專利名稱：新型雙光柵成像儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種光學(xué)衍射成像實驗儀，特別是一種通過電動控制光學(xué)元件精確移動來實現(xiàn)觀察光學(xué)元件對物體的消色散成像現(xiàn)象及測量相關(guān)參數(shù)的實驗儀器。
背景技術(shù)：
廣西大學(xué)根據(jù)專利技術(shù)“衍射成象綜合實驗儀”(專利號:02290557.X)研制了專門的“雙光柵成像儀”，并對本科生開設(shè)了雙光柵成像的新實驗(見論文“雙光柵成像儀研制與使用”，實驗技術(shù)與管理，2011，第28卷第9期:57-59)，該儀器中兩光柵的移動是通過其在橫向軌道上與縱向軌道上的移動實現(xiàn)的。然而，實踐發(fā)現(xiàn)，該雙光柵成像儀的使用并不方便，主要問題是:成像的第二片光柵需沿著第一片光柵某級衍射光路移動，該衍射光路為直線，是與橫向、縱向軌道相交的平面的斜直線，這對于只能手動操作的雙光柵成像儀不易進行控制，不便使第二片光柵始終沿著該特定的平面斜直線方向移動而時有偏移，當光柵需要轉(zhuǎn)動時手動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)角也不精確，工作量大且實驗效率低。另外，現(xiàn)有的雙光柵成像儀每個橫向軌道由其兩端的行走輪支撐，中間還連著一縱向定位軌道的支撐，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且三個支撐點難以始終保持在同一高度上支撐橫向軌道，影響軌道在移動過程中的穩(wěn)定性與平行度。在現(xiàn)有的相關(guān)儀器設(shè)計中，還有一種“雙光柵成像觀察儀”(實用新型專利，專利號為CN 200720083179.7)，雖然該結(jié)構(gòu)裝置可以實現(xiàn)第二片光柵沿斜直線移動，可實現(xiàn)觀察雙光柵成像，但是該觀察儀存在的問題是:光柵的坐標位置不易確定，該儀器只便于觀察現(xiàn)象而不便于測量數(shù)據(jù)，而且手動調(diào)節(jié)確定導(dǎo)軌位置的操作不方便，定位不準確?？梢?，現(xiàn)有的光柵衍射成像實驗儀器結(jié)構(gòu)不盡合理，且存在著由于手動操作移動光柵導(dǎo)致實驗效率、精度較低的問題。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單合理、電子控制定位雙光柵成像儀，解決現(xiàn)有雙光柵成像儀在使用中手動操作復(fù)雜、光學(xué)元件定位不準確，實驗效率低下的問題。本實用新型雙光柵成像儀，包括光柵移動裝置、光學(xué)系統(tǒng)，所述光柵移動裝置包括底座、縱向軌道、橫向軌道和滑動支座，滑動支座置于橫向軌道上，通過傳動機構(gòu)沿橫向軌道來回移動，轉(zhuǎn)動支架設(shè)置在滑動支座上，光柵一、光柵二安裝在轉(zhuǎn)動支架上，角度標示盤與指針分別與滑動支座、轉(zhuǎn)動支架共軸聯(lián)接；所述光學(xué)系統(tǒng)包括光源，觀察目標物、光柵一、光柵二、擋光板和望遠鏡，光柵移動裝置的縱向軌道為圓柱型導(dǎo)軌，橫向軌道通過滾珠軸承置于兩縱向軌道上面與之垂直放置，光柵移動裝置上安裝有電控系統(tǒng)，控制放置光柵的兩橫軌通過同步帶驅(qū)動沿縱向軌道來回移動，并控制滑動支座的移動，以及轉(zhuǎn)動支架的轉(zhuǎn)動。所述驅(qū)動滑動支座移動的傳動機構(gòu)為傳動絲杠或同步帶?？v向行走驅(qū)動電機通過驅(qū)動同步帶驅(qū)動橫向軌道在縱向軌道上來回移動。[0008]本實用新型較現(xiàn)有的光柵成像實驗儀具有明顯優(yōu)勢，儀器中的橫軌更為穩(wěn)定，且可以電動控制承載光學(xué)元件的滑動支座沿著特定的平面斜直線移動，并電動控制轉(zhuǎn)動支架的轉(zhuǎn)動，更方便、準確的實現(xiàn)光學(xué)元件的移動定位及相關(guān)參數(shù)的測量，提高了實驗精度與效率。

圖1是本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。其中:1——縱向軌道；2——橫向軌道；3——滑動支座；4——轉(zhuǎn)動支架；5—角度標示盤；6—指針；7—光源；8—觀察目標物；9—光柵一 ；10—光柵二 ；11—擋光板；12—望遠鏡；13—橫向行走驅(qū)動電機；14—轉(zhuǎn)動驅(qū)動電機；15——縱向行走驅(qū)動電機；16——同步帶；17——傳動絲杠；18——電控系統(tǒng)。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖來說明本實用新型的技術(shù)方案。如圖1所示，根據(jù)雙光柵衍射成像條件，雙光柵成像時第二片光柵必須位于第一片光柵的某級衍射光路中，是在該衍射光路中的某些特定位置上。因衍射光路都是位于平面的斜直線，這需要承載光學(xué)元件的滑動支座沿平面斜直線方向移動，現(xiàn)有的雙光柵成像儀有橫向軌道與縱向軌道，光柵移動定位是通過其支座在橫向軌道上移動，同時該橫向軌道在與之垂直的縱向軌道上移動而形成，但儀器結(jié)構(gòu)使橫向軌道的平穩(wěn)性欠佳。本實用新型的光柵移動裝置包括縱向軌道1、橫向軌道2和滑動支座3，滑動支座置于橫向軌道上，通過傳動機構(gòu)沿橫向軌道來回移動，轉(zhuǎn)動支架4設(shè)置在滑動支座上，光柵一 9、光柵二 10安裝在轉(zhuǎn)動支架上，角度標示盤5與指針6分別與滑動支座、轉(zhuǎn)動支架共軸聯(lián)接；光學(xué)系統(tǒng)包括光源7，觀察目標物8、擋光板11和望遠鏡12，光柵移動裝置上安裝有電控系統(tǒng)18，控制放置光柵的兩橫軌通過同步帶16驅(qū)動沿縱向軌道來回移動，并控制滑動支座的移動，以及轉(zhuǎn)動支架的轉(zhuǎn)動。由于將縱軌改為圓柱形軌道其兩端固定于底座上，橫向軌道通過滾珠軸承置于兩縱向軌道之上，使橫向軌道的平穩(wěn)性大為增加；同時，本實用新型還增加了電控系統(tǒng)18，增加的電控系統(tǒng)18包括電源、開關(guān)、單片機和人機接口、控制電路和電機驅(qū)動器，分別控制兩縱向行走驅(qū)動電機15通過同步帶驅(qū)動橫向軌道沿縱向軌道來回移動，分別控制兩橫向行走驅(qū)動電機13通過絲杠17 (或同步帶)驅(qū)動滑動支座3沿著橫向軌道來回移動；轉(zhuǎn)動驅(qū)動電機14設(shè)置在滑動支座3上，電控系統(tǒng)控制轉(zhuǎn)動驅(qū)動電機14控制轉(zhuǎn)動支架4轉(zhuǎn)動；單片機運行依光路衍射原理編制的電機控制算法，并完成人機接口的驅(qū)動與交互，人機接口包括了 IXD顯示、設(shè)置鍵、操作控制手柄以及與上位機通信的接口。本新型雙光柵成像儀工作時，通過電控系統(tǒng)能實現(xiàn)電控滑動支座沿著橫向和縱向的準確定位及移動，以及轉(zhuǎn)動支架的精確轉(zhuǎn)動，從而使置于支架上的光學(xué)元件實現(xiàn)電控移動與轉(zhuǎn)動；特別是，電控系統(tǒng)通過人機接口確定光學(xué)元件在平面的任意兩點位置，即可得到包括該兩點位置的直線(斜直線)路線參數(shù)，則可通過人機接口操作該光學(xué)元件始終在該斜直線上精確移動及定位。實驗時通過控制系統(tǒng)移動第一片光柵定位到實驗需要的位置，選擇好該光柵的某級衍射光路，利用電控系統(tǒng)將第二片光柵置于該第一片光柵衍射光路中，控制系統(tǒng)通過人機接口確定第二片光柵在該衍射光路上的兩個位置點，從而確定上述的斜直線，再通過控制系統(tǒng)操控第二片光柵在該斜直線上移動直至滿足該光柵的某級衍射光匯合光譜條件，實現(xiàn)雙光柵成像。另外轉(zhuǎn)動驅(qū)動電機14驅(qū)動轉(zhuǎn)動支架轉(zhuǎn)動，從而使放置于滑動支座上的光學(xué)元件的順時針或逆時針轉(zhuǎn)動，以滿足兩光柵在不同夾角下的雙光柵成像實驗的需求。本實用新型提高了儀器的平穩(wěn)性，便于光學(xué)元件的準確移動及實驗測量，大大提聞了衍射成像實驗的實驗精度和效率。
權(quán)利要求1.一種新型雙光柵成像儀，包括光柵移動裝置、光學(xué)系統(tǒng)，所述光柵移動裝置包括底座、縱向軌道(I)、橫向軌道(2)和滑動支座(3)，滑動支座置于橫向軌道上，通過傳動機構(gòu)沿橫向軌道來回移動，轉(zhuǎn)動支架(4)設(shè)置在滑動支座上，光柵一(9)、光柵二(10)安裝在轉(zhuǎn)動支架上，角度標示盤(5)與指針(6)分別與滑動支座、轉(zhuǎn)動支架共軸聯(lián)接；所述光學(xué)系統(tǒng)包括光源(7)，觀察目標物(8)、光柵一、光柵二、擋光板(11)和望遠鏡(12)，其特征在于:光柵移動裝置的縱向軌道(I)為圓柱型導(dǎo)軌，橫向軌道通過滾珠軸承置于兩縱向軌道上面與之垂直放置，光柵移動裝置上安裝有電控系統(tǒng)(18)，控制放置光柵的兩橫軌通過同步帶(16)驅(qū)動沿縱向軌道來回移動，并控制滑動支座的移動，以及轉(zhuǎn)動支架的轉(zhuǎn)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型雙光柵成像儀，其特征在于:驅(qū)動滑動支座(3)移動的傳動機構(gòu)為傳動絲杠(17)或同步帶。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型雙光柵成像儀，其特征在于:縱向行走驅(qū)動電機(15)通過驅(qū)動同步帶(16 )驅(qū)動橫向軌道(2 )在縱向軌道(I)上來回移動。
專利摘要本實用新型公開了一種新型雙光柵成像儀，其光柵移動裝置包括底座、縱向軌道、橫向軌道和滑動支座，光柵移動裝置的縱向軌道為圓柱型導(dǎo)軌，橫向軌道通過滾珠軸承置于兩縱向軌道上面與之垂直放置，光柵移動裝置上安裝有電控系統(tǒng)，控制放置光柵的兩橫軌通過同步帶驅(qū)動沿縱向軌道來回移動，驅(qū)動滑動支座移動的傳動機構(gòu)為傳動絲杠或同步帶，縱向行走驅(qū)動電機驅(qū)動同步帶驅(qū)動橫向軌道在縱向軌道上來回移動。本實用新型較現(xiàn)有的光柵成像實驗儀具有明顯優(yōu)勢，儀器中的橫軌更為穩(wěn)定，且可以電動控制承載光學(xué)元件的滑動支座沿著特定的平面斜直線移動，實現(xiàn)光學(xué)元件的準確移動定位及相關(guān)參數(shù)的測量，提高了實驗精度與效率。
文檔編號G09B23/22GK203038545SQ20132001351
公開日2013年7月3日 申請日期2013年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月11日
發(fā)明者張衛(wèi)平, 黃亦其, 胡立坤, 王春芝, 曾憲金, 黃啟成, 潘明良 申請人:廣西大學(xué)