智能遥感微空间光学器件旋转定位系统的制作方法
【专利摘要】一种普适于光学系统中用来放置光学器件的智能遥感微空间光学器件旋转定位系统，于光学器件、机械零部件和自动化仪器仪表应用领域。其包括装配和旋转光学元件的光学元件旋转架；用于固定光学元件防止其滑出的光学元件固定胶圈与光学元件固定套筒；装配时用于固定支架的拧紧螺母和拧紧螺钉；光学元件旋转架转轴及其固定件光学元件旋转架转轴支架；实现平面微调节的二维微调平移台和高度定位的系统支架；实现低速旋转的减速齿轮组及其固定件减速齿轮组固定支架；提供旋转动力的电机；遥控信号处理终端和远程遥控端。本实用新型针对不同仪器，经过合理的装配和放置可以实现光学元件按需插入的固定和转动，使用便捷、提高高效。
【专利说明】智能遥感微空间光学器件旋转定位系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种普适于光学系统中用来放置光学器件的遥感定位系统，属于光学器件、机械零部件和自动化仪器仪表应用领域。
【背景技术】
[0002]随着科学技术的不断进步和发展，集成电路的出现、激光器的实用新型、光电器件的应用、机器人技术的发展等都给人类探索这个耐以生存的世界提供了巨大的帮助。集成电路没有出现的时候，计算机还需要占用巨大的空间；激光器没有被实用新型的时候拍一张拉曼光谱需要曝光数月；光电器件没有得以应用的时候，数码相机真是望尘莫及；机器人技术没有出现的时候人们是冒着生命危险去探索更深的海、更深的井……我们现在安全和平，高效便捷的生活都要归功于科学和工程技术的不断发展。纳米技术的出现，使得我们应用的设备更加小型化、更加精密、更加高效……同时，功能也更加固定，难以自行改装。
[0003]虽然高精密仪器技术已经非常成熟和功能十分丰富，然而一种仪器总是有其固定的应用范围，且重点设计集中在主要功能上。我们在实验过程中发现，许多仪器的样品腔不支持多个样品自动替换或临时插入一个元器件，但是如果加上自动换样系统或者插入一个元器件，一则仪器自身没有设计相应的固定空间，二则如果升级系统需要更多的空间和经费。例如，所有光谱仪的最低光强基本上随着仪器的出厂而被固定下来，如果需要更低的光强我们需要人为的加入衰减片，然而仪器本身并没有提供放置的位置和支撑点，如果人为的再添加一个光学支架，那么有的仪器将受到空间的限制导致难以放置，同时人在小空间内调节也是十分不便的。 再例如，对于X射线的各种检测仪器中，抽取真空时间长，光源面积小且测试范围有限，如果一次就测一个样品盘内的样品效率显低，然而样品空间相对较大，如果加入一个自动移动样品的器件后，可实现多个样品盘样品的测试，节约时间，提高效率。本实用新型考察了多种使用仪器，如拉曼光谱仪、磁控溅射、傅里叶红外光谱仪、霍尔测试仪……发现其样品室内的空间还有待开发。利用这个狭小的空间可以放置一个微处理器和一个微型平移台，通过无线通信人为的控制其精确的定位。智能遥感微空间光学器件旋转定位系统就是这样一个拓展仪器实用范围、节约空间、提高效率的仪器。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的在于设计一种实用的智能遥感微空间光学器件旋转定位系统。方便扩展仪器的使用范围、提高仪器的使用效率、便捷的增加部分元器件。不同仪器其允许拓展的条件各不相同，根据不同使用仪器和使用需求合理的装备该系统可以很好的利用该系统的功能。
[0005]为了实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案:
[0006]智能遥感微空间光学器件旋转定位系统，包括装配和旋转光学元件I的光学元件旋转架2 ;用于固定光学元件I防止器滑出的光学元件固定胶圈3与光学元件固定套筒12 ；装配时固定支架的拧紧螺母4和拧紧螺钉11 ;光学元件旋转架转轴5及其固定支架14 ;实现水平二维精密调节的二维微调平移台6和垂直高度调节的系统支架9 ;实现低速旋转的减速齿轮组7及其固定支架10 ;提供旋转动力的电机8 ;遥控信号处理终端13和远程遥控端15。
[0007]所述的光学元件I如图3所示，形状可以各异，但是要求其尺寸需要与光学元件旋转架2的放置尺寸相匹配。
[0008]所述的光学元件旋转架2如图4所示，为圆形结构，外有齿轮用于传动旋转，内有环形台阶用于放置光学元件1.放置好光学元件I后，用图5所示的光学元件固定胶圈3固定，就可以防止光学元器件I的滑落和相对移动。
[0009]所述的光学元件固定套筒12如图14所示，其中心为通孔，用于插入图7所示的光学元件旋转架转轴5 ;拧上拧紧螺母4即可将光学元件I和光学元件旋转架2固定在光学元件旋转架转轴5上。所述的光学元件旋转架转轴5其正面有一三角形指针，为定位光学元件I的初始位置做参考，其背面有螺纹，用于固定在图15所示的光学元件旋转架转轴支架14上。所述的光学元件旋转架转轴支架14 一段有凹槽，用于插入图12所示的减速齿轮组固定支架10，然后调节插入深度实现光学元件旋转架2与减速齿轮组7的齿轮耦合。光学元件旋转架转轴支架14上的螺纹孔通过插入拧紧螺钉11来固定插入深度，实现齿轮耦合后不再自然滑动。
[0010]所述的减速齿轮组固定支架10用于固定图9所示的减速齿轮所组成的减速齿轮组7。减速齿轮组固定支架10通过其固定圆圈固定在二维微调平移台6或垂直高度调节的系统支架9。
[0011]所述的电机8如图10所示，一端与遥控信号处理终端13连接接收控制信号，一段与减速齿轮组7连接实现控制转动。
[0012]所述的二维微调平移台6如图8所示，可以实现二维平面两个方向的精细调节。
[0013]所述的用于调节垂直高度的系统支架9如图11所示。其通过拧紧螺母4调节高度。其底盘内部用于放置遥控的信号处理终端13。
[0014]所示的遥控信号处理终端13和远程遥控端15电路核心板原理图如图16所示。操作者通过远程遥控端15发送控制信号，遥控信号处理终端13接收到信号后，立即处理控制信息、实行控制，并将控制后的信息实时反馈给远程遥控端15显示出来。
[0015]本实用新型可以取得如下有益效果:
[0016]在本实用新型中光学元件I没有特定要求，应用丰富。
[0017]在本实用新型中光学元件旋转架2可以实现光学元件I的绕轴旋转操作。
[0018]在本实用新型中二维微调平移台6可以实现光学元件I的精密地平移操作。
[0019]在本实用新型中系统支架9可以实现光学元件I的高度调节操作。
[0020]在本实用新型中遥控信号处理终端13可以实现人为的无线控制，避免了线路的空间设计，该终端引入了智能微处理系统，将智能控制小型化，引入有限的仪器空间。
[0021]在本实用新型中减速齿轮组7可以通过合理的搭配实现精确的小角度旋转。
[0022]本实用新型利用机械制图完成了该智能遥感微空间光学器件旋转定位系统的设计。旨在针对插入的各种光学元件实现精确的定位。同时，本实用新型考虑到仪器中样品放置空间的有限，本方案体型小，节约空间，实现无线控制，是一种空间集约型设计，适合较小的放置空间，多元件的空间替换。最终该系统能实现插入元件的定位和控制，实现了拓展仪器实用范围、节约空间、提高效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1智能遥感微空间光学器件旋转定位系统正面左斜视效果图
[0024]图2智能遥感微空间光学器件旋转定位系统背面左斜视效果图
[0025]图3光学元件结构示意图
[0026]图4光学元件旋转架示意图
[0027]图5光学元件固定胶圈示意图
[0028]图6拧紧螺母示意图
[0029]图7光学元件旋转架转轴示意图
[0030]图8 二维微调平移台结构示意图
[0031]图9减速齿轮示意图
[0032]图10电机示意图
[0033]图11系统支架结构示意图
[0034]图12减速齿轮组固定支架结构示意图
[0035]图13拧紧螺钉示意图
[0036]图14光学元件固定套筒示意图
[0037]图15光学元件旋转架转轴支架示意图
[0038]图16遥感控制电路核心板原理图
[0039]图中:1、光学元件，2、光学元件旋转架，3、光学元件固定胶圈，4、拧紧螺母，5、光学元件旋转架转轴，6、二维微调平移台，7、减速齿轮组，8、电机，9、系统支架，10、减速齿轮组固定支架，11、拧紧螺钉，12、光学元件固定套筒，13、遥控信号处理终端，14、光学元件旋转架转轴支架，15、远程遥控端。
【具体实施方式】
[0040]下面结合图1对本实用新型作进一步说明:
[0041]本智能遥感微空间光学器件旋转定位系统结合了机械系统和智能控制系统。针对已有的使用仪器中新插入的元件实现定位或转动操作。合理利用仪器的已有空间，从而拓展仪器实用范围。最终实现拓宽应用、节约空间、提高效率。
[0042]如图1与图2所示智能遥感微空间光学器件旋转定位系统，包括装配和旋转光学元件I的光学元件旋转架2 ;用于固定光学元件I防止器滑出的光学元件固定胶圈3与光学元件固定套筒12 ;装配时固定支架的拧紧螺母4和拧紧螺钉11 ;光学元件旋转架转轴5及其固定支架14 ;实现水平二维精细调节的二维微调平移台6和垂直高度调节的系统支架9 ；实现低速旋转的减速齿轮组7及其固定支架10 ;提供旋转动力的电机8 ;遥控信号处理终端13和远程遥控端15。本实施的基本使用方案有两种，分别针对不同的使用空间和用途。
[0043]使用方案一:所有器件完全装配。实现光学元件的平移微调节和转动调节。将光学元件I放置在光学元件旋转架2中，用光学元件固定胶圈3从外侧密封固定光学元件I在光学元件旋转架2内，防止光学元件I滑出和相对移动。利用光学元件I中的圆孔，插入光学元件固定套筒12，利用拧紧螺母4固定光学元件I于光学元件固定套筒12上。再通过光学元件固定套筒12中的通孔插入光学元件旋转架转轴5。光学元件旋转架转轴5 —端有三角形指针，为调节光学元件I的初始位置做参考，另一端通过螺纹与光学元件旋转架转轴支架14相连，实现光学元件旋转架转轴5的固定。光学元件旋转架转轴支架14通过一端的凹槽与减速齿轮组固定支架10相连，通过插入深度的不同来调节齿轮的耦合，调节好后利用拧紧螺钉11固定。然后，将整体通过减速齿轮组固定支架10上的固定圆圈固定在二维微调平移台6的凸台上，二维微调平移台6上的固定圆圈插入系统支架9，利用螺母调节高度。可以利用二维微调平移台6上的水平和垂直调节旋钮精细的调节样品的位置。减速齿轮通过齿轮旋转轴固定在减速齿轮组固定支架10上，形成减速齿轮组7。电机8 —端通过齿轮旋转轴固定在齿轮上，一端通过数据线接收遥控信号处理终端13的控制信号。遥控信号处理终端13放置于系统支架9的底盘内，通过支出的天线接收操作员发送的控制信号，也反馈控制结果给操作员。
[0044]该方案装备好后，可以通过系统支架9的螺母初次调节光学元件I的初始高度；利用二维微调平移台6精细调节光学元件I的位置。初始位置定位好后，打开遥控信号处理终端13的电源即可工作。操作员利用远程遥控端15的按钮选择光学元件I的旋转方向和速度，通过按钮进行运动操作，信号通过天线传递给遥控信号处理终端13，终端接收到信号后处理信息发出驱动电机的电流信号，旋转减速齿轮组7，利用齿轮传动使得光学元件旋转架2旋转,从而带动光学元件I转动。
[0045]使用方案二:实现旋转替换样品的功能。将光学元件I放置在光学元件旋转架2中，用光学元件固定胶圈3从外侧密封固定光学元件I在光学元件旋转架2内，防止光学元件I滑出和相对移动。利用光学元件I中的圆孔，插入光学元件固定套筒12，利用拧紧螺母4固定光学元件I于光学元件固定套筒12上。再通过光学元件固定套筒12中的通孔插入光学元件旋转架转轴5。光学元件旋转架转轴5 —端有三角形指针，为调节光学元件I的初始位置做参考，另一端直接与电机8相连接。电机8另一端通过数据线接收遥控信号处理终端13的控制信号。遥控信号处理终端13放置于系统支架9的底盘内，通过支出的天线接收操作员发送的控制信号，也反馈控制结果给操作员。
[0046]该方案装备完成，初始位置定位好后，打开遥控信号处理终端13的电源即可工作。操作员利用远程遥控端15的按钮选择光学元件I的旋转方向和速度，通过按钮进行运动操作，信号通过天线传递给遥控信号处理终端13，终端接收到信号后处理信息发出驱动电机的电流信号，旋转减速齿轮组7，利用齿轮传动使得光学元件旋转架2旋转，从而带动光学元件I转动。
[0047]所述方案一中，对空间较窄，不需要精细调节的样品可以省去二维微调平移台6，实现光学元件的转动微调节。
[0048]所述方案中根据具体需要可以选择不同的减速齿轮组7，个数不定，减速比根据实际应用而定。对于电机8选择，如果需要小角度调节可以选择步进电机；如果需要快速旋转可以选择直流电机。
[0049]所述方案中的光学元件I如图3所示，是一个多扇形的圆形镜，示意图中仅提供了参考式样，根据不同的光学元件，只要符合安装需求，均可使用本系统。
[0050]所述方案中遥控信号处理终端13和远程遥控端15的工作原理如图16所示。操作员通过控制远程遥控端15向遥控信号处理终端13发出指令信号。遥控信号处理终端13中无线通信模块中的天线接收到控制信号后，将指令通过通信模块传递给微处理单元，微处理单元处理指令后控制电机驱动器驱动电机8工作；同时微处理器通过通信模块传递控制信息给无线通信模块，无线通信模块再通过天线发送控制信息给远程遥控端15，供操作员监控。
[0051] 本实用新型智能遥感微空间光学器件旋转定位系统，针对不同的样品室，实现部分光学元件插入的固定和转动，经过合理的装配和放置可以实现水平旋转和垂直旋转。使用方便，节约空间，调节精度合理，提高仪器使用效率，具有普适性。
【权利要求】
1.一种智能遥感微空间光学器件旋转定位系统，包括装配和旋转光学元件(I)的光学元件旋转架(2);用于固定光学元件(I)防止器滑出的光学元件固定胶圈(3)与光学元件固定套筒(12);装配时固定支架的拧紧螺母(4)和拧紧螺钉(11);光学元件旋转架转轴(5)及其固定件光学元件旋转架转轴支架(14 );实现水平二维精密调节的二维微调平移台(6 )和垂直高度调节的系统支架(9 );实现低速旋转的减速齿轮组(7 )及其固定件减速齿轮组固定支架(10);提供旋转动力的电机(8);遥控信号处理终端(13)和远程遥控端(15)。
2.根据权利要求1所述的一种智能遥感微空间光学器件旋转定位系统，其特征在于:所述的光学元件(I)的尺寸与光学元件旋转架(2)的放置尺寸相匹配，即实现光学元件(I)能在光学元件旋转架(2)中的的固定槽内衔接固定。
3.根据权利要求1所述的一种智能遥感微空间光学器件旋转定位系统，其特征在于:所述的光学元件旋转架(2)为圆形结构，外有齿轮用于传动旋转，内有环形台阶用于放置光学元件(I);放置好光学元件(I)后，用光学元件固定胶圈(3)固定，就可以防止光学元件(O的滑落和相对移动。
4.根据权利要求1所述的一种智能遥感微空间光学器件旋转定位系统，其特征在于:所述的光学元件固定套筒(12)中心为通孔，用于插入光学元件旋转架转轴(5);拧上 拧紧螺母(4)即可将光学元件(I)和光学元件旋转架(2)固定在元件旋转架转轴(5)上。
5.根据权利要求1所述的一种智能遥感微空间光学器件旋转定位系统，其特征在于:所述的光学元件旋转架转轴(5)其正面有一三角形指针，为定位光学元件(I)的初始位置做参考，其背面有螺纹，用于将其固定在光学元件旋转架转轴支架(14)上。
6.根据权利要求1所述的一种智能遥感微空间光学器件旋转定位系统，其特征在于:所述的光学元件旋转架转轴支架(14) 一端有凹槽，用于插入减速齿轮组固定支架(10)，调节插入深度实现光学元件旋转架(2)与减速齿轮组(7)的齿轮耦合；光学元件旋转架转轴支架(14)上的螺纹孔通过插入拧紧螺钉(11)来固定插入深度，实现齿轮耦合后不再自然滑动。
7.根据权利要求1所述的一种智能遥感微空间光学器件旋转定位系统，其特征在于:所述的减速齿轮组固定支架(10 )用于固定减速齿轮组(7 )，减速齿轮通过齿轮旋转轴固定在减速齿轮组固定支架(10)上，形成减速齿轮组(7);减速齿轮组固定支架(10)通过其固定圆圈固定在二维微调平移台(6)或垂直高度调节的系统支架(9)上。
8.根据权利要求1所述的一种智能遥感微空间光学器件旋转定位系统，其特征在于:所述的电机(8)—端与遥控信号处理终端(13)连接接收控制信号，一段与减速齿轮组(7)连接实现控制转动；根据不同的需求，如果需要角度调节可以选择步进电机；如果不需要角度调节则可以选择直流电机。
9.根据权利要求1所述的一种智能遥感微空间光学器件旋转定位系统，其特征在于:所述的用于调节垂直高度调节的系统支架(9)其通过拧紧螺母(4)调节高度；其底盘内部用于放置遥控的信号处理终端(13)。
10.根据权利要求1所述的一种智能遥感微空间光学器件旋转定位系统，其特征在于:所述的遥控信号处理终端(13)和远程遥控端(15)工作原理为:远程遥控端(15)向遥控信号处理终端(13)发出控制指令信号；遥控信号处理终端(13)中无线通信模块中的天线接收到控制指令信号后，将指令通过通信模块传递给微处理单元，微处理单元处理指令后控制电机驱动器驱动电机(8)工作；同时微处理器通过通信模块传递控制信息给无线通信模块，无线通信模块再通过天线发`送控制信息给远程遥控端(15)，显示控制状态。
【文档编号】G02B7/00GK203535290SQ201320682706
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年10月31日 优先权日:2013年10月31日
【发明者】王丽, 甘渝林, 王荣平, 苏雪琼 申请人:北京工业大学