一种多方位镜片自动调整装置的制作方法

本发明属于光电探测领域，具体涉及一种多方位镜片自动调整装置。

背景技术：

在光电探测领域中，对于不同的目标对象，为获得较高的成像质量和较高的跟踪精度，常常需要在工作过程中调整光学系统中某些镜片的角度和镜片之间的距离。

目前，光电探测领域光学系统中常用的镜片调整方式主要有：1)垫片调整。即在初始安装调试过程中，根据确定的参数通过调整垫片的厚度来调整镜片的角度和间距，调整完成后不再变动，这种方式属于一次性调整。在工作过程中，光学系统由于受环境和振动等的影响而失调时，需要停机检查然后再对镜片进行调整。这种调整方式工作量大，且调整精度不高。2)机械调整。即通过手动调整机械机构调整镜片的角度和间距。这种调整方式虽能提高调整效率和调整精度，但在光学系统工作时仍不能对其进行实时调整。

除此之外，还有一些单自由度镜片自动调整装置，但只能满足单一方位的调整要求，对于需要多方位调整镜片时，其应用受到限制。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种多方位镜片自动调整装置，以实现镜片角度和间距的实时调整。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种多方位镜片自动调整装置，该装置包括：传动机构、电机、主弹性元件、镜片座、主运动杆、副运动杆、反馈元件、副弹性元件和控制器；所述主运动杆上安装传动机构和电机，由传动机构控制主运动杆轴向方向上的运动；所述主运动杆上端设置球头，镜片座下端设置与球头配合的球槽；所述电机的静止部分上均布设置主弹性元件，所述主弹性元件的另一端均布设置在镜片座的下端，消除镜片座和主运动杆的间隙；所述副弹性元件设置在电机的转动部分上，支撑副运动杆，消除副运动杆与镜片座之间的间隙；所述副运动杆的球头在镜片座下的螺旋线槽内运动，根据螺旋线槽的深度变化调整主运动杆的主轴与镜片光轴的夹角；所述镜片座上设置反馈元件，由控制器控制传动机构、电机和反馈元件；

当被测镜片放置在所述镜片座时，由控制器控制传动机构调整主运动杆的伸缩量，伸缩量的大小控制在主弹性元件的极限值范围内；由控制器控制电机旋转，由副运动杆在镜片座下螺旋线槽的位置确定镜片的光轴与主运动杆的主轴产生一定的夹角，反馈元件测量到镜片的位置信息后反馈至控制器中，控制器根据反馈信息来控制镜片的位置。

本发明的有益效果是：本发明可以实现被测镜片的角位移，还可以实现镜片的直线位移，并通过反馈元件和控制器对镜片进行实时控制，实现了光学系统中镜片的多方位实时调整。

附图说明

图1是多方位镜片自动调整装置的结构示意图；

图2是多方位镜片自动调整装置转动一定角度时的位置示意图。

图中：1、传动机构，2、定子、3、转子，4、套筒，5、主弹性元件，6、镜片座，7、镜片，8、主运动杆，9、副运动杆，10、反馈元件，11、副弹性元件和12、控制器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，一种多方位镜片自动调整装置，包括传动机构1、定子2、转子3、套筒4、主弹性元件5、镜片座6、镜片7、主运动杆8、副运动杆9、反馈元件10、副弹性元件11和控制器12。

定子2和转子3为电机的两部分；套筒4采用轴承钢镶嵌在转子3内，与转子3同轴，且随转子3转动；

镜片座6为高精度平台，其上加工有螺旋线槽、球槽和安装孔等。主运动杆8上设置的球头端安装在镜片座6上的球槽内，与镜片座6形成球面副，镜片座6可通过球面副转动以形成角位移；主运动杆8穿过套筒4，与套筒4形成移动副；主运动杆8的另一端与传动机构1连接，传动机构1带动主运动杆8通过与套筒4之间的移动副实现只沿Z轴方向直线位移，而不发生转动；副运动杆9的球头端安装在镜片座6上的螺旋线槽内，与镜片座6形成移动副和转动副，副运动杆9既可以在螺旋线槽内移动，还可以与镜片座6形成相对转动；副运动杆9的另一端通过副弹性元件11与转子3连接，与转子3的偏心槽形成移动副。当主运动杆8沿Z轴移动时，副运动杆9在副弹性元件11的弹性力作用下同时沿Z轴移动。被测镜片7通过螺钉安装在镜片座6上，随镜片座6一起运动。套筒4镶嵌在转子3上，与转子3一起转动。定子2和传动机构1固定在同一基座上。主弹性元件5分别与镜片座6和定子2相连，并沿镜片座6和定子2的周向均匀分布，主弹性元件5至少为6组，一方面消除运动副之间的间隙，另一方面防止镜片座6绕Z轴转动。反馈元件10采用高分辨率的位移传感器，固定在镜片座6上，用以反馈镜片7的位移参数。控制器12根据反馈元件10的反馈数据分别控制转子3和传动机构1的运动以实现镜片7的多方位调整。

本发明装置需在工作前进行标定，即完成镜片7与光学系统其他光学元件之间的初始安装调试后，利用反馈元件10记录初始位置，并以此为基准。光学系统工作时，反馈元件10将镜片7与光学系统其他元件之间的实时位移参数反馈给控制器12。当需要镜片7产生角位移时，控制器12控制转子3转动，转子3转动时带动副运动杆9在镜片座6的螺旋线槽内转动，由于螺旋线槽深度的变化，副运动杆9转到螺旋线槽的不同位置时，可使镜片座6通过与主运动杆8之间的球面副转动，从而实现镜片7不同角度的调整。当需要镜片7沿Z轴移动时，控制器12控制传动机构1工作，使主运动杆8沿Z轴移动，从而实现镜片7的直线位移。同时，副运动杆9在副弹性元件11的弹性力作用下也产生相应的直线移动，保证与镜片座6始终无缝隙接触。主弹性元件5和副弹性元件11的作用主要是消除运动副之间的间隙。除此之外，在转子3带动副运动杆9转动时，主弹性元件5还可阻止镜片座6绕Z轴旋转。主弹性元件5采用6组，其中3组用以消除主运动杆8和副运动杆9与镜片座6之间所形成的运动副之间的间隙，另外3组用以防止镜片座6绕主运动杆8的轴线(Z轴)旋转。

主运动杆8的球头为圆形或者为不规则曲面，当要求被测镜片7与水平面的夹角较小时，可以不使用副运动杆9和副弹性元件11，通过主运动杆8的不规则曲面的球头旋转，实现被测镜片7夹角的微调；当要求被测镜片7与水平面的夹角较大时，可以启用副运动杆9和副弹性元件11，实现被测镜片7夹角的调整。