一种高度和角度可调的高精度光学折转装置的制作方法

本实用新型涉及光学折转装置，尤其是涉及一种适用于车载使用环境的高度和角度可调的高精度光学折转装置。

背景技术：

在舰船、导弹、车载光电测量系统中，会出现光电测量设备安装平台高度与被测物的平台高度不同、角度存在偏离的情况，无法直接进行光电测量。传统的方法是通过调整光电测量设备架设平台或被测量物平台的高度与方位，使光电测量设备的光线基准能够传递给被测物平台的棱体镜。但此调整过程耗时耗力，且效果很差，尤其是野外路况很差时更不易控制调整精度。

为避免被测系统的再次移动重装及实验平台上调整后的光学器件的再次移动，减少光学系统装调过程中误差的产生，提高测试效率，需研制开发出一种能实现不同高度，不同角度的光学基准光线传递的装置，即可调光学折转系统。

目前，光学折转系统的生产厂家比较多，但高度可调的折转光管几乎没有。相关的科研院所及高校做过相应的研究，其研究止步于高度可调光学折转系统，尚无对角度可调的光学折转系统的研究开发。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种具有精度高、高度和角度可调、重复性好、抗振动、抗冲击的光学折转装置。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种高度和角度可调的高精度光学折转装置，包括驱动控制箱和高精度角度定向机构，特征是：还包括上端光路转换器、光管和下端光路转换器，上端光路转换器、高精度角度定向机构、光管、下端光路转换器呈竖向放置，上端光路转换器放置在高精度角度定向机构的上面，上端光路转换器的出光孔与高精度角度定向机构顶部的上进光孔相连；长度可调的光管光管的进光孔与下方的下端光路转换器的出光孔相连，光管的出光孔与上方的高精度角度定向机构底部的下进光孔相连；上端光路转换器和下端光路转换器的结构相同，均由反射镜体、反射镜座、调整垫和外罩组成，在外罩的前面板上设有转换器进光孔，在外罩的背部设有与水平面呈45度角的反射镜座，在反射镜座的前面设有与水平面呈45度角的反射镜体，在反射镜体的边缘设有调整垫。

高精度角度定向机构可实现两种状态，即转位状态、定位状态，驱动控制箱发出控制指令驱动高精度角度定向机构，在这两种状态之间进行自动切换。在转动状态下，高精度角度定向机构带动上端光路转换器绕自身的转动轴实现0°～360°转动，转动速率不小于5°/s；在定位状态下，高精度角度定向机构带动上端光路转换器定位在360°内任意被1.5°整除的角度上，并且满足平面度高、定位精度高、定位重复性好的特点。

上端光路转换器和下端光路转换器中：反射镜体采用K9玻璃，表面镀高反膜；调整垫可用于装配修研，以保证转换角度的精度。

光管起支撑及通光作用，长度可调，为提高稳定性，采用钢管结构。

驱动控制箱包含单片机控制电路和外部通讯接口电路，用于接收上位机指令，驱动高精度角度定向机构进行相应转动，并返回高精度角度定向机构的状态信息。转位控制的实现：接收来自升降电机和转位电机的位置反馈信号，对反馈信号进行处理，并给出电机驱动电路的控制信号。

本实用新型在工作时，光源通过下端光路转换器实现90°角的传播路径的改变，通过光管和内部中空的高精度角度定向机构，经上端光路转换器再次实现90 °角的光路转换。因上端光路转换器安装于高精度角度定向机构上，通过上位机发送指令，高精度角度定向机构可以带动上端光路转换器在同一平面内实现360°任意角度旋转和高精度定位，从而实现了光学测量设备与被测物平台高度和角度不同时的光路传递和折转。光管采用螺旋传动与双倒向键结合实现升降，内轴外径非螺旋传动部分与外轴内径非螺旋传动部分采用研磨配合实现高精度升降。

本实用新型的技术指标如下：

（1）通光口径：50mm；

（2）可升降范围：500mm±50mm；

（3）入射光光轴与出射光光轴的平行度要求：≤5 ″；

（4）可调整角度范围：0°～360°；

（5）角度定位精度：10″。

本实用新型相比现有的光学折转系统，具有以下优点：1、采用可调高度的光管，使整个光折转装置具有高度可调的功能；2、采用高精度角度定向机构和驱动控制箱，使得整个光折转装置可在方位上进行角度的高精度调整；3、重复性好、抗振动、抗冲击。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是上端光路转换器和下端光路转换器的结构示意图；

图3是高精度角度定向机构示意图；

图1中：101、上端光路转换器；102、高精度角度定向机构；103、光管；104、下端光路转换器；105、驱动控制箱；

图2中：201、反射镜体；202、反射镜座；203、调整垫；204、外罩；205、转换器进光孔；

图3中：301、上齿盘；302、下齿盘；303、底板法兰；304、升降传动机构；305、转位传动机构；306、转位电机；307、升降电机。

具体实施方式

下面结合实施例并对照附图对本实用新型作进一步详细说明。

一种高度和角度可调的高精度光学折转装置，包括上端光路转换器101、高精度角度定向机构102、光管103、下端光路转换器104和驱动控制箱105，上端光路转换器101、高精度角度定向机构102、光管103、下端光路转换器104呈竖向放置，上端光路转换器101放置在高精度角度定向机构102的上面，上端光路转换器101的出光孔与高精度角度定向机构102顶部的上进光孔相连，长度可调的光管103采用螺旋传动与双倒向键结合实现升降，内轴外径非螺旋传动部分与外轴内径非螺旋传动部分采用研磨配合实现高精度升降。光管103的出光孔与下方的下端光路转换器104的出光孔相连，光管103的进光孔与上方的高精度角度定向机构102底部的下进光孔相连。如图2所示，上端光路转换器101和下端光路转换器104的结构相同，均由反射镜体201、反射镜座202、调整垫203和外罩204组成，在外罩204的前面板上设有转换器进光孔205，在外罩204的背部设有与水平面呈45度角的反射镜座202，在反射镜座202的前面设有与水平面呈45度角的反射镜体201，在反射镜体201的边缘设有调整垫203。

如图3所示，所述高精度角度定向机构102主要由上齿盘301、下齿盘302、升降传动机构303、法兰304、转位传动机构305、转位电机306、升降电机307等组成。上齿盘301与下齿盘302由一对直径、齿数、齿形完全相同的上端面齿轮、下端面齿轮组成。转位电机306、升降电机307通过升降传动机构303带动上齿盘301与下齿盘302完成脱开、啮合并锁紧的动作，另外，在上齿盘301与下齿盘302脱开时，转位传动机构305可以带动上齿盘301在平面内进行360°旋转。因此，高精度角度定向机构102可实现两种状态，即转位状态、定位状态，并通过控制指令在这两种状态之间自动切换。在转动状态下，上端光路转换器101绕转动轴在0°～360°内转动，转动速率不小于5°/s；在定位状态下，上端光路转换器101定位在360°内任意被1.5°整除的角度。