專利名稱：傾斜接觸式激光陀螺調(diào)腔機(jī)構(gòu)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光陀螺調(diào)腔機(jī)構(gòu)和方法。
背景技術(shù)：
激光陀螺是捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的理想器件，尤其在軍事領(lǐng)域，激光陀螺更占 有舉足輕重的地位。而調(diào)腔是激光陀螺制造過(guò)程中的一個(gè)難點(diǎn)。我國(guó)激光陀螺調(diào)腔裝配 工藝較落后，長(zhǎng)期以來(lái)主要采用人工方式。以人工方式進(jìn)行調(diào)腔，對(duì)于操作者的經(jīng)驗(yàn)和 技巧要求很高，勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低下，且由于存在經(jīng)驗(yàn)、情緒等不確定因素，調(diào)腔質(zhì) 量不穩(wěn)定，嚴(yán)重制約了產(chǎn)品的產(chǎn)量提高和質(zhì)量控制。腔長(zhǎng)控制鏡調(diào)腔方法只能在小范圍 內(nèi)進(jìn)行調(diào)腔，當(dāng)激光束在回路中離回路中心偏置較大時(shí)，腔長(zhǎng)控制鏡的調(diào)腔作用失效， 另外，這種方法使用的驅(qū)動(dòng)器一壓電陶瓷的靈敏度與溫度有關(guān)，當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，其 伸縮量會(huì)發(fā)生變化，使諧振光路偏離最佳點(diǎn)。近年出現(xiàn)的水平非接觸式調(diào)腔方法可在大 范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)腔，但由于難以對(duì)調(diào)腔過(guò)程中球面鏡和諧振腔體光膠面之間的平行度進(jìn)行 檢測(cè)，故很難實(shí)現(xiàn)高平行度要求，使得這種方法的調(diào)腔效率和調(diào)腔質(zhì)量難以達(dá)到預(yù)期的 效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)已有技術(shù)存在的缺陷，提供一種傾斜接觸式激光陀螺調(diào) 腔機(jī)構(gòu)和方法，簡(jiǎn)單方便，操作性好。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的構(gòu)思是
現(xiàn)有的水平非接觸式調(diào)腔方法平行度難以達(dá)到要求，并且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易控制。本 發(fā)明采用傾斜接觸式調(diào)腔方法，依靠球面鏡自身重力解決調(diào)腔高平行度要求，減少了水 平非接觸式調(diào)腔方法中用于平行度調(diào)整的二維旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，只需三維平移機(jī)構(gòu)即可滿足調(diào) 腔需要，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于控制。根據(jù)上述發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案
一種傾斜接觸式激光陀螺調(diào)腔機(jī)構(gòu)，包括一種傾斜接觸式激光陀螺調(diào)腔機(jī)構(gòu)，包括 一個(gè)光學(xué)平臺(tái)、一個(gè)腔體支座以及待調(diào)腔的諧振腔體和球面鏡，其特征在于
1)所述腔體支座固定在所述光學(xué)平臺(tái)上，該腔體支座的上表面與水平面夾角為a’ 8.5°^〃 $90°;腔體支座上表面上安置待調(diào)腔的諧振腔體；
2)在所述光學(xué)平臺(tái)上，通過(guò)一個(gè)連接板安裝兩套帶有夾持手爪的三維精密工作臺(tái)， 分別用于完成兩個(gè)工位所述球面鏡的調(diào)整。所述兩套三維精密工作臺(tái)，兩套三維精密工作臺(tái)中每套工作臺(tái)是由一個(gè)豎直工 作臺(tái)、一個(gè)水平工作臺(tái)和一個(gè)法向工作臺(tái)按正交方式串聯(lián)固定在一個(gè)傾斜基座上，該傾 斜基座通過(guò)所述連接板固定在所述光學(xué)平臺(tái)上。所述夾持手爪的結(jié)構(gòu)是一根爪桿的下端連接頭上有兩個(gè)螺孔，通過(guò)螺釘與所 述豎直工作臺(tái)固定連接，而爪桿的上端呈V型結(jié)構(gòu)，能對(duì)球面鏡叉持，實(shí)現(xiàn)球面鏡在諧振腔體光膠面上沿橫向和縱向定位，但在光膠面法線方向無(wú)定位作用。一種傾斜接觸式激光陀螺調(diào)腔方法，采用上述機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)腔，其特征在于操作 步驟如下a)三維工作臺(tái)復(fù)位；b)在夾持手爪上安放球面鏡，使球面鏡在重力作用下 緊密貼合在諧振腔體的光膠面上；c)控制豎直工作臺(tái)和水平工作臺(tái)帶動(dòng)夾持手爪沿著諧 振腔體光膠面的橫向和縱向微運(yùn)動(dòng)，直至尋找到球面鏡位置的最佳點(diǎn)；d)法向工作臺(tái)帶 動(dòng)夾持手爪向靠近諧振腔體方向微運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)球面鏡與諧振腔體的光膠；e)三維工作臺(tái) 返回到末端位置，完成一個(gè)工位球面鏡的裝配。另一工位球面鏡的裝配步驟同上列步驟 a)至步驟e)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見(jiàn)的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明采 用傾斜接觸式調(diào)腔機(jī)構(gòu)和方法，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)動(dòng)分辨率高，控制容易，可操作性好。


圖1是本發(fā)明待裝配的光學(xué)器件示意圖2是采用本發(fā)明方法調(diào)腔時(shí)球面鏡與諧振腔體接觸效果示意圖； 圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)例的整體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是圖3的左視圖； 圖5是本發(fā)明夾持手爪結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例結(jié)合

如下；
實(shí)施例一參見(jiàn)圖1、圖2和圖3，本傾斜接觸式激光陀螺調(diào)腔機(jī)構(gòu)，包括一個(gè)光學(xué) 平臺(tái)10、一個(gè)腔體支座4以及待調(diào)腔的諧振腔體1和球面鏡2，其特征在于
1)所述腔體支座4固定在所述光學(xué)平臺(tái)10上，該腔體支座4的上表面與水平面夾角 為a，8.5°< α <90°；腔體支座4上表面上安置待調(diào)腔的諧振腔體1 ；
2)在所述光學(xué)平臺(tái)10上，通過(guò)一個(gè)連接板9安裝兩套帶有夾持手爪3的三維精密工 作臺(tái)，分別用于完成兩個(gè)工位所述球面鏡2的調(diào)整。實(shí)施例二本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同，特別之處是所述兩套三維精密工 作臺(tái)中每套工作臺(tái)是由一個(gè)豎直工作臺(tái)5、一個(gè)水平工作臺(tái)6和一個(gè)法向工作臺(tái)7按正交 方式串聯(lián)固定在一個(gè)傾斜基座8上，該傾斜基座8通過(guò)所述連接板9固定在所述光學(xué)平臺(tái) 10上。所述夾持手爪3的結(jié)構(gòu)是一根爪桿的下端連接頭上有兩個(gè)螺孔，通過(guò)螺釘與所 述豎直工作臺(tái)5固定連接，而爪桿的上端呈V型結(jié)構(gòu)，能對(duì)球面鏡2叉持，實(shí)現(xiàn)球面鏡2 在諧振腔體1光膠面上沿橫向和縱向定位，但在光膠面法線方向無(wú)定位作用。實(shí)施例三本傾斜接觸式激光陀螺調(diào)腔方法，采用上述調(diào)腔機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)腔，操 作步驟為一個(gè)工位球面鏡2的裝配步驟為a)三維工作臺(tái)5，6，7復(fù)位；b)在夾持 手爪3上安放球面鏡2，使球面鏡2在重力作用下緊密貼合在諧振腔體1的光膠面上；C) 控制工作臺(tái)5，6帶動(dòng)夾持手爪3沿著諧振腔體1光膠面的橫向和縱向微運(yùn)動(dòng)，直至尋找 到球面鏡2位置的最佳點(diǎn)；d)法向工作臺(tái)7帶動(dòng)夾持手爪3向靠近諧振腔體1方向微運(yùn) 動(dòng)，實(shí)現(xiàn)球面鏡2與諧振腔體1的光膠；e)三維工作臺(tái)5，6，7返回到末端位置，完成 一個(gè)工位球面鏡2的裝配。另一工位球面鏡2的裝配步驟同上列步驟a)至步驟e)。
實(shí)施例四參照?qǐng)D1和圖3，本實(shí)施例要在光學(xué)諧振腔體1的兩個(gè)光膠面上先后裝配球面鏡2，兩個(gè)光膠面處分別定義為工位1和工位2。其調(diào)腔方法和機(jī)構(gòu)綜合敘述如 下
參照?qǐng)D2和圖3，上述傾斜接觸式調(diào)腔方法是讓待裝配諧振腔體1的光膠面與重力方 向保持一傾斜角度β，即諧振腔體1與水平面成α角度放置。這一傾斜角度β應(yīng)保證 球面鏡2在三個(gè)自由度方向平動(dòng)過(guò)程中始終與腔體1緊貼而不發(fā)生側(cè)翻，此角度范圍為6 ° S A S 45 °，對(duì)應(yīng)的α角度范圍是8.5 ° S σ <90 °。參照?qǐng)D3和圖4，上述調(diào)腔機(jī)構(gòu)由兩套帶有夾持手爪的三維精密工作臺(tái)組成，分 別用于完成兩個(gè)工位球面鏡2的調(diào)整。調(diào)腔機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)夾持手爪3，一個(gè)腔體支座4， 兩個(gè)豎直工作臺(tái)5，兩個(gè)水平工作臺(tái)6，兩個(gè)法向工作臺(tái)7，兩個(gè)傾斜基座8，一個(gè)連接板 9及一個(gè)光學(xué)平臺(tái)10。所述夾持手爪3與豎直工作臺(tái)5末端連接；所述腔體支座4固定 在光學(xué)平臺(tái)10上，上表面與水平面夾角為〃 (8.5°< α <90°)，其上安裝諧振腔體1; 所述工作臺(tái)5，6，7按正交方式串聯(lián)固定在傾斜基座8上；所述傾斜基座8通過(guò)連接板9 固定在光學(xué)平臺(tái)10上，并且，為保證夾持手爪3的末端與諧振腔體光膠面平行，傾斜基 座8的安裝面需與水平面有一傾角θ ’其角度范圍8.5° ^ θ < 45 0ο所述三維精密工作 臺(tái)由三個(gè)功能相似的一維平移工作臺(tái)串聯(lián)組成，采用預(yù)壓式精密滾珠絲杠傳動(dòng)，利用精 密交叉滾針導(dǎo)軌導(dǎo)向，采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分?jǐn)?shù)，工作臺(tái) 即可以lOmm/s的速度實(shí)現(xiàn)大范圍快速運(yùn)動(dòng)，又可以實(shí)現(xiàn)小范圍內(nèi)的精密調(diào)整，其運(yùn)動(dòng)分 辨率可達(dá)1 μ m。參照?qǐng)D5，上述夾持手爪3與連接桿做成一體，固定在豎直工作臺(tái)5上，與球面 鏡2為線接觸，為保證輕質(zhì)和較高硬度采用硬鋁材料。夾持手爪3帶動(dòng)球面鏡2實(shí)現(xiàn)三 個(gè)方向的平動(dòng)，手爪頭部由V型和圓弧型兩部分組成，V型角度為60°，在移動(dòng)過(guò)程中， 球面鏡2始終吸附在諧振腔體1的光膠面上，手爪3的運(yùn)動(dòng)不會(huì)改變球面鏡2與諧振腔體 1的貼合狀態(tài)。手爪3的圓弧部分高度超出球面鏡2中心，在調(diào)腔完成后，手爪3在工作 臺(tái)7的帶動(dòng)下向諧振腔體1運(yùn)動(dòng)，利用球面鏡2與諧振腔體1之間的壓力實(shí)現(xiàn)光膠。
權(quán)利要求
1.一種傾斜接觸式激光陀螺調(diào)腔機(jī)構(gòu)，包括一個(gè)光學(xué)平臺(tái)(10)、一個(gè)腔體支座(4)以及待調(diào)腔的諧振腔體(1)和球面鏡(2)，其特征在于a.所述腔體支座(4)固定在所述光學(xué)平臺(tái)(10)上，該腔體支座(4)的上表面 與水平面夾角為α ,$90°;腔體支座(4)上表面上安置待調(diào)腔的諧振腔體(1)；b.在所述光學(xué)平臺(tái)(10)上，通過(guò)一個(gè)連接板(9)安裝兩套帶有夾持手爪(3)的 三維精密工作臺(tái)，分別用于完成兩個(gè)工位所述球面鏡(2)的調(diào)整。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傾斜接觸式激光陀螺調(diào)腔機(jī)構(gòu)，其特征在于所述兩套三維精 密工作臺(tái)中每套工作臺(tái)是由一個(gè)豎直工作臺(tái)(5)、一個(gè)水平工作臺(tái)(6) 和一個(gè)法向 工作臺(tái)(7)按正交方式串聯(lián)固定在一個(gè)傾斜基座(8)上，該傾斜基座(8)通過(guò)所述 連接板(9)固定在所述光學(xué)平臺(tái)(10)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傾斜接觸式激光陀螺調(diào)腔機(jī)構(gòu)，其特征在于所述夾持手 爪(3)的結(jié)構(gòu)是一根爪桿的下端連接頭上有兩個(gè)螺孔，通過(guò)螺釘與所述豎直工作臺(tái)(5)固定連接，而爪桿的上端呈V型結(jié)構(gòu)，能對(duì)球面鏡(2)叉持，實(shí)現(xiàn)球面鏡(2) 在諧振腔體(1)光膠面上沿橫向和縱向定位，但在光膠面法線方向無(wú)定位作用。
4.一種傾斜接觸式激光陀螺調(diào)腔方法，采用根據(jù)權(quán)利要求1所述的傾斜接觸式激光陀 螺調(diào)腔機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)腔，其特征在于操作步驟如下A.—個(gè)工位球面鏡(2)的裝配步驟為a.三維工作臺(tái)(5，6，7)復(fù)位；b.在夾持手爪(3)上安放球面鏡(2)，使球面鏡(2)在重力作用下緊密貼合在 諧振腔體(1)的光膠面上；C.控制工作臺(tái)(5，6)帶動(dòng)夾持手爪(3)沿著諧振腔體(1)光膠面的橫向和縱向 微運(yùn)動(dòng)，直至尋找到球面鏡(2)位置的最佳點(diǎn)；d.法向工作臺(tái)(7)帶動(dòng)夾持手爪(3)向靠近諧振腔體(1)方向微運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)球 面鏡(2)與諧振腔體(1)的光膠；e.三維工作臺(tái)(5，6，7)返回到末端位置，完成一個(gè)工位球面鏡(2)的裝配；B.另一工位球面鏡(2)的裝配步驟同步驟A中的步驟a至步驟e。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種傾斜接觸式激光陀螺調(diào)腔機(jī)構(gòu)及方法。本調(diào)腔機(jī)構(gòu)由三維精密工作臺(tái)和夾持手爪串聯(lián)而成，整個(gè)機(jī)構(gòu)傾斜安裝以獲得傾斜接觸式調(diào)腔方法所需的傾斜角度和自由度；夾持手爪采用V型結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)球面鏡的定位，并可在調(diào)腔結(jié)束后完成光膠。本傾斜接觸式激光陀螺調(diào)腔方法利用球面鏡與激光諧振腔體之間作用力實(shí)現(xiàn)兩光膠面的可靠貼合，保證光膠面之間平行度的同時(shí)避免了傳統(tǒng)調(diào)腔方法中出現(xiàn)意外光膠的情況。本發(fā)明采用傾斜接觸式方法建立了一套精密調(diào)腔機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)動(dòng)分辨率高，控制容易，可操作性好。
文檔編號(hào)G01C19/64GK102012227SQ20101056134
公開(kāi)日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2010年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月27日
發(fā)明者何正峰, 孫立寧, 歐陽(yáng)航空, 榮偉彬, 馬立 申請(qǐng)人:上海大學(xué), 哈爾濱工業(yè)大學(xué)