专利名称：新型双光栅成像仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种光学衍射成像实验仪，特别是一种通过电动控制光学元件精确移动来实现观察光学元件对物体的消色散成像现象及测量相关参数的实验仪器。
背景技术：
广西大学根据专利技术“衍射成象综合实验仪”(专利号:02290557.X)研制了专门的“双光栅成像仪”，并对本科生开设了双光栅成像的新实验(见论文“双光栅成像仪研制与使用”，实验技术与管理，2011，第28卷第9期:57-59)，该仪器中两光栅的移动是通过其在横向轨道上与纵向轨道上的移动实现的。然而，实践发现，该双光栅成像仪的使用并不方便，主要问题是:成像的第二片光栅需沿着第一片光栅某级衍射光路移动，该衍射光路为直线，是与横向、纵向轨道相交的平面的斜直线，这对于只能手动操作的双光栅成像仪不易进行控制，不便使第二片光栅始终沿着该特定的平面斜直线方向移动而时有偏移，当光栅需要转动时手动调节转角也不精确，工作量大且实验效率低。另外，现有的双光栅成像仪每个横向轨道由其两端的行走轮支撑，中间还连着一纵向定位轨道的支撑，结构复杂，且三个支撑点难以始终保持在同一高度上支撑横向轨道，影响轨道在移动过程中的稳定性与平行度。在现有的相关仪器设计中，还有一种“双光栅成像观察仪”(实用新型专利，专利号为CN 200720083179.7)，虽然该结构装置可以实现第二片光栅沿斜直线移动，可实现观察双光栅成像，但是该观察仪存在的问题是:光栅的坐标位置不易确定，该仪器只便于观察现象而不便于测量数据，而且手动调节确定导轨位置的操作不方便，定位不准确。可见，现有的光栅衍射成像实验仪器结构不尽合理，且存在着由于手动操作移动光栅导致实验效率、精度较低的问题。
发明内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构简单合理、电子控制定位双光栅成像仪，解决现有双光栅成像仪在使用中手动操作复杂、光学元件定位不准确，实验效率低下的问题。本实用新型双光栅成像仪，包括光栅移动装置、光学系统，所述光栅移动装置包括底座、纵向轨道、横向轨道和滑动支座，滑动支座置于横向轨道上，通过传动机构沿横向轨道来回移动，转动支架设置在滑动支座上，光栅一、光栅二安装在转动支架上，角度标示盘与指针分别与滑动支座、转动支架共轴联接；所述光学系统包括光源，观察目标物、光栅一、光栅二、挡光板和望远镜，光栅移动装置的纵向轨道为圆柱型导轨，横向轨道通过滚珠轴承置于两纵向轨道上面与之垂直放置，光栅移动装置上安装有电控系统，控制放置光栅的两横轨通过同步带驱动沿纵向轨道来回移动，并控制滑动支座的移动，以及转动支架的转动。所述驱动滑动支座移动的传动机构为传动丝杠或同步带。纵向行走驱动电机通过驱动同步带驱动横向轨道在纵向轨道上来回移动。[0008]本实用新型较现有的光栅成像实验仪具有明显优势，仪器中的横轨更为稳定，且可以电动控制承载光学元件的滑动支座沿着特定的平面斜直线移动，并电动控制转动支架的转动，更方便、准确的实现光学元件的移动定位及相关参数的测量，提高了实验精度与效率。
图1是本实用新型结构示意图。其中:1——纵向轨道；2——横向轨道；3——滑动支座；4——转动支架；5—角度标示盘；6—指针；7—光源；8—观察目标物；9—光栅一 ；10—光栅二 ；11—挡光板；12—望远镜；13—横向行走驱动电机；14—转动驱动电机；15——纵向行走驱动电机；16——同步带；17——传动丝杠；18——电控系统。
具体实施方式
以下结合附图来说明本实用新型的技术方案。如图1所示，根据双光栅衍射成像条件，双光栅成像时第二片光栅必须位于第一片光栅的某级衍射光路中，是在该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线，这需要承载光学元件的滑动支座沿平面斜直线方向移动，现有的双光栅成像仪有横向轨道与纵向轨道，光栅移动定位是通过其支座在横向轨道上移动，同时该横向轨道在与之垂直的纵向轨道上移动而形成，但仪器结构使横向轨道的平稳性欠佳。本实用新型的光栅移动装置包括纵向轨道1、横向轨道2和滑动支座3，滑动支座置于横向轨道上，通过传动机构沿横向轨道来回移动，转动支架4设置在滑动支座上，光栅一 9、光栅二 10安装在转动支架上，角度标示盘5与指针6分别与滑动支座、转动支架共轴联接；光学系统包括光源7，观察目标物8、挡光板11和望远镜12，光栅移动装置上安装有电控系统18，控制放置光栅的两横轨通过同步带16驱动沿纵向轨道来回移动，并控制滑动支座的移动，以及转动支架的转动。由于将纵轨改为圆柱形轨道其两端固定于底座上，横向轨道通过滚珠轴承置于两纵向轨道之上，使横向轨道的平稳性大为增加；同时，本实用新型还增加了电控系统18，增加的电控系统18包括电源、开关、单片机和人机接口、控制电路和电机驱动器，分别控制两纵向行走驱动电机15通过同步带驱动横向轨道沿纵向轨道来回移动，分别控制两横向行走驱动电机13通过丝杠17 (或同步带)驱动滑动支座3沿着横向轨道来回移动；转动驱动电机14设置在滑动支座3上，电控系统控制转动驱动电机14控制转动支架4转动；单片机运行依光路衍射原理编制的电机控制算法，并完成人机接口的驱动与交互，人机接口包括了 IXD显示、设置键、操作控制手柄以及与上位机通信的接口。本新型双光栅成像仪工作时，通过电控系统能实现电控滑动支座沿着横向和纵向的准确定位及移动，以及转动支架的精确转动，从而使置于支架上的光学元件实现电控移动与转动；特别是，电控系统通过人机接口确定光学元件在平面的任意两点位置，即可得到包括该两点位置的直线(斜直线)路线参数，则可通过人机接口操作该光学元件始终在该斜直线上精确移动及定位。实验时通过控制系统移动第一片光栅定位到实验需要的位置，选择好该光栅的某级衍射光路，利用电控系统将第二片光栅置于该第一片光栅衍射光路中，控制系统通过人机接口确定第二片光栅在该衍射光路上的两个位置点，从而确定上述的斜直线，再通过控制系统操控第二片光栅在该斜直线上移动直至满足该光栅的某级衍射光汇合光谱条件，实现双光栅成像。另外转动驱动电机14驱动转动支架转动，从而使放置于滑动支座上的光学元件的顺时针或逆时针转动，以满足两光栅在不同夹角下的双光栅成像实验的需求。本实用新型提高了仪器的平稳性，便于光学元件的准确移动及实验测量，大大提闻了衍射成像实验的实验精度和效率。
权利要求1.一种新型双光栅成像仪，包括光栅移动装置、光学系统，所述光栅移动装置包括底座、纵向轨道(I)、横向轨道(2)和滑动支座(3)，滑动支座置于横向轨道上，通过传动机构沿横向轨道来回移动，转动支架(4)设置在滑动支座上，光栅一(9)、光栅二(10)安装在转动支架上，角度标示盘(5)与指针(6)分别与滑动支座、转动支架共轴联接；所述光学系统包括光源(7)，观察目标物(8)、光栅一、光栅二、挡光板(11)和望远镜(12)，其特征在于:光栅移动装置的纵向轨道(I)为圆柱型导轨，横向轨道通过滚珠轴承置于两纵向轨道上面与之垂直放置，光栅移动装置上安装有电控系统(18)，控制放置光栅的两横轨通过同步带(16)驱动沿纵向轨道来回移动，并控制滑动支座的移动，以及转动支架的转动。
2.根据权利要求1所述的新型双光栅成像仪，其特征在于:驱动滑动支座(3)移动的传动机构为传动丝杠(17)或同步带。
3.根据权利要求1所述的新型双光栅成像仪，其特征在于:纵向行走驱动电机(15)通过驱动同步带(16 )驱动横向轨道(2 )在纵向轨道(I)上来回移动。
专利摘要本实用新型公开了一种新型双光栅成像仪，其光栅移动装置包括底座、纵向轨道、横向轨道和滑动支座，光栅移动装置的纵向轨道为圆柱型导轨，横向轨道通过滚珠轴承置于两纵向轨道上面与之垂直放置，光栅移动装置上安装有电控系统，控制放置光栅的两横轨通过同步带驱动沿纵向轨道来回移动，驱动滑动支座移动的传动机构为传动丝杠或同步带，纵向行走驱动电机驱动同步带驱动横向轨道在纵向轨道上来回移动。本实用新型较现有的光栅成像实验仪具有明显优势，仪器中的横轨更为稳定，且可以电动控制承载光学元件的滑动支座沿着特定的平面斜直线移动，实现光学元件的准确移动定位及相关参数的测量，提高了实验精度与效率。
文档编号G09B23/22GK203038545SQ20132001351
公开日2013年7月3日 申请日期2013年1月11日 优先权日2013年1月11日
发明者张卫平, 黄亦其, 胡立坤, 王春芝, 曾宪金, 黄启成, 潘明良 申请人:广西大学