專(zhuān)利名稱(chēng)：一種光學(xué)測(cè)量中使用的二維同心轉(zhuǎn)鏡裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光學(xué)測(cè)量中使用的設(shè)備，特別涉及一種在光學(xué)測(cè)量中使用的二維跟蹤同心反射裝置，可用于激光跟蹤干涉測(cè)量和光學(xué)三角法跟蹤測(cè)量系統(tǒng)中，亦可用于大尺寸幾何量的跟蹤測(cè)量。
本發(fā)明是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種光學(xué)測(cè)量中使用的二維同心轉(zhuǎn)鏡裝置，主要包括反射鏡和兩個(gè)電機(jī)，其特征在于所述反射鏡采用一個(gè)半球結(jié)構(gòu)，其鏡面位于半球的最大直徑處，在半球結(jié)構(gòu)的下面帶有一撥桿，所述兩個(gè)電機(jī)的電機(jī)軸相交且相互成90°，在每個(gè)電機(jī)的軸上分別裝有半圓形撥叉，其圓心與半球結(jié)構(gòu)的球心重合，撥桿穿過(guò)兩個(gè)撥叉的中心。
上述半球結(jié)構(gòu)采用三點(diǎn)支撐；并在所述撥桿上設(shè)有彈簧，以保證半球與三支撐點(diǎn)有良好的接觸。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于采用了半球結(jié)構(gòu)，使反射面位于最大直徑處，因此不需經(jīng)過(guò)復(fù)雜的調(diào)整和加工就可使兩轉(zhuǎn)軸垂直交叉且位于鏡面上，實(shí)現(xiàn)沒(méi)有附加平移的二維旋轉(zhuǎn)，避免了以往疊加結(jié)構(gòu)帶來(lái)的慣性負(fù)載大，調(diào)整困難的問(wèn)題，不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且保證了測(cè)量精度的要求。
圖3是半球結(jié)構(gòu)圖。反射鏡9粘在鏡座半球10上，通過(guò)粘膠過(guò)程使鏡面到球底的高度H剛好為球體的半徑R，允許的誤差范圍為1微米。也可直接加工半球，將球的最大直徑面研磨成反射面。圖4是二維同心轉(zhuǎn)鏡的工作原理圖。這個(gè)帶有反射面的半球粘在一個(gè)撥桿13上，并架在三個(gè)固定的小鋼球8上，電機(jī)2和電機(jī)16分別帶動(dòng)兩個(gè)撥叉6和11使撥桿13產(chǎn)生兩個(gè)方向的擺動(dòng)。直流電機(jī)由跟蹤反饋信號(hào)放大驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)跟蹤。由于反射鏡9恰好在鏡座半球10的大圓上，半球在三個(gè)固定點(diǎn)上擺動(dòng)過(guò)程中，鏡面始終通過(guò)鏡座半球10的球心，而球心正是跟蹤轉(zhuǎn)鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)中心。這種二維同心轉(zhuǎn)鏡裝置在跟蹤過(guò)程中不會(huì)引入額外的光程差，所以可以用在干涉跟蹤測(cè)量中。該結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，避免了以往疊加結(jié)構(gòu)帶來(lái)的慣性負(fù)載大的問(wèn)題，并保證兩維轉(zhuǎn)鏡的轉(zhuǎn)軸交于鏡面并互相垂直。
圖5為本發(fā)明應(yīng)用在跟蹤干涉儀上的光學(xué)系統(tǒng)圖。穩(wěn)頻激光17被30％分光鏡18和50％分光鏡19分為三路，可帶三個(gè)干涉儀進(jìn)行測(cè)量。圖中所示為其中一個(gè)干涉儀，另外兩個(gè)由27，28表示。激光束經(jīng)偏振分光鏡22分光后，分別由參考鏡20和測(cè)量目標(biāo)貓眼26反射，干涉條紋由探測(cè)器24接收。貓眼26的位置信號(hào)由四象限光電池25檢測(cè)后，反饋控制二維跟蹤反射鏡9旋轉(zhuǎn)。圖中序號(hào)21為1/4波片，用于防止激光回受。序號(hào)23為1/2波片，用于調(diào)整偏振方向。
由于貓眼26的移動(dòng)，造成反射光斑在四象限光電池25上位置移動(dòng)，用該信號(hào)作為反饋控制信號(hào)控制跟蹤反射鏡旋轉(zhuǎn)進(jìn)行跟蹤。跟蹤反射鏡二轉(zhuǎn)軸交點(diǎn)O應(yīng)在鏡面上，保證當(dāng)貓眼從A點(diǎn)移動(dòng)到A’點(diǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)鏡轉(zhuǎn)到虛線位置。轉(zhuǎn)鏡相對(duì)位置P只有轉(zhuǎn)動(dòng)，沒(méi)有平移。如果二轉(zhuǎn)軸交點(diǎn)在O’，O’不在鏡面上，則轉(zhuǎn)鏡轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)有附加平移，這平移就帶來(lái)了測(cè)量誤差。本發(fā)明的二維同心轉(zhuǎn)鏡裝置采用半球結(jié)構(gòu)，反射面位于最大直徑處，以保證轉(zhuǎn)軸位于鏡面上。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，精度高的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)測(cè)量中使用的二維同心轉(zhuǎn)鏡裝置，主要包括反射鏡和兩個(gè)電機(jī)，其特征在于所述反射鏡采用一個(gè)半球結(jié)構(gòu)，其鏡面位于半球的最大直徑處，在半球結(jié)構(gòu)的下面帶有一撥桿，所述兩個(gè)電機(jī)軸相交且相互成90°，在每個(gè)電機(jī)的軸上分別設(shè)有半圓形撥叉，其圓心與半球結(jié)構(gòu)的球心重合，撥桿穿過(guò)兩個(gè)撥叉的中心。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種光學(xué)測(cè)量中使用的二維同心轉(zhuǎn)鏡裝置，其特征在于半球結(jié)構(gòu)采用三點(diǎn)支撐。
3.按照權(quán)利要求1所述的一種光學(xué)測(cè)量中使用的二維同心轉(zhuǎn)鏡裝置，其特征在于所述撥桿上設(shè)有彈簧。
4.按照權(quán)利要求1、2或3所述的一種光學(xué)測(cè)量中使用的二維同心轉(zhuǎn)鏡裝置，其特征在于所述半球結(jié)構(gòu)是由鏡座半球和設(shè)置在鏡座上的平面反射鏡組成。
全文摘要
一種光學(xué)測(cè)量中使用的二維同心轉(zhuǎn)鏡裝置,用在激光跟蹤干涉測(cè)量和光學(xué)三角法跟蹤測(cè)量系統(tǒng)中作跟蹤反射裝置。本發(fā)明主要包括反射鏡和兩個(gè)電機(jī),反射鏡采用一個(gè)半球結(jié)構(gòu),其鏡面位于半球的最大直徑處,在半球結(jié)構(gòu)的下面有一撥桿;兩電機(jī)相互成90°布置,在每個(gè)電機(jī)的軸上分別設(shè)有半圓形撥叉,其圓心與半球結(jié)構(gòu)的球心重合,撥桿穿過(guò)兩個(gè)撥叉的中心。本發(fā)明不需經(jīng)過(guò)復(fù)雜的調(diào)整和加工就可使兩電機(jī)轉(zhuǎn)軸垂直交叉且位于鏡面上,避免了以往疊加結(jié)構(gòu)帶來(lái)的慣性負(fù)載大的問(wèn)題,不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,且保證了測(cè)量精度的要求。
文檔編號(hào)G01B11/04GK1355418SQ0114418
公開(kāi)日2002年6月26日 申請(qǐng)日期2001年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月14日
發(fā)明者曾理江, 宋德強(qiáng), 蔡志堅(jiān), 張樹(shù)龍, 殷純永 申請(qǐng)人:清華大學(xué)