立軸式激光小角度測(cè)量裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于測(cè)量技術(shù)，具體公開了一種立軸式激光小角度測(cè)量裝置，所述的干涉鏡組、軸系和微動(dòng)機(jī)構(gòu)，干涉鏡組包括偏振分光棱鏡和三個(gè)反射鏡，以及兩個(gè)角隅棱鏡，軸系包括主軸和軸套，主軸和軸套之間安裝有軸承，弦臂固定安裝在主軸。本裝置能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)豎直角小角度進(jìn)行檢測(cè)和校準(zhǔn)，設(shè)計(jì)的立軸軸系保證了正弦臂隨軸系在水平方向上進(jìn)行小角度轉(zhuǎn)動(dòng)，激光干涉儀測(cè)量光路光程差變化。另外干涉鏡組、偏振分光棱鏡以及反射鏡等光學(xué)部件組成光學(xué)系統(tǒng)采用正弦原理完成線性量和角度量的轉(zhuǎn)化，為裝置實(shí)現(xiàn)小角度高精度測(cè)量提供了保障。
【專利說明】立軸式激光小角度測(cè)量裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于測(cè)量技術(shù)，具體涉及一種角度測(cè)量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]激光干涉測(cè)角是一種采用正弦原理，以邁克爾遜干涉法測(cè)量小角度的高精度測(cè)角方法，測(cè)角裝置主要由正弦臂，分光鏡組，激光干涉系統(tǒng)組成。正弦臂相對(duì)中心兩側(cè)對(duì)稱安裝角隅棱鏡，兩角隅棱鏡中心距離構(gòu)成了正弦臂的臂長(zhǎng)D。當(dāng)正弦臂繞回轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)角度Θ時(shí)，激光干涉系統(tǒng)測(cè)量光程差變化為H，與正弦臂臂長(zhǎng)D存在的正弦關(guān)系sin Θ = H/D。
[0003]目前，國(guó)內(nèi)采用的激光小角度測(cè)量裝置多數(shù)采用正弦臂、分光鏡和激光器部件分離結(jié)構(gòu)形式。測(cè)量俯仰小角度時(shí)，需借助臥式回轉(zhuǎn)軸系完成測(cè)角功能，臥式軸系上安裝調(diào)整光學(xué)系統(tǒng)繁瑣，裝置結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，重復(fù)性難以保證，導(dǎo)致測(cè)量準(zhǔn)確度受安裝調(diào)整影響較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)±1°范圍內(nèi)俯仰角的準(zhǔn)確度測(cè)量的立軸式激光小角度測(cè)量裝置。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0006]一種立軸式激光小角度測(cè)量裝置，它包括干涉鏡組、軸系和微動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述的軸系上設(shè)有正弦臂和旋轉(zhuǎn)臂，所述的干涉鏡組位于軸系的一側(cè)，微動(dòng)機(jī)構(gòu)位于軸系的另一側(cè)；所述的干涉鏡組包括沿著光入射方向依次安裝的偏振分光棱鏡和反射鏡A，所述的反射鏡A的上方光反射方向上設(shè)有反射鏡B，偏振分光棱鏡的下方分光方向上設(shè)有反射鏡C，所述的反射鏡B的光反射方向上設(shè)有上角隅棱鏡，所述的反射鏡C的光反射方向上設(shè)有下角隅棱鏡；所述的軸系包括主軸和套裝在主軸外的軸套，軸套上固定設(shè)有壓蓋，所述的主軸和軸套之間安裝有軸承；所述的正弦臂固定安裝在主軸上，所述的主軸的上端為平面的工作臺(tái)；所述的正弦臂的兩端分別固定上述上角隅棱鏡和下角隅棱鏡。
[0007]在上述立軸式激光小角度測(cè)量裝置中，還包括固定在花崗巖平臺(tái)上的隔離罩、激光干涉儀和零位指示器；所述的隔離罩的兩側(cè)壁上加工有孔，激光干涉儀位于隔離罩一側(cè)，激光干涉儀發(fā)出的光能夠通過孔進(jìn)入到隔離罩的內(nèi)部，零位指示器位于隔離罩的另一側(cè)，通過孔接收隔離罩內(nèi)傳出的光。
[0008]在上述立軸式激光小角度測(cè)量裝置中，所述隔離罩為兩層鋼板之間夾保溫石棉的結(jié)構(gòu)。
[0009]在上述立軸式激光小角度測(cè)量裝置中，所述的微動(dòng)機(jī)構(gòu)包括安裝在滾珠絲杠上的移動(dòng)平臺(tái)，所述的移動(dòng)平臺(tái)上設(shè)有旋轉(zhuǎn)臂和限位塊，所述的滾珠絲杠通過聯(lián)軸節(jié)連接步進(jìn)電機(jī)。
[0010]在上述立軸式激光小角度測(cè)量裝置中，所述的角接觸球軸承下方安裝有墊圈和鎖緊螺母。
[0011]在上述立軸式激光小角度測(cè)量裝置中，所述的正弦臂采用鏤空加筋的結(jié)構(gòu)，材料選用低膨脹合金鋼S4J32A。
[0012]在上述立軸式激光小角度測(cè)量裝置中，所述的主軸采用加工材料為GCrl5，為階梯軸形式，所述的軸套采用加工材料為40Gr，為回轉(zhuǎn)體。
[0013]本實(shí)用新型的有益效果在于:本裝置能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)豎直角小角度進(jìn)行檢測(cè)和校準(zhǔn)，設(shè)計(jì)的立軸軸系保證了正弦臂隨軸系在水平方向上進(jìn)行小角度轉(zhuǎn)動(dòng)，激光干涉儀測(cè)量光路光程差變化。
[0014]另外干涉鏡組、偏振分光棱鏡以及反射鏡等光學(xué)部件組成光學(xué)系統(tǒng)采用正弦原理完成線性量和角度量的轉(zhuǎn)化，為裝置實(shí)現(xiàn)小角度高精度測(cè)量提供了保障；
[0015]同時(shí)，設(shè)計(jì)花崗巖平臺(tái)和隔離罩保證系統(tǒng)受環(huán)境影響最小，保證測(cè)量的準(zhǔn)確性；設(shè)計(jì)的微動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)軸系微小角度的驅(qū)動(dòng)，保證小角度轉(zhuǎn)動(dòng)；安裝零位指示器，保證系統(tǒng)測(cè)量零位的指示，每次使用不用反復(fù)裝調(diào)，大大提高裝置的測(cè)試效率；隔離罩采用兩層鋼板之間夾保溫石棉的結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步保證隔離的有效性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本實(shí)用新型的立軸式激光小角度測(cè)量裝置示意圖；
[0017]圖2為俯視方向的立軸式激光小角度測(cè)量裝置示意圖；
[0018]圖3為立軸軸系示意圖；
[0019]圖4為微動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖；
[0020]圖中:1.激光干涉儀；2.干涉鏡組；3.軸系；4.正弦臂；5.旋轉(zhuǎn)臂；6.微動(dòng)機(jī)構(gòu)；
7.隔離罩；8.花崗巖平臺(tái)；9.零位指示器；10.工作臺(tái)；11.上角隅棱鏡；12.軸套；13.墊圈；14.壓蓋；15.角接觸球軸承；16.鎖緊螺母；17.偏振分光棱鏡；18.反射鏡A ；19.反射鏡B;20.反射鏡C;21.下角隅棱鏡；22.主軸；23.滾珠絲杠；24.限位塊；25.移動(dòng)平臺(tái)；26.聯(lián)軸節(jié)；27.步進(jìn)電機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0022]如圖1所示，在花崗巖平臺(tái)8上固定安裝隔離罩7、激光干涉儀I和零位指示器9，隔離罩7的兩側(cè)壁上加工有孔，隔離罩7 —側(cè)的激光干涉儀I發(fā)出的光能夠通過孔進(jìn)入到隔離罩7的內(nèi)部。隔離罩7的另一側(cè)的零位指示器9通過孔接收隔離罩7內(nèi)傳出的光。
[0023]所述的隔離罩7內(nèi)固定安裝有干涉鏡組2、軸系3和微動(dòng)機(jī)構(gòu)6，軸系3上安裝正弦臂4和旋轉(zhuǎn)臂5。干涉鏡組2位于軸系3的一側(cè)，所述的微動(dòng)機(jī)構(gòu)6位于軸系3的另一側(cè)。
[0024]如圖2所示的俯視方向的結(jié)構(gòu)示意圖,所述的干涉鏡組2包括沿著光入射方向依次安裝的偏振分光棱鏡17和反射鏡A18，在圖2中反射鏡A18的上方光反射方向上安裝有反射鏡B19,偏振分光棱鏡17的下方分光方向上安裝有反射鏡C20。反射鏡B19的光反射方向上安裝有上角隅棱鏡11，反射鏡C20的光反射方向上安裝有下角隅棱鏡21。
[0025]如圖2和圖3所示，所述的軸系3包括固定安裝在花崗巖平臺(tái)8上的主軸22，主軸22外安裝有軸套12，軸套12上通過螺釘固定安裝壓蓋14。主軸22和軸套12之間安裝有角接觸球軸承15，角接觸球軸承15下方安裝有墊圈13和鎖緊螺母16。所述的正弦臂4固定安裝在主軸22上，正弦臂4水平安裝，正弦臂4的兩端分別固定上述的上角隅棱鏡11和下角隅棱鏡21。主軸22的上端為平面的工作臺(tái)10。
[0026]如圖4所示的微動(dòng)機(jī)構(gòu)6示意圖,移動(dòng)平臺(tái)25安裝在滾珠絲杠23上,所述的移動(dòng)平臺(tái)25上設(shè)有旋轉(zhuǎn)臂5和限位塊24，所述的滾珠絲杠23通過聯(lián)軸節(jié)26連接步進(jìn)電機(jī)27。步進(jìn)電機(jī)27通過聯(lián)軸節(jié)26連接滾珠絲杠23，驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠23轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)滾珠絲杠23上的移動(dòng)平臺(tái)25運(yùn)動(dòng)。為了保證移動(dòng)平臺(tái)25帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)臂526轉(zhuǎn)動(dòng)，正是利用限位塊24限定旋轉(zhuǎn)臂5與移動(dòng)平臺(tái)25相對(duì)關(guān)系。
[0027]激光由激光干涉儀I射向干涉鏡組2，由偏振分光棱鏡17將激光分成等光強(qiáng)的兩路，一路激光通過反射鏡18、19射向正弦臂一側(cè)的角隅棱鏡11、另一路激光通過反射鏡20的反射射向正弦臂一側(cè)的角隅棱鏡21，角隅棱鏡實(shí)現(xiàn)出射光與入射光平行射出，反射光束經(jīng)平面鏡18、19、20的反射后，兩束光在偏振分光棱鏡17相遇發(fā)生干涉，由于角隅棱鏡安裝在正弦臂4上，立軸激光小角度測(cè)量裝置由微動(dòng)機(jī)構(gòu)6驅(qū)旋轉(zhuǎn)臂5實(shí)現(xiàn)軸系微小角度轉(zhuǎn)動(dòng)，安裝在軸系上的正弦臂4繞軸心旋轉(zhuǎn)，從而導(dǎo)致干涉光路上通過角隅棱鏡11和21的光路產(chǎn)生光程差，利用光電探測(cè)器檢測(cè)兩路光的光程差變化，通過公式計(jì)算轉(zhuǎn)換成對(duì)角度測(cè)量。裝置測(cè)量過程從零位起始，裝置利用零位指示器9實(shí)現(xiàn)裝置零位指示。
【權(quán)利要求】
1.一種立軸式激光小角度測(cè)量裝置，其特征在于:它包括干涉鏡組(2)、軸系(3)和微動(dòng)機(jī)構(gòu)(6)，所述的軸系(3)上設(shè)有正弦臂(4)和旋轉(zhuǎn)臂(5)，所述的干涉鏡組(2)位于軸系(3)的一側(cè)，微動(dòng)機(jī)構(gòu)(6)位于軸系(3)的另一側(cè)；所述的干涉鏡組(2)包括沿著光入射方向依次安裝的偏振分光棱鏡(17)和反射鏡A (18),所述的反射鏡A (18)的上方光反射方向上設(shè)有反射鏡B (19),偏振分光棱鏡(17)的下方分光方向上設(shè)有反射鏡C (20),所述的反射鏡B (19)的光反射方向上設(shè)有上角隅棱鏡(11),所述的反射鏡C (20)的光反射方向上設(shè)有下角隅棱鏡(21);所述的軸系(3 )包括主軸(22 )和套裝在主軸(22 )外的軸套(12 )，軸套(12)上固定設(shè)有壓蓋(14)，所述的主軸(22)和軸套(12)之間安裝有軸承；所述的正弦臂(4)固定安裝在主軸(22)上，所述的主軸(22)的上端為平面的工作臺(tái)(10);所述的正弦臂(4)的兩端分別固定上述上角隅棱鏡(11)和下角隅棱鏡(21)。
2.如權(quán)利要求1所述的立軸式激光小角度測(cè)量裝置，其特征在于:還包括固定在花崗巖平臺(tái)(8)上的隔離罩(7)、激光干涉儀(I)和零位指示器(9);所述的隔離罩(7)的兩側(cè)壁上加工有孔，激光干涉儀(I)位于隔離罩(7) —側(cè)，激光干涉儀(I)發(fā)出的光能夠通過孔進(jìn)入到隔離罩(7)的內(nèi)部，零位指示器(9)位于隔離罩(7)的另一側(cè)，通過孔接收隔離罩(7)內(nèi)傳出的光。
3.如權(quán)利要求2所述的立軸式激光小角度測(cè)量裝置，其特征在于:所述隔離罩(12)為兩層鋼板之間夾保溫石棉的結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求1所述的立軸式激光小角度測(cè)量裝置，其特征在于:所述的微動(dòng)機(jī)構(gòu)(6)包括安裝在滾珠絲杠(23)上的移動(dòng)平臺(tái)(25)，所述的移動(dòng)平臺(tái)(25)上設(shè)有旋轉(zhuǎn)臂(5)和限位塊(24)，所述的滾珠絲杠(23)通過聯(lián)軸節(jié)(26)連接步進(jìn)電機(jī)(27)。
5.如權(quán)利要求1所述的立軸式激光小角度測(cè)量裝置，其特征在于:所述的軸承下方安裝有墊圈(13)和鎖緊螺母(16)。
6.如權(quán)利要求1所述的立軸式激光小角度測(cè)量裝置，其特征在于:所述的正弦臂(4)采用鏤空加筋的結(jié)構(gòu)，材料選用低膨脹合金鋼S4J32A。
7.如權(quán)利要求1所述的立軸式激光小角度測(cè)量裝置，其特征在于:所述的主軸(22)采用加工材料為GCrl5，為階梯軸形式，所述的軸套(12)采用加工材料為40Gr，為回轉(zhuǎn)體。
【文檔編號(hào)】G01B11/26GK203572451SQ201320632752
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2013年10月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月14日
【發(fā)明者】劉勇, 梁雅軍, 王東偉, 霍曉飛 申請(qǐng)人:北京航天計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究所, 中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院