓三（633）、调节螺栓四（634）在同一轴线上。