一种五自由度的激光反射调整装置的制作方法

本发明涉及光学元件光路调整装置领域，具体是一种五自由度的激光反射调整装置。

背景技术：

激光反射镜是用于调整激光所发射的光路。目前，市场上销售的激光反射装置主要分成两类。第一类，大部分装置采用将反射镜直接安装在简易的反射支架上，再将反射支架固定安装在激光发射装置的底部，通过反射镜调节光路。当反射镜被固定在反射支架上后，反射镜将不能调节角度和位置，应用受到局限。第二类设计则稍微可以调整角度和位置，它由固定底座、支撑架、装有反射镜的活动架和调节活动支架的螺杆、弹簧、螺栓及其他辅助构件构成。其中螺栓固定底座、支撑架和活动支架。使用螺杆和弹簧对活动架进行相对于固定底座的方位调整。这类光学辅助调整装置存在以下缺陷：反射镜沿x轴方向，平移范围只有0-5mm。绕z轴方向，角度的旋转范围只有0-10°。不仅如此，反射镜被固定在活动支架上，沿z轴方向反射镜将不能平移，而且绕x轴、y轴方向，反射镜不能调节旋转角度。此两类装置的自由度都太小，缺乏灵活性，导致调节范围具有很大的局限性。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种五自由度的激光反射调整装置，以解决现有技术激光反射镜光路调整装置存在的自由度小、缺乏灵活性的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种五自由度的激光反射调整装置，其特征在于：包括底座，所述底座顶面立向连接有u形架，u形架的u形开口朝上，u形架的两臂彼此相对的内侧面分别开凿有竖直延伸的燕尾滑槽，两侧燕尾滑槽之间设有反射镜架，所述反射镜架对应于每个燕尾滑槽的侧面分别成型有燕尾榫，燕尾榫分别装配于对应侧的燕尾滑槽中，反射镜架中部开凿有分别前后贯通反射镜架的中心螺纹孔和三个贯通螺纹孔，三个贯通螺纹孔按等边三角形分布于中心螺纹孔周围，且等边三角形的中心与中心螺纹孔的中心重合；

其中中心螺纹孔中同轴螺合安装有调节主轴，调节主轴后端向后穿出反射镜架的中心螺纹孔，调节主轴前端向前穿出反射镜架的中心螺纹孔，且调节主轴前端通过万向节球头自由转动连接反射镜；每个贯通螺纹孔中分别同轴螺合安装有调节螺杆，每个调节螺杆后端分别向后穿出反射镜架对应的贯通螺纹孔，每个调节螺杆前端分别向前穿出反射镜架对应的贯通螺纹孔，且每个调节螺杆前端分别与反射镜后侧面相接触。

所述的一种五自由度的激光反射调整装置，其特征在于：所述底座通过锁紧螺栓立向连接u形架。

所述的一种五自由度的激光反射调整装置，其特征在于：所述调节主轴前端的万向节球头套接有橡胶套，橡胶套前端面通过环氧胶固接反射镜，调节主轴后端螺合安装有调节套。

所述的一种五自由度的激光反射调整装置，其特征在于：所述调节主轴前端和万向节球头之间过渡有小圆柱，所述万向节球头与橡胶套之间为小过盈配合。

所述的一种五自由度的激光反射调整装置，其特征在于：所述反射镜架每侧燕尾榫与u形架对应的侧燕尾滑槽之间为过渡配合。

所述的一种五自由度的激光反射调整装置，其特征在于：所述反射镜架每侧燕尾榫斜面位置分别设置有多个磁块，u形架中每侧燕尾滑槽的斜面位置分别设有磁片，反射镜架每侧燕尾榫装配于对应侧的燕尾滑槽中，燕尾榫斜面的磁块与所在燕尾滑槽对应位置斜面的磁片磁性相吸配合。

所述的一种五自由度的激光反射调整装置，其特征在于：u形架中每侧燕尾滑槽的斜面位置分别开凿有侧燕尾滑槽，用于镶嵌磁片。

所述的一种五自由度的激光反射调整装置，其特征在于：所述磁片与对应的侧燕尾滑槽之间为小过盈配合。

所述的一种五自由度的激光反射调整装置，其特征在于：所述反射镜架每侧燕尾榫的斜面的上下位置分别开凿有凹槽，凹槽有多个，分别用于镶嵌磁块。

所述的一种五自由度的激光反射调整装置，其特征在于：所述磁块与对应的凹槽之间为小过盈配合。

本发明可以实现反射镜沿x轴和z轴平移，以及绕x轴、y轴、z轴旋转。且沿x轴方向，位移的调整范围能够达到0-70mm。沿z轴方向，位移的调整范围能够达到0-225mm。绕x轴、y轴和z轴方向，角度的旋转范围能够达到0°-50°。若所需的工作范围不在上述范围内，本发明还可以通过更换反射镜架，进一步扩大调整范围。

相较于目前的技术，本发明通过磁性吸附的方式，保证了反射镜的调节稳定性。调节主轴和调节螺杆能让反射镜进行大范围的角度调节。因此，本发明极大增加了反射镜的自由度和调节范围，保证了其使用的灵活性和应用的广泛性，减少了反射镜和反射镜架重新调整的频率，进而为工作提供最佳的反射角度。

附图说明

图1为本发明结构立体示意图。

图2为本发明结构侧视示意图，其中：

图a是整体侧视图，图b是反射镜架部分局部放大侧视图。

图3为本发明结构俯视示意图。

图4为本发明反射镜架、调节螺杆和调节主轴部分的结构示意图，其中：

图a为反射镜架、调节螺杆和调节主轴部分的结构立体示意图，图b为反射镜架、调节螺杆和调节主轴部分的结构后向视图。

图5为本发明u形架中燕尾滑槽和磁片部分的结构俯视图，其中：

图a为u形架中燕尾滑槽和磁片整体结构俯视图，图b为u形架中单侧燕尾滑槽和磁片局部放大图。

图6为本发明反射镜架和磁块部分的结构示意图，其中：

图a为结构立体图，图b为结构俯视图。

图7为本发明底座和u形架部分的结构示意图，其中：

图a为单侧螺栓连接局部放大图，图b为整体螺栓连接示意图。

图中标号说明：1-l形底座、2-锁紧螺栓、3-u形架、4-反射镜架、5-调节主轴、6-调节套、7-橡胶套、8-反射镜、9-调节螺杆、10-垫片、11-磁片、12-磁块、13-万向节球头、14-燕尾滑槽、15-侧燕尾滑槽、16-燕尾榫。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

参阅图1、图2、图3和图4，一种五自由度激光反射镜调整装置，包括l形底座1，l形底座1上连接有u形架3，u形架3的u形开口朝上。u形架3的两臂彼此相对的一面为内侧面，内侧面分别开凿有竖直延伸的燕尾滑槽14。u形架3中位于两侧燕尾滑槽14之间设有反射镜架4，反射镜架4为l型，反射镜架4的l型水平部对应于每侧燕尾滑槽14的一面分别成型有燕尾榫16，反射镜架4每侧的燕尾榫16分别装配于u形架3中对应侧的燕尾滑槽14中，且反射镜架4每侧燕尾榫16与u形架3对应侧燕尾滑槽14之间过渡配合。

反射镜架4的l型竖直部后开凿有前后贯通反射镜架4的l型竖直部的中心螺纹孔，以及三个分别前后贯通反射镜架4的l型竖直部的贯通螺纹孔，三个贯穿螺纹孔的圆心位于以中心螺纹孔圆心为形心的等边三角形的三个顶点上。中心螺纹孔中螺合装配有调节主轴5，每个贯通螺纹孔中分别螺合装配有调节螺杆9。

调节主轴5的后端从反射镜架4的中心螺纹孔后端孔口穿出，且调节主轴5的后端螺合安装有调节套6。调节主轴5的前端从反射镜架4的中心螺纹孔前端孔口，且调节主轴5的前端连接有万向节球头13，万向节球头13套接有橡胶套7，橡胶套7的前端面与反射镜8的后侧面固接。

调节螺杆9的后端从反射镜架4的对应贯通螺纹孔后端孔口穿出，调节螺杆9的前端从反射镜架4的对应贯通螺纹孔前端孔口穿出，且调节螺杆9的前端与反射镜8的后侧面相接触。

调节主轴5前端与万向节球头13之间过渡有直径为8mm、长度为3mm的小圆柱，且调节主轴5的万向节球头13套设在橡胶套7内。橡胶套7前端面与反射镜8的后端面通过环氧胶固结。首先，通过移动反射镜架4，使其在燕尾滑槽14内沿z轴方向平移，从而实现反射镜8在z轴方向的平移运动。其次，通过旋转其中的一根调节螺杆，该调节螺杆沿x轴方向发生进给运动，同时与反射镜8固结的橡胶套7贴合万向节球头13相对转动，从而推动反射镜8的角度发生偏转。同理，也可旋转另外两根调节螺杆。同时旋转3根调节螺杆9就能实现反射镜8在半球面内的角度调整。最后，通过旋转调节套6带动调节主轴5，调节主轴5沿x轴方向发生进给运动，从而实现反射镜8在x轴方向的平移运动。若所需的工作范围不在上述范围内，本装置还可以通过更换反射镜架4，以此扩大角度和位移的调整范围。

请参阅图5和图6，u形架3中每侧燕尾滑槽14的斜面位置分别开凿有侧燕尾滑槽15，侧燕尾滑槽15内镶嵌有磁片11，磁片11与对应的侧燕尾滑槽15之间小过盈配合。反射镜架4每侧燕尾榫16的斜面位置分别开凿有8个凹槽，每个凹槽内分别镶嵌有磁块12，磁块12与对应的凹槽之间小过盈配合。反射镜架4每侧燕尾榫16装配于对应侧的燕尾滑槽14中，燕尾榫16斜面的磁块12与所在燕尾滑槽14对应位置斜面的磁片11磁性相吸配合。磁片11和磁块12分别镶嵌在u形架3的侧燕尾滑槽f和反射镜架4的凹槽内。使得磁片11和u形架3及磁块12和反射镜架4结合成一体。并且磁片11和磁块12的磁性相反，磁力较强。磁片和磁块的吸附作用保证了发射镜架4在燕尾滑槽14内，沿z轴方向能保持原有的位置不移动。进而有效提高反射镜8位移和角度调节的准确度以及调节效率，降低调节难度。

参阅图7，l形底座1中开凿有两个对称的轴向分别竖直的连接螺纹孔，u形架3呈u形开口向上并设于l形底座1上，u形架3底部对应每个连接螺纹孔位置分别设有螺纹盲孔，连接螺纹孔和对应位置的螺纹盲孔中螺入有锁紧螺栓2，通过锁紧螺栓2将l形底座1与u形架3固定连接。

l形底座1中的连接螺纹孔下端处开凿有直径为25mm、深度为10mm的内孔。l形底座1连接螺纹孔下端的两个内孔与两根锁紧螺栓2之间分别套设有两个小垫片10，小垫片10有效保护锁紧螺栓2和l形底座1的接触面不受损伤。使得反射镜8在确定角度和位移后，很难因外界的干扰而导致l形底座1和u形架3之间相对转动或移动。进而有效保证反射镜8，即使在震动的情况下，不会发生移位或偏转，提高结构稳定性。

本发明中，反射镜8的最大调节范围为：沿x轴方向，位移的调整范围为0-70mm。沿z轴方向，位移的调整范围为0-225mm。绕x轴、y轴和z轴方向，角度的旋转范围为0°-50°。若所需的工作范围不在上述范围内，本发明还可以通过更换反射镜架，来扩大角度和位移的调整范围。相较于目前的技术，本发明通过磁铁吸附的方式，保证了反射镜确定合适位置后不会发生移动。调节主轴和调节螺杆能让反射镜进行大范围的角度调节，为工作提供最佳的反射角度。本装置极大增加了反射镜8的自由度和调节范围，且本发明无弹簧、无钢珠，整个结构稳定性相较于现有技术更好，保证了其使用的灵活性和应用的广泛性，减少反射镜和反射镜架重新调整的频率，进而提高使用效果，降低工作量。

本发明所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中的工程技术人员对本发明的技术方案做出各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围之内。本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。