参考镜偏摆装置的制作方法

本发明涉及干涉测量领域，更具体地说，它涉及一种参考镜偏摆装置。

背景技术：

干涉测量是通过两束相干光之间的相干特性产生的光程差产生的明亮条纹来测量高度数据的一种方法；光通过分光棱镜分为两束光，经过反射参考镜以及样品返回的光之间的光程差形成干涉条纹；而参考镜的角度的调整精度直接决定了测量的准确性及可靠性。

但参考镜调节大多是通过手动的方式进行的、而现有自动调节通常采用压电陶瓷调节角度方式，成本较高，且断电后会恢复初始位置；需要时刻进行保持电压。而使用步进电机进行移位的成为了较为可行的一个办法，但步进电机移动的震动和偏移量会导致轴心的偏移、角度调节也并不精确，无法满足实际的使用需求。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种参考镜偏摆装置，能够大大降低参考镜自动调节结构成本并提升干涉测量的稳定性和准确性。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种参考镜偏摆装置，包括调节支架，调节支架设置绕X轴旋转的X轴向偏摆件，所述调节支架与X轴向偏摆件之间通过旋转机构相互旋转连接，所述的调节支架设有推动X轴向偏摆件转动的X轴驱动电机以及使X轴偏摆复位的复位弹簧；所述的X轴向偏摆件设有绕Y轴旋转的Y轴向偏摆件，Y轴向偏摆件与X轴向偏摆件之间通过旋转机构相互旋转连接，在X轴向偏摆件上设有推动Y轴向偏摆件转动的Y轴驱动电机，以及使Y轴向偏摆件复位的复位弹簧，所述的Y轴驱动电机与X轴驱动电机均为直线往复步进电机，所述Y轴向偏摆件安装有参考镜。

通过采用上述技术方案，调节支架上的X轴向偏摆件绕X轴旋转，设置与X轴向偏摆件上的Y轴向偏摆件绕Y轴偏摆，通过X轴向偏摆件与Y轴向偏摆件的相互作用，从而控制参考镜实现各个方位的调节，X轴驱动电机与Y轴驱动电机均为直线往复步进电机，直线往复电机的主轴在伸缩的时候，震动较小；X轴驱动电机与Y轴驱动电机的主轴只起推动的推的作用，在电机主轴伸出的时候，X轴向偏摆件或Y轴向偏摆件被推动而旋转，而电机主轴缩回的的时候，通过弹簧的弹力实现复位，由于有弹簧的作用，使电机主轴的端部始终与被推动X轴向偏摆件或Y轴向偏摆件保持紧贴，并且也消除了电机主轴内部所存在的间隙，增加参考镜调节的精度，采用直线往复步进电机作为驱动元件，其成本较低，震动小，可以增加参考镜的调节精度。

本发明进一步设置为：所述的Y轴驱动电机以及X轴驱动电机的主轴端部均固定有套筒，在套筒的端部设置了滚动体。

通过采用上述技术方案，X轴驱动电机推动X轴向偏摆件运动的过程中，电机的主轴会与X轴向偏摆件接触，并且转轴端部与X轴向偏摆件之间会有相对的位移，在电机的主轴上设置了滚动体之后，在两者相互位移的过程中，更加的平顺，减少了X轴向偏摆件转动过程中的震动。

本发明进一步设置为：所述旋转机构包括第一转轴与第二转轴，所述的第一转轴的一端设置有螺帽，另一端设置有螺纹以及与螺纹啮合的锁紧螺母，所述的第一转轴与第二转轴同轴设置，所述的第一转轴或第二转轴通过转轴固定组件与调节支架或X轴向偏摆件固定。

通过采用上述技术方案，X轴向偏摆件或Y轴向偏摆件的通过同轴设置的第一转轴与第二转轴实现旋转连接，这样可以保持X轴向偏摆件或Y轴向偏摆件旋转过程中具有更好同轴性，使参考镜调节的过程更加的稳定；第一转轴的一端设置螺帽另一端设置螺纹，通过锁紧螺母锁紧X轴向偏摆件和调节支架，这样可以有效地防止X轴向偏摆件在X轴线方向上位移，使X轴向偏摆件仅绕X轴旋转，增加参考镜角度调节的精准度；同理X轴向偏摆件与Y轴向偏摆件的结构也相同，最终增加参考镜角度调节的准确性。

本发明进一步设置为：所述第一转轴带螺帽的一端套设有弹性垫片。

通过采用上述技术方案，设置弹性垫片用于更好的消除X轴向偏摆件与调节支架之间的间隙，或者消除X轴向偏摆件与Y轴向偏摆件之间的间隙，增加参考镜角度调节的准确性。

本发明进一步设置为：所述的转轴固定组件包括用于安装第一转轴或第二转轴的轴孔，沿轴孔径向设置开槽，所述的开槽穿设有锁紧螺钉。

通过采用上述技术方案，锁紧螺钉在拧紧的过程中，开槽的两个侧壁相互靠近，使得轴孔会有一定的变形，使轴孔的实际孔径减小，从而将第一转轴或第二转轴进行夹紧固定，增加了轴孔的转轴之间的同轴度，同时也增加了X轴向偏摆件或Y轴向偏摆件旋转过程中的同轴度，减少因为轴孔与转轴之间的间隙而导致的震动。

本发明进一步设置为：所述的转轴固定组件包括用于安装第一转轴与第二转轴的轴孔以及沿轴孔径向设置并与轴孔贯穿的螺纹孔，螺纹孔内设置有与第一转轴或第二转轴抵触的压紧螺钉。

通过采用上述技术方案，压紧螺钉从轴孔的侧面穿入至轴孔的侧面，使压紧螺钉的端部紧紧地与第一转轴或第二转轴相互压紧，通过摩擦力限制第一转轴或第二转轴的转动，从而保持第一转轴或第二转轴的轴线位置保持不变，减少因为轴孔的间隙而导致调节过程中的震动。

本发明进一步设置为：所述的Y轴向偏摆件的侧壁设有与Y轴驱动电机抵触的抵接螺钉，与Y轴偏摆连接的复位弹簧连接于抵接螺钉上。

通过采用上述技术方案，抵接螺钉可用于增加Y轴向偏摆件与Y轴驱动电机连接的稳定性，与此同时还可以用于连接弹簧，结构更加合理，无需额外设置弹簧座。

本发明进一步设置为：所述的X轴向偏摆件的形状呈U形，U形的X轴向偏摆件的底部与调节支架通过第一转轴相连；U形的X轴向偏摆件的开口设置了转轴定位板，调节支架设置有转轴固定支架，第二转轴安装于转轴定位板与转轴固定架上。

通过采用上述技术方案，U形的X轴向偏摆件以及在开口设置的转轴定位板，形成一个矩形的框体，这样增加了X轴向偏摆件的结构强度，Y轴向偏摆件安装于X轴偏摆内部，连接更加稳定，便于X轴向偏摆件与Y轴向偏摆件的旋转机构的安装，使两者在旋转过程中更加的稳定。

本发明进一步设置为：所述的调节支架设有X轴电机安装座，X轴驱动动电机安装于X轴电机安装座上，X轴电机安装座与调节支架一体设置。

通过采用上述技术方案，X轴电机安装座与调节支架一体设置，用于增加X轴驱动电机的安装精度。

本发明进一步设置为：所述的调节支架设有若干用于固定的腰形孔。

通过采用上述技术方案，调节支架设置的腰形孔用于调节支架安装位置的调整，参考镜的偏摆装置被安装到准确的位置。

附图说明

图1为参考镜偏摆装置的立体图；

图2为参考镜偏摆装置俯视图；

图3为图2中A-A处的放大图；

图4为参考镜偏摆装置的仰视图。

附图标记：1、调节支架；11、X轴电机安装座；12、转轴固定支架；13、开口；14、腰形孔；2、X轴向偏摆件；21、转轴定位板；22、X轴驱动电机；23、套筒；24、滚动体； 3、Y轴向偏摆件；31、Y轴驱动电机；32、抵接螺钉；4、旋转机构；41、第一转轴；411、螺帽；412、锁紧螺母；413、弹性垫片；42、第二转轴； 5、转轴固定组件；51、轴孔；52、开槽；53、锁紧螺钉；54、压紧螺钉；6、参考镜；7、拉簧。

具体实施方式

一种参考镜偏摆装置，如图1-4所示，包括带有腰形孔14的调节支架1，调节支架1上设置绕X轴旋转的X轴向偏摆件2，X轴向偏摆件2的截面形状呈U形，X轴向偏摆件2与调节支架1之间通过旋转机构4相互连接，旋转机构4包括第一转轴41与第二转轴42，第一转轴41与第二转轴42均通过转轴固定组件5固定于调节支架1；在X轴向偏摆件2的底部与调节支架1之间设置了第一转轴41，第一转轴41的一端设有螺帽411，另一端设置有螺纹并在带螺纹的一端套有锁紧螺母412；螺帽411与X轴向偏摆件2之间设有弹性垫片413，将锁紧螺母412旋紧于第一转轴41的过程中，可以使调节支架1与X轴向偏摆件2之间相互紧贴，消除调节支架1与X轴向偏摆件2之间的间隙，这样可以有效的防止X轴向偏摆件2发生X轴轴向的滑移，增加调节的精度。

第一转轴固定组件5a包括用于穿设第一转轴41的轴孔51，调节支架1的侧面开设有与轴孔51连通的螺纹孔，在螺纹孔内设有压紧螺钉54，压紧螺钉54的端面与第一转轴41的轴身抵触，通过两者的相互接触压紧而产生摩擦力，从而限制第一转轴41相对于调节支架1保持静止，减少X轴向偏摆件2转动的时候，锁紧螺母412松开的概率；

在调节支架1上安装有转轴固定支架12，在转轴固定支架12上通过转轴固定组件5b固定了第二转轴42；其包括在转轴固定支架12开设的轴孔51，在轴孔51侧面开设有径向延伸的开槽52，如图1所示，开槽52从转轴固定支架12的侧壁延伸至轴孔51，在转轴固定支架12上设置了锁紧螺钉53，锁紧螺钉53穿设过开槽52的两个侧壁，在旋紧锁紧螺钉53的过程中，使开槽52的两个侧壁相互靠近，完成对第二转轴42的夹紧固定；U形的X轴向偏摆件2的开口13处固定有转轴定位板21，第二转轴42穿设于定位板并与定位板旋转连接；第一转轴41与第二转轴42同轴设置，用于使X轴向偏摆件2精准的绕X轴旋转，完成参考镜6绕X轴方向上的调节。

在U形的X轴向偏摆件2两个侧壁之间设置了Y轴向偏摆件3，Y轴向偏摆件3与X轴向偏摆件2之间通过旋转机构4与X轴向偏摆件2的两个侧壁旋转连接，在Y轴向偏摆件3安装有参考镜6，Y轴向偏摆件3被安装于U形的X轴向偏摆件2的内侧，在Y轴向偏摆件3的侧壁设置了与X轴向偏摆件2连接旋转机构4，通过转轴固定组件5a或转轴固定组件5b固定第一转轴41或第二转轴42，并通过第一转轴41来限制Y轴向偏摆件3沿Y轴轴向的运动，使Y轴向偏摆件3仅做旋转运动。

综上，X轴向偏摆件2仅仅绕X轴做旋转运动，Y轴向偏摆件3也仅仅绕Y轴做偏摆运动，由于两者之间的旋转轴线相互垂直，因此可以控制参考镜6实现各个角度的调节。

调节支架1的设有X轴电机安装座11，在X轴电机座上设置了X轴驱动电机22，X轴驱动电机22为直线往复步进电机，X轴驱动电机22的主轴正对X轴向偏摆件2的侧面，X轴驱动电机22的主轴与第一转轴41、第二转轴42的轴线相互垂直，在X轴驱动电机22的主轴端部设置了套筒23，在套筒23的端部设置了滚动体24，滚动体24与X轴向偏摆件2的侧面抵触；X轴驱动电机22的主轴伸出的时候，可以推动X轴向偏摆件2绕第一转轴41与第二转轴42旋转，完成对参考镜6在X轴方向上的调节；调节支架1与X轴向偏摆件2之间设置了拉簧7，采用拉簧作为复位弹簧，拉簧7一端固定于调节支架1，另一端固定于X轴向偏摆件2，用于保持滚动体24与X轴偏摆的侧面始终保持接触，X轴驱动电机22用于推动X轴向偏摆件2的前进，而拉簧7的作用更在于当X轴驱动电机22主轴缩回之后，使X轴向偏摆件2的复位，使X轴向偏摆件2绕X轴顺时针旋转或者绕X轴逆时针旋转；在X轴驱动电机22在推动X轴向偏摆件2前进的过程中，由于拉簧7带有的弹力，使X轴向偏摆件2与电机主轴始终保持接触，可以消除X轴驱动电机22内所存在的间隙，从而可以减少X轴向驱动电机启动时所产生的震动，同时第一转轴41上的锁紧螺母412旋紧之后也会提供阻力，具有较好的减震效果。

在X轴向偏摆件2的底部安装有Y轴驱动电机31，调节支架1设置了供Y轴驱动电机31活动的开口13，开口13大于Y轴驱动电机31的外轮廓，这样当X轴驱动电机22推动X轴向偏摆件2的时候，Y轴驱动电机31可以随着X轴向偏摆件2同时运动，而不与调节支架1产生干涉，同样的Y轴向偏摆件3与X轴向偏摆件2之间设置拉簧7，用于实现Y轴向偏摆件3的复位，使Y轴偏摆绕Y轴顺时针旋转和逆时针旋转；X轴向偏摆件2的侧面穿设有抵接螺钉32，抵接螺钉32的端面与Y轴驱动电机31的外表面抵设将电机压紧，其中抵接螺钉32未完全旋入，螺杆有部分延伸出螺钉孔，在延伸出的螺杆用于连接拉簧7，使X轴向偏摆件2无需额外安装弹簧安装结构。

X轴向偏摆件2的旋转中心以及Y轴向偏摆件3的旋转中心穿过参考镜6的几何中心，这样X轴驱动电机22与Y轴驱动电机31在运行过程中产生的震动越靠近旋转中心，其振动的幅度越小，因此可以大大的减小因为电机震动给参考镜6带去的影响。

相比于现有技术，发明改进了采用直线往复步进电机来控制参考镜6的调节，将X、Y方向偏摆实现精确的移动定位，X、Y轴上采用轴固定的方式以及旋转轴线穿过参考镜6的几何中心，这样的结构能够降低电机移动时的颤动现象并控制角度的移动方向。该结构能够大大降低参考镜6自动调节结构成本并提升干涉测量的稳定性和准确性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。