立軸式激光小角度測量裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型屬于測量技術,具體公開了一種立軸式激光小角度測量裝置,所述的干涉鏡組、軸系和微動機構,干涉鏡組包括偏振分光棱鏡和三個反射鏡,以及兩個角隅棱鏡,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。本裝置能夠實現(xiàn)對豎直角小角度進行檢測和校準,設計的立軸軸系保證了正弦臂隨軸系在水平方向上進行小角度轉動,激光干涉儀測量光路光程差變化。另外干涉鏡組、偏振分光棱鏡以及反射鏡等光學部件組成光學系統(tǒng)采用正弦原理完成線性量和角度量的轉化,為裝置實現(xiàn)小角度高精度測量提供了保障。
【專利說明】立軸式激光小角度測量裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于測量技術,具體涉及一種角度測量裝置。
【背景技術】
[0002]激光干涉測角是一種采用正弦原理,以邁克爾遜干涉法測量小角度的高精度測角方法,測角裝置主要由正弦臂,分光鏡組,激光干涉系統(tǒng)組成。正弦臂相對中心兩側對稱安裝角隅棱鏡,兩角隅棱鏡中心距離構成了正弦臂的臂長D。當正弦臂繞回轉中心旋轉角度Θ時,激光干涉系統(tǒng)測量光程差變化為H,與正弦臂臂長D存在的正弦關系sin Θ = H/D。
[0003]目前,國內采用的激光小角度測量裝置多數(shù)采用正弦臂、分光鏡和激光器部件分離結構形式。測量俯仰小角度時,需借助臥式回轉軸系完成測角功能,臥式軸系上安裝調整光學系統(tǒng)繁瑣,裝置結構不穩(wěn)定,重復性難以保證,導致測量準確度受安裝調整影響較大。
【發(fā)明內容】
[0004]本實用新型的目的在于提供一種能夠實現(xiàn)±1°范圍內俯仰角的準確度測量的立軸式激光小角度測量裝置。
[0005]本實用新型的技術方案如下:
[0006]一種立軸式激光小角度測量裝置,它包括干涉鏡組、軸系和微動機構,所述的軸系上設有正弦臂和旋轉臂,所述的干涉鏡組位于軸系的一側,微動機構位于軸系的另一側;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有反射鏡B,偏振分光棱鏡的下方分光方向上設有反射鏡C,所述的反射鏡B的光反射方向上設有上角隅棱鏡,所述的反射鏡C的光反射方向上設有下角隅棱鏡;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;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量裝置中,還包括固定在花崗巖平臺上的隔離罩、激光干涉儀和零位指示器;所述的隔離罩的兩側壁上加工有孔,激光干涉儀位于隔離罩一側,激光干涉儀發(fā)出的光能夠通過孔進入到隔離罩的內部,零位指示器位于隔離罩的另一側,通過孔接收隔離罩內傳出的光。
[0008]在上述立軸式激光小角度測量裝置中,所述隔離罩為兩層鋼板之間夾保溫石棉的結構。
[0009]在上述立軸式激光小角度測量裝置中,所述的微動機構包括安裝在滾珠絲杠上的移動平臺,所述的移動平臺上設有旋轉臂和限位塊,所述的滾珠絲杠通過聯(lián)軸節(jié)連接步進電機。
[0010]在上述立軸式激光小角度測量裝置中,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量裝置中,所述的正弦臂采用鏤空加筋的結構,材料選用低膨脹合金鋼S4J32A。
[0012]在上述立軸式激光小角度測量裝置中,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,為回轉體。
[0013]本實用新型的有益效果在于:本裝置能夠實現(xiàn)對豎直角小角度進行檢測和校準,設計的立軸軸系保證了正弦臂隨軸系在水平方向上進行小角度轉動,激光干涉儀測量光路光程差變化。
[0014]另外干涉鏡組、偏振分光棱鏡以及反射鏡等光學部件組成光學系統(tǒng)采用正弦原理完成線性量和角度量的轉化,為裝置實現(xiàn)小角度高精度測量提供了保障;
[0015]同時,設計花崗巖平臺和隔離罩保證系統(tǒng)受環(huán)境影響最小,保證測量的準確性;設計的微動機構能夠實現(xiàn)對軸系微小角度的驅動,保證小角度轉動;安裝零位指示器,保證系統(tǒng)測量零位的指示,每次使用不用反復裝調,大大提高裝置的測試效率;隔離罩采用兩層鋼板之間夾保溫石棉的結構,進一步保證隔離的有效性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型的立軸式激光小角度測量裝置示意圖;
[0017]圖2為俯視方向的立軸式激光小角度測量裝置示意圖;
[0018]圖3為立軸軸系示意圖;
[0019]圖4為微動機構示意圖;
[0020]圖中:1.激光干涉儀;2.干涉鏡組;3.軸系;4.正弦臂;5.旋轉臂;6.微動機構;
7.隔離罩;8.花崗巖平臺;9.零位指示器;10.工作臺;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.移動平臺;26.聯(lián)軸節(jié);27.步進電機。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖及具體實施例對本實用新型作進一步詳細說明。
[0022]如圖1所示,在花崗巖平臺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的兩側壁上加工有孔,隔離罩7 —側的激光干涉儀I發(fā)出的光能夠通過孔進入到隔離罩7的內部。隔離罩7的另一側的零位指示器9通過孔接收隔離罩7內傳出的光。
[0023]所述的隔離罩7內固定安裝有干涉鏡組2、軸系3和微動機構6,軸系3上安裝正弦臂4和旋轉臂5。干涉鏡組2位于軸系3的一側,所述的微動機構6位于軸系3的另一側。
[0024]如圖2所示的俯視方向的結構示意圖,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10。
[0026]如圖4所示的微動機構6示意圖,移動平臺25安裝在滾珠絲杠23上,所述的移動平臺25上設有旋轉臂5和限位塊24,所述的滾珠絲杠23通過聯(lián)軸節(jié)26連接步進電機27。步進電機27通過聯(lián)軸節(jié)26連接滾珠絲杠23,驅動滾珠絲杠23轉動,從而帶動滾珠絲杠23上的移動平臺25運動。為了保證移動平臺25帶動旋轉臂526轉動,正是利用限位塊24限定旋轉臂5與移動平臺25相對關系。
[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將激光分成等光強的兩路,一路激光通過反射鏡18、19射向正弦臂一側的角隅棱鏡11、另一路激光通過反射鏡20的反射射向正弦臂一側的角隅棱鏡21,角隅棱鏡實現(xiàn)出射光與入射光平行射出,反射光束經平面鏡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,立軸激光小角度測量裝置由微動機構6驅旋轉臂5實現(xiàn)軸系微小角度轉動,安裝在軸系上的正弦臂4繞軸心旋轉,從而導致干涉光路上通過角隅棱鏡11和21的光路產生光程差,利用光電探測器檢測兩路光的光程差變化,通過公式計算轉換成對角度測量。裝置測量過程從零位起始,裝置利用零位指示器9實現(xiàn)裝置零位指示。
【權利要求】
1.一種立軸式激光小角度測量裝置,其特征在于:它包括干涉鏡組(2)、軸系(3)和微動機構(6),所述的軸系(3)上設有正弦臂(4)和旋轉臂(5),所述的干涉鏡組(2)位于軸系(3)的一側,微動機構(6)位于軸系(3)的另一側;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有反射鏡B (19),偏振分光棱鏡(17)的下方分光方向上設有反射鏡C (20),所述的反射鏡B (19)的光反射方向上設有上角隅棱鏡(11),所述的反射鏡C (20)的光反射方向上設有下角隅棱鏡(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(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.如權利要求1所述的立軸式激光小角度測量裝置,其特征在于:還包括固定在花崗巖平臺(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)的兩側壁上加工有孔,激光干涉儀(I)位于隔離罩(7) —側,激光干涉儀(I)發(fā)出的光能夠通過孔進入到隔離罩(7)的內部,零位指示器(9)位于隔離罩(7)的另一側,通過孔接收隔離罩(7)內傳出的光。
3.如權利要求2所述的立軸式激光小角度測量裝置,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構。
4.如權利要求1所述的立軸式激光小角度測量裝置,其特征在于:所述的微動機構(6)包括安裝在滾珠絲杠(23)上的移動平臺(25),所述的移動平臺(25)上設有旋轉臂(5)和限位塊(24),所述的滾珠絲杠(23)通過聯(lián)軸節(jié)(26)連接步進電機(27)。
5.如權利要求1所述的立軸式激光小角度測量裝置,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.如權利要求1所述的立軸式激光小角度測量裝置,其特征在于:所述的正弦臂(4)采用鏤空加筋的結構,材料選用低膨脹合金鋼S4J32A。
7.如權利要求1所述的立軸式激光小角度測量裝置,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,為回轉體。
【文檔編號】G01B11/26GK203572451SQ201320632752
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年10月14日 優(yōu)先權日:2013年10月14日
【發(fā)明者】劉勇, 梁雅軍, 王東偉, 霍曉飛 申請人:北京航天計量測試技術研究所, 中國運載火箭技術研究院