机械抖动激光陀螺合光机构的制作方法

文档序号:6176937阅读:293来源:国知局
机械抖动激光陀螺合光机构的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种机械抖动激光陀螺合光机构。本合光机构主要由合光棱镜调整装置、光电管调整装置及陀螺抖动装置三部分组成。合光棱镜调整装置主要由三个一维手动工作台、一个电动旋转工作台及一个合光棱镜夹持器串联组成,用于实现合光棱镜的夹持定位、位置与角度的调整操作;光电管调整装置主要由三维精密电动工作台、光电管夹持器及倾斜支座串联组成,用于光电管的夹持定位与位置的调整操作;陀螺抖动装置主要由支架、抖动轮及安装架、腔体安装机构、定位块等组成,用于实现陀螺的定位与抖动。本发明采用手动与电动相结合方法建立的机械抖动激光陀螺合光机构可操作性好、定位精度高,有助于提高激光陀螺合光工艺的质量和效率。
【专利说明】机械抖动激光陀螺合光机构
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种机械抖动激光陀螺合光机构。
【背景技术】
[0002]激光陀螺具有快速反应能力强、动态测量范围宽、线性度好、动态误差小、高精度、高可靠等优点,广泛应用于捷联式惯性导航系统中。激光陀螺的合光是指在激光陀螺的制造过程中精确调整合光棱镜及光电管的位置,使得谐振腔体内运行的激光束输出时产生干涉,准确得到对应于陀螺角速度的频差信息。目前国内激光陀螺的合光装配工艺主要采用人工操作方式,由于受到操作人员的经验、技巧等诸多因素的影响,合光装配的质量和效率已无法满足激光陀螺生产的需要。

【发明内容】

[0003]本发明的目的在于针对现有的采用人工操作的机械抖动激光陀螺合光装配工艺中存在的问题,设计一种机械抖动激光陀螺合光机构,代替人工的大部分工作,定位精度高、可操作性好,有助于提高激光陀螺合光工艺的质量和效率。
[0004]为达到上述目的,本发明的思路如下:
考虑机械结构完成合光装配的方便性,谐振腔体应竖直放置,即装配合光棱镜的平面反射镜与水平面平行。为防止机构在谐振腔体上装配合光棱镜及光电管产出干涉,合光棱镜调整装置、陀螺抖动装置及光电管调整装置应在光学平台的左、中、右处进行布置。而为完成合光任务,合光棱镜需在平面反射镜所在平面内进行X、Y向移动及绕Z轴的转动,同时,为适应不同尺寸的谐振腔体,还需Z向的上下平移运动,且平移运动精度要求低,旋转精度要求高,因此,合光棱镜调整装置由三个手动平移工作台和一个电动旋转工作台串联组成,用以实现合光棱镜的运动。由于光电管要安装在合光棱镜的上表面以接受谐振腔体的输出光,而合光棱镜的上表面与水平面成一定倾角,故光电管调整装置的支座设计成与合光棱镜的上表面相同的倾角,并在其上安装三个正交的平移工作台以实现光电管的位置调整,因光电管的运动精度要求高,故选用电动工作台来完成光电管的运动。
[0005]基于以上思路,本发明采用如下技术方案:
一种机械抖动激光陀螺合光机构,包括一个光学平台、一个合光棱镜调整装置、一个光电管调整装置、一个陀螺抖动装置以及待装配的带有平面反射镜的谐振腔体、合光棱镜和光电管,所述的合光棱镜调整装置用于完成合光棱镜的夹持定位、位置与角度的调整,固定在光学平台的左侧;光电管调整装置用于完成光电管的夹持定位与位置的调整,固定在光学平台的右侧;陀螺抖动装置用于完成谐振腔体的定位与抖动,固定在光学平台的中间位置。
[0006]上述的机械抖动激光陀螺合光机构的合光棱镜调整装置由一个底板、一个X向手动工作台、一个Y向手动工作台、一个L形转接板、一个Z向手动工作台、一个电动旋转工作台及一个合光棱镜夹持器组成;所述的底板固定在光学平台的左侧,Y向手动工作台与X向手动工作台正交连接固定在底板上,Z向手动工作台通过L形转接板固定在Y向手动工作台上,合光棱镜夹持器与电动旋转工作台连接固定于Z向手动工作台上。合光棱镜的位置调整由三维手动工作台完成,角度调整由一维电动旋转工作台完成,合光棱镜的夹持、定位由合光棱镜夹持器实现。其中合光棱镜夹持器由一个固定座、一个L形支架、一个滚花旋钮、两个轴承端盖、两个滚花螺钉、两个腹板、一个左旋螺母、两个圆螺母、两个导向套、一个导向杆、两个套筒、一个右旋螺母、一个左右螺旋丝杆、一个右侧板、一个压紧螺钉、一个导向块、一个推杆、一个右夹爪、一个左夹爪、一个左侧板组成。所述的L形支架固定在电动旋转工作台上,固定座通过螺钉与L形支架上表面连接,左旋螺母及一个套筒对应插入左侧的导向套的安装孔后与左右螺旋丝杆上的左旋螺纹旋合,右旋螺母及另一个套筒对应插入另一个导向套的安装孔后与左右螺旋丝杆上的右旋螺纹旋合,通过调整左旋螺母、右旋螺母与两个导向套上安装孔的位置,使得左旋螺母与右旋螺母在左右螺旋丝杆上对称分布。在两个腹板的内孔中分别安装两个轴承,用于支撑左右螺旋丝杆,轴承端盖与腹板连接,通过调节安装在左右螺旋丝杆的轴肩与轴承之间的垫片厚度消除整个机构的轴向间隙。导向杆穿过两个套筒,左右两侧用两个圆螺母将两个套筒与两个导向套固定,同时,导向杆插入左右两侧腹板的对称圆弧形槽内(圆弧形槽中心点位于左右螺旋丝杆的轴心线上),其左右两端分别安装滚花螺钉,用于带动导向杆在腹板的圆弧形槽内滑动,进而实现合光棱镜夹持器末端绕左右螺旋丝杆的轴心线旋转(最大可旋起30度),以便于实现平面反射镜的擦拭。左侧板、右侧板通过螺钉分别固定在左、右两侧的导向套的侧面上,左夹爪、右夹爪分别与左侧板、右侧板连接,用于实现合光棱镜在左侧、右侧以及后方三个方向的定位。导向块固定在右侧板上,通过其上安装的推杆和压紧螺钉实现合光棱镜在前方的定位。滚花旋钮通过紧定螺钉固定在左右螺旋丝杆的左端,用于带动左右螺旋丝杆旋转(即左右螺旋机构)进而实现合光棱镜的夹紧和释放。
[0007]上述的机械抖动激光陀螺合光机构的光电管调整装置由一个光电管夹持器、一个Z向电动工作台、一个L形连接板、一个倾斜支座、一个X向电动工作台及一个Y向电动工作台组成;所述的倾斜支座与光学平台固接,其倾斜角度与合光棱镜的倾斜角度相同,X向电动工作台与Y向电动工作台正交连接后通过螺钉与倾斜支座连接,Z向电动工作台固定在L形连接板上与X向电动工作台连接,光电管夹持器串联固定在Z向电动工作台末端。光电管的位置调整由三维电动工作台完成,其夹持、定位由光电管夹持器实现。其中光电管夹持器由一个定位板、一个右爪、一个左爪、一个左臂、两个转轴、一个右臂、一个凸轮、一个滚花旋钮、一根弹簧及一个L形板组成;所述的L形板通过螺钉固定在Z向电动工作台上,左臂、右臂分别通过转轴与L形板连接,左爪、右爪分别与左臂、右臂连接,带有开槽的定位板固定在右爪上,用于实现光电管的定位,凸轮通过一根旋转轴与L形板连接,滚花旋钮通过紧定螺钉与凸轮固定。滚花旋钮旋转时带动凸轮一起转动,进而推动左臂、右臂带着左爪、右爪分别绕着两个转轴转动(即形成对称式杠杆机构),从而实现光电管的夹紧和释放。弹簧通过螺钉连接在左臂与右臂的末端,用于保证凸轮始终与左臂、右臂接触。
[0008]上述的机械抖动激光陀螺合光机构的陀螺抖动装置由一个支架、两个抖动轮安装架、一个抖动轮、一个腔体安装机构、两个定位块及一个大圆螺母组成;支架固定在光学平台的中间位置,抖动轮与两个抖动轮安装架通过螺钉连接,一端与支架固定,另一端与腔体安装机构连接,两个定位块分别固定在腔体安装机构的左、右下角形成V形结构,与腔体安装机构上的圆柱面一起实现谐振腔体的精确定位,以保证平面反射镜的上表面与水平面平行,大圆螺母与腔体安装机构上的螺纹连接,用于实现谐振腔体的压紧。抖动轮上粘贴压电陶瓷,用以实现谐振腔体的抖动。
[0009]本发明较现有技术而言,结构简单,可操作性好,定位精度高,能够有效地提高激光陀螺合光工艺的质量和效率。
【专利附图】

【附图说明】
[0010]图1为本发明机构的整体结构示意图。
[0011]图2为本发明的待装配的光学元器件示意图。
[0012]图3为本发明中合光棱镜调整装置结构示意图。
[0013]图4为本发明中合光棱镜夹持器结构示意图。
[0014]图5为本发明中光电管调整装置结构示意图。
[0015]图6为本发明中光电管夹持器结构示意图。
[0016]图7为陀螺抖动装置结构示意图。
【具体实施方式】
[0017]本发明优选实施例结合【专利附图】
附图
【附图说明】如下:
实施例一:
参见图1、2,本次发明的机械抖动激光陀螺合光机构,包括一个光学平台1、一个合光棱镜调整装置2、一个光电管调整装置3、一个陀螺抖动装置4以及待装配的带有平面反射镜6的谐振腔体5、合光棱镜7和光电管8,其特征在于:所述的合光棱镜调整装置2用于完成合光棱镜7的夹持定位、位置与角度的调整,固定在光学平台I的左侧;光电管调整装置3用于完成光电管8的夹持定位与位置的调整,固定在光学平台I的右侧;陀螺抖动装置4用于完成谐振腔体5的定位与抖动,固定在光学平台I的中间位置。
[0018]实施例二:
本实施例与实施例一基本相同,其特别之处在于:
参见图1、3、4,所述的合光棱镜调整装置2由一个底板9、一个X向手动工作台10、一个Y向手动工作台11、一个L形转接板12、一个Z向手动工作台13、一个电动旋转工作台14及一个合光棱镜夹持器15组成;所述的底板9固定在光学平台I的左侧,Y向手动工作台11与X向手动工作台10正交连接固定在底板9上,Z向手动工作台13通过L形转接板12固定在Y向手动工作台11上,合光棱镜夹持器15与电动旋转工作台14连接固定于Z向手动工作台13上。合光棱镜7的位置调整由三维手动工作台10,11,13完成,角度调整由一维电动旋转工作台14完成,合光棱镜7的夹持、定位由合光棱镜夹持器15实现。所述的合光棱镜夹持器15由一个固定座16、一个L形支架17、一个滚花旋钮18、两个轴承端盖19、两个滚花螺钉20、两个腹板21、一个左旋螺母22、两个圆螺母23、两个导向套24、一个导向杆25、两个套筒26、一个右旋螺母27、一个左右螺旋丝杆28、一个右侧板29、一个压紧螺钉
30、一个导向块31、一个推杆32、一个右夹爪33、一个左夹爪34、一个左侧板35组成。所述的L形支架17固定在电动旋转工作台14上,固定座16通过螺钉与L形支架17上表面连接,左旋螺母22及一个套筒26对应插入左侧的导向套24的安装孔后与左右螺旋丝杆28上的左旋螺纹旋合,右旋螺母27及另一个套筒26对应插入另一个导向套24的安装孔后与左右螺旋丝杆28上的右旋螺纹旋合,通过调整左旋螺母22、右旋螺母27与两个导向套24上安装孔的位置,使得左旋螺母22与右旋螺母27在左右螺旋丝杆28上对称分布。在两个腹板21的内孔中分别安装两个轴承,用于支撑左右螺旋丝杆28,轴承端盖19与腹板21连接,通过调节安装在左右螺旋丝杆28的轴肩与轴承之间的垫片厚度消除整个机构的轴向间隙。导向杆25穿过两个套筒26,左右两侧用两个圆螺母23将两个套筒26与两个导向套24固定,同时,导向杆25插入左右两侧腹板21的对称圆弧形槽内(圆弧形槽中心点位于左右螺旋丝杆28的轴心线上),其左右两端分别安装滚花螺钉20,用于带动导向杆25在腹板21的圆弧形槽内滑动,进而实现合光棱镜夹持器15末端绕左右螺旋丝杆的轴心线旋转(最大可旋起30度),以便于实现平面反射镜6的擦拭。左侧板35、右侧板29通过螺钉分别固定在左、右两侧的导向套24的侧面上,左夹爪34、右夹爪33分别与左侧板35、右侧板29连接,用于实现合光棱镜7在左侧、右侧以及后方三个方向的定位。导向块31固定在右侧板29上,通过其上安装的推杆32和压紧螺钉30实现合光棱镜7在前方的定位。滚花旋钮18通过紧定螺钉固定在左右螺旋丝杆28的左端,用于带动左右螺旋丝杆28旋转(即左右螺旋机构)进而实现合光棱镜7的夹紧和释放。
[0019]实施例三:
本实施例与实施例一基本相同,其特别之处在于:
参见图1、5、6,所述的光电管调整装置3由一个光电管夹持器36、一个Z向电动工作台37、一个L形连接板38、一个倾斜支座39、一个X向电动工作台40及一个Y向电动工作台41组成;所述的倾斜支座39与光学平台I固接,其倾斜角度与合光棱镜7的倾斜角度相同,X向电动工作台40与Y向电动工作台41正交连接后通过螺钉与倾斜支座39连接,Z向电动工作台37固定在L形连接板38上与X向电动工作台40连接,光电管夹持器36串联固定在Z向电动工作台37末端。光电管8的位置调整由三维电动工作台37,40,41完成,其夹持、定位由光电管夹持器36实现。所述的光电管夹持器36由一个定位板42、一个右爪43、一个左爪44、一个左臂45、两个转轴46、一个右臂47、一个凸轮48、一个滚花旋钮49、一根弹簧50及一个L形板51组成;所述的L形板51通过螺钉固定在Z向电动工作台37上,左臂45、右臂47分别通过转轴46与L形板51连接,左爪44、右爪43分别与左臂45、右臂47连接,带有开槽的定位板42固定在右爪43上,用于实现光电管8的定位,凸轮48通过一根旋转轴与L形板51连接,滚花旋钮49通过紧定螺钉与凸轮48固定。滚花旋钮49旋转时带动凸轮48 —起转动,进而推动左臂45、右臂47带着左爪44、右爪43分别绕着两个转轴46转动(即形成对称式杠杆机构),从而实现光电管8的夹紧和释放。弹簧50通过螺钉连接在左臂45与右臂47的末端,用于保证凸轮48始终与左臂45、右臂47接触。
[0020]实施例四:
本实施例与实施例一基本相同,其特别之处在于:
参见图1、7,所述的陀螺抖动装置4由一个支架52、两个抖动轮安装架53、一个抖动轮54、一个腔体安装机构55、两个定位块56及一个大圆螺母57组成;支架52固定在光学平台I的中间位置,抖动轮54与两个抖动轮安装架53通过螺钉连接,一端与支架52固定,另一端与腔体安装机构55连接,两个定位块56分别固定在腔体安装机构55的左、右下角形成V形结构,与腔体安装机构55上的圆柱面一起实现谐振腔体5的精确定位,以保证平面反射镜6的上表面与水平面平行,大圆螺母57与腔体安装机构55上的螺纹连接,用于实现谐振腔体5的压紧。抖动轮54上粘贴压电陶瓷,用以实现谐振腔体5的抖动。
【权利要求】
1.一种机械抖动激光陀螺合光机构,包括一个光学平台(I)、一个合光棱镜调整装置(2)、一个光电管调整装置(3)、一个陀螺抖动装置(4)以及待装配的带有平面反射镜(6)的谐振腔体(5)、合光棱镜(7)和光电管(8),其特征在于:所述的合光棱镜调整装置(2)用于完成合光棱镜(7)的夹持定位、位置与角度的调整,固定在光学平台(I)的左侧;光电管调整装置(3)用于完成光电管(8)的夹持定位与位置的调整,固定在光学平台(I)的右侧;陀螺抖动装置(4)用于完成谐振腔体(5)的定位与抖动,固定在光学平台(I)的中间位置。
2.根据权利要求1所述的机械抖动激光陀螺合光机构,其特征在于:所述的合光棱镜调整装置(2 )由一个底板(9 )、一个X向手动工作台(10 )、一个Y向手动工作台(11)、一个L形转接板(12)、一个Z向手动工作台(13)、一个电动旋转工作台(14)及一个合光棱镜夹持器(15)组成;所述的底板(9)固定在光学平台(I)的左侧,Y向手动工作台(11)与X向手动工作台(10)正交连接固定在底板(9)上,Z向手动工作台(13)通过L形转接板(12)固定在Y向手动工作台(11)上,合光棱镜夹持器(15)与电动旋转工作台(14)连接固定于Z向手动工作台(13)上;合光棱镜(7)的位置调整由X向手动工作台(10)、Y向手动工作台(11)、Z向手动工作台(13)完成,角度调整由一维电动旋转工作台(14)完成,合光棱镜(7)的夹持、定位由合光棱镜夹持器(15)实现。
3.根据权利要求1或2所述的机械抖动激光陀螺合光机构,其特征在于:所述的合光棱镜调整装置(2 )中的所述合光棱镜夹持器(15 )由一个固定座(16 )、一个L形支架(17 )、一个滚花旋钮(18)、两个轴承端盖(19)、两个滚花螺钉(20)、两个腹板(21)、一个左旋螺母(22)、两个圆螺母(23)、两个导向套(24)、一个导向杆(25)、两个套筒(26)、一个右旋螺母(27)、一个左右螺旋丝杆(28)、一个右侧板(29)、一个压紧螺钉(30)、一个导向块(31)、一个推杆(32)、一个右夹爪(33)、/一个左夹爪(34)、一个左侧板(35)组成;所述的L形支架(17)固定在电动旋转工作台(14)上,固定座(16)通过螺钉与L形支架(17)上表面连接,左旋螺母(22)及一个套筒(26)对应插入左侧的导向套(24)的安装孔后与左右螺旋丝杆(28)上的左旋螺纹旋合,右旋螺母(27)及另一个套筒(26)对应插入另一个导向套(24)的安装孔后与左右螺旋丝杆(28)上的右旋螺纹旋合,通过调整左旋螺母(22)、右旋螺母(27)与两个导向套(24)上安装孔的位置,使得左旋螺母(22)与右旋螺母(27)在左右螺旋丝杆(28)上对称分布;在两个腹板(21)的内孔中分别安装两个轴承,用于支撑左右螺旋丝杆(28),轴承端盖(19)与腹板(21)连接,通过调节安装在左右螺旋丝杆(28)的轴肩与轴承之间的垫片厚度消除整个机构的轴向间隙;导向杆(25)穿过两个套筒(26),左右两侧用两个圆螺母(23)将两个套筒(26)与两个导向套(24)固定,同时,导向杆(25)插入左右两侧腹板(21)的对称圆弧形槽内,圆弧形槽中心点位于左右螺旋丝杆(28)的轴心线上,导向杆(25)的左右两端分别安装滚花螺钉(20),用于带动导向杆(25)在腹板(21)的圆弧形槽内滑动,进而实现合光棱镜夹持器(15)末端绕左右螺旋丝杆的轴心线旋转,以便于实现平面反射镜(6)的擦拭;左侧板(35)、右侧板(29)通过螺钉分别固定在左、右两侧的导向套(24)的侧面上,左夹爪(34)、右夹爪(33)分别与左侧板(35)、右侧板(29)连接,用于实现合光棱镜(7)在左侧、右侧以及后方三个方向的定位;导向块(31)固定在右侧板(29)上,通过其上安装的推杆(32)和压紧螺钉(30)实现合光棱镜(7)在前方的定位;滚花旋钮(18)通过紧定螺钉固定在左右螺旋丝杆(28)的左端,用于带动左右螺旋丝杆(28)旋转,即左右螺旋机构,进而实现合光棱镜(7)的夹紧和释放。
4.根据权利要求1所述的机械抖动激光陀螺合光机构,其特征在于:所述的光电管调整装置(3 )由一个光电管夹持器(36 )、一个Z向电动工作台(37 )、一个L形连接板(38 )、一个倾斜支座(39)、一个X向电动工作台(40)及一个Y向电动工作台(41)组成;所述的倾斜支座(39)与光学平台(I)固接,其倾斜角度与合光棱镜(7)的倾斜角度相同,X向电动工作台(40)与Y向电动工作台(41)正交连接后通过螺钉与倾斜支座(39)连接,Z向电动工作台(37)固定在L形连接板(38)上与X向电动工作台(40)连接,光电管夹持器(36)串联固定在Z向电动工作台(37)末端;光电管(8)的位置调整Z向电动工作台(37)、X向电动工作台(40)及Y向电动工作台(41)完成,其夹持、定位由光电管夹持器(36)实现。
5.根据权利要求1或4所述的机械抖动激光陀螺合光机构,其特征在于:所述光电管调整装置(3)中的所述的光电管夹持器(36)由一个定位板(42)、一个右爪(43)、一个左爪(44)、一个左臂(45)、两个转轴(46)、一个右臂(47)、一个凸轮(48)、一个滚花旋钮(49)、一根弹簧(50)及一个L形板(51)组成;所述的L形板(51)通过螺钉固定在Z向电动工作台(37)上,左臂(45)、右臂(47)分别通过转轴(46)与L形板(51)连接,左爪(44)、右爪(43)分别与左臂(45)、右臂(47)连接,带有开槽的定位板(42)固定在右爪(43)上,用于实现光电管(8)的定位,凸轮(48)通过一根旋转轴与L形板(51)连接,滚花旋钮(49)通过紧定螺钉与凸轮(48)固定;滚花旋钮(49)旋转时带动凸轮(48) 一起转动,进而推动左臂(45)、右臂(47)带着左爪(44)、右爪(43)分别绕着两个转轴(46)转动,即形成对称式杠杆机构,从而实现光电管(8)的夹紧和释放;弹簧(50)通过螺钉连接在左臂(45)与右臂(47)的末端,用于保证凸轮(48 )始终与左臂(45 )、右臂(47 )接触。
6.根据权利要求1所述的机械抖动激光陀螺合光机构,其特征在于:所述的陀螺抖动装置(4)由一个支架(52)、两个抖动轮安装架(53)、一个抖动轮(54)、一个腔体安装机构(55)、两个定位块(56)及一个大圆螺母(57)组成;支架(52)固定在光学平台(I)的中间位置,抖动轮(54)与两个抖动轮安装架(53)通过螺钉连接,一端与支架(52)固定,另一端与腔体安装机构(55)连接,两个定位块(56)分别固定在腔体安装机构(55)的左、右下角形成V形结构,与腔体安装机构(55)上的圆柱面一起实现谐振腔体(5)的精确定位,以保证平面反射镜(6)的上表面与水平面平行,大圆螺母(57)与腔体安装机构(55)上的螺纹连接,用于实现谐振腔体(5)的压紧;抖动轮(54)上粘贴压电陶瓷,用以实现谐振腔体(5)的抖动。
【文档编号】G01C19/66GK103471577SQ201310432550
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月23日 优先权日:2013年9月23日
【发明者】马立, 刘波, 谢炜, 欧阳航空, 焦璐铭, 荣伟彬, 孙立宁 申请人:上海大学
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