一種用于激光陀螺合光裝配的合光棱鏡并聯(lián)微動(dòng)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于激光陀螺合光裝配的合光棱鏡并聯(lián)微動(dòng)裝置。它包括一個(gè)光學(xué)平臺、一個(gè)合光棱鏡并聯(lián)微動(dòng)平臺及激光陀螺合光裝配中待裝配光學(xué)元件。本發(fā)明采用壓電陶瓷和直線驅(qū)動(dòng)桿聯(lián)合控制的方法建立的合光棱鏡調(diào)整機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)輸出軌跡靈活、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、可操作性好、定位精度高，有助于提高合光棱鏡的角度、位置調(diào)整精度，進(jìn)而提高激光陀螺合光裝配的質(zhì)量和效率。
【專利說明】一種用于激光陀螺合光裝配的合光棱鏡并聯(lián)微動(dòng)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光陀螺合光領(lǐng)域，特別是一種用于激光陀螺合光裝配的合光棱鏡并聯(lián)微動(dòng)裝置。
技術(shù)背景
[0002]激光陀螺具有快速反應(yīng)能力強(qiáng)、動(dòng)態(tài)測量范圍寬、線性度好、動(dòng)態(tài)誤差小、高精度、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中。激光陀螺的合光是指在激光陀螺的制造過程中精確調(diào)整合光棱鏡及光電管的位置，使得諧振腔體內(nèi)運(yùn)行的激光束輸出時(shí)產(chǎn)生干涉，準(zhǔn)確得到對應(yīng)于陀螺角速度的頻差信息。合光棱鏡的調(diào)整是激光陀螺合光的重要組成部分，目前國內(nèi)激光陀螺的合光裝配中的合光棱鏡調(diào)整工藝主要采用人工操作方式，由于受到操作人員的經(jīng)驗(yàn)、技巧等諸多因素的影響，人工調(diào)整合光棱鏡的質(zhì)量和效率已無法滿足激光陀螺生產(chǎn)的需要。
[0003]并聯(lián)機(jī)構(gòu)是一種動(dòng)平臺和定平臺通過至少兩個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)鏈相連接，有兩個(gè)或兩個(gè)以上自由度，具有精度高、結(jié)構(gòu)緊湊、剛度高、無誤差累積等優(yōu)點(diǎn)，在運(yùn)動(dòng)模擬器、并聯(lián)機(jī)床、微操作機(jī)器人等方面取得了較好的應(yīng)用。微動(dòng)機(jī)構(gòu)一般采用壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)的柔性鉸鏈機(jī)構(gòu)，兼具壓電陶瓷位移分辨率高、響應(yīng)速度快等特點(diǎn)和柔性鉸鏈無機(jī)械摩擦、無需潤滑、靈敏度高等特點(diǎn)。鑒于并聯(lián)機(jī)構(gòu)及微動(dòng)機(jī)構(gòu)的上述特點(diǎn)，本發(fā)明即采用并聯(lián)微動(dòng)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)合光棱鏡位置和姿態(tài)的精確調(diào)整。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有的人工操作的合光棱鏡調(diào)整工藝中存在的問題而提供一種基于并聯(lián)微動(dòng)機(jī)構(gòu)的合光棱鏡調(diào)整裝置，運(yùn)動(dòng)輸出軌跡靈活、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、動(dòng)力學(xué)性能好、結(jié)構(gòu)簡單緊湊、剛性強(qiáng)、精度高，有助于提高激光陀螺合光裝配的質(zhì)量和效率。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的思路如下:
考慮機(jī)械結(jié)構(gòu)完成合光裝配的方便性，諧振腔體應(yīng)豎直放置，即裝配合光棱鏡的平面反射鏡與水平面平行。而為完成合光任務(wù)，合光棱鏡需在平面反射鏡所在平面內(nèi)進(jìn)行X、Y向移動(dòng)及繞Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)，為適應(yīng)不同尺寸的諧振腔體和不同合光棱鏡裝配，還需Z向的上下平移運(yùn)動(dòng)，因此，本發(fā)明采用豎直升降臺和合光棱鏡并聯(lián)微動(dòng)平臺相結(jié)合，用以實(shí)現(xiàn)合光棱鏡的運(yùn)動(dòng)；除此之外，在合光棱鏡的調(diào)整過程中，需要保持振動(dòng)，本發(fā)明采用片彈簧作為運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌，避免合光棱鏡與微動(dòng)平臺的剛性接觸，以保證在合光棱鏡調(diào)整過程中，保持振動(dòng)狀態(tài)。
[0006]基于以上思路，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種用于激光陀螺合光裝配的合光棱鏡并聯(lián)微動(dòng)裝置，包括一個(gè)光學(xué)平臺、一個(gè)合光棱鏡并聯(lián)微動(dòng)平臺及激光陀螺合光裝配中待裝配光學(xué)元件，所述合光棱鏡并聯(lián)微動(dòng)平臺及激光陀螺合光裝配中待裝配光學(xué)元件放置在光學(xué)平臺中間，合光棱鏡并聯(lián)微動(dòng)平臺通過螺釘固定在光學(xué)平臺上，激光陀螺合光裝配中待裝配光學(xué)元件通過一個(gè)轉(zhuǎn)接板連接在光學(xué)平臺上；所述合光棱鏡并聯(lián)微動(dòng)平臺內(nèi)有四個(gè)直線驅(qū)動(dòng)桿驅(qū)動(dòng)激光陀螺合光裝配中待裝配光學(xué)元件中的合光棱鏡沿豎直方向宏平動(dòng)，合光棱鏡并聯(lián)微動(dòng)平臺有四個(gè)壓電陶瓷經(jīng)一個(gè)合光棱鏡夾持機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)合光棱鏡沿直角坐標(biāo)三個(gè)方向的微平移運(yùn)動(dòng)和繞豎直方向的微旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)合光棱鏡的位置和角度調(diào)整。
[0007]所述合光棱鏡并聯(lián)微動(dòng)平臺包括一個(gè)底板、一個(gè)豎直升降臺、四個(gè)并聯(lián)支鏈和一個(gè)合光棱鏡夾持機(jī)構(gòu)，所述底板固定在光學(xué)平臺上，豎直升降臺固定在底板上方，并聯(lián)支鏈的一端焊接在豎直升降臺上，并聯(lián)支鏈的另一端與合光棱鏡夾持機(jī)構(gòu)焊接，四個(gè)并聯(lián)支鏈對稱布置在豎直升降臺和合光棱鏡夾持機(jī)構(gòu)之間。
[0008]所述并聯(lián)支鏈包括一個(gè)第一柔性虎克鉸鏈、壓電陶瓷和第二柔性虎克鉸鏈，所述壓電陶瓷一端通過第一柔性虎克鉸鏈與豎直升降臺相連接，壓電陶瓷另一端通過第二柔性虎克鉸鏈與合光棱鏡夾持機(jī)構(gòu)相連接。
[0009]所述合光棱鏡夾持機(jī)構(gòu)包括一個(gè)合光棱鏡調(diào)整動(dòng)平臺、一個(gè)合光棱鏡調(diào)整框架、八個(gè)片彈簧及一個(gè)調(diào)整螺釘，所述合光棱鏡調(diào)整框架放置在合光棱鏡調(diào)整動(dòng)平臺正中間，合光棱鏡調(diào)整框架通過八個(gè)片彈簧與合光棱鏡調(diào)整動(dòng)平臺相連接，所述片彈簧對稱分布在合光棱鏡調(diào)整框架和合光棱鏡調(diào)整動(dòng)平臺之間，所述調(diào)整螺釘安裝在合光棱鏡調(diào)整框架一側(cè)。
[0010]所述的激光陀螺合光裝配中待裝配光學(xué)元件由諧振腔體、平面鏡、合光棱鏡組成，所述的平面鏡水平放置在諧振腔體激光束出射口，合光棱鏡水平放置在平面鏡上，處于自由光膠狀態(tài)而由合光棱鏡夾持機(jī)構(gòu)夾持驅(qū)動(dòng)調(diào)整位置和角度。
[0011]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著技術(shù)進(jìn)步:機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)輸出軌跡靈活、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、動(dòng)力學(xué)性能好、結(jié)構(gòu)簡單緊湊、剛性強(qiáng)、精度高、無誤差累積、無需潤滑，有助于提高合光棱鏡的角度、位置調(diào)整精度，進(jìn)而提高激光陀螺合光裝配的質(zhì)量和效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明所述一種用于激光陀螺合光裝配的合光棱鏡并聯(lián)微動(dòng)裝置的機(jī)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)示意圖
圖2為本發(fā)明所述一種用于激光陀螺合光裝配的合光棱鏡并聯(lián)微動(dòng)裝置的待裝配的光學(xué)元器件示意圖
圖3為本發(fā)明所述一種用于激光陀螺合光裝配的合光棱鏡并聯(lián)微動(dòng)裝置的合光棱鏡并聯(lián)微動(dòng)平臺結(jié)構(gòu)示意圖
圖4為本發(fā)明所述一種用于激光陀螺合光裝配的合光棱鏡并聯(lián)微動(dòng)裝置的并聯(lián)支鏈結(jié)構(gòu)示意圖
圖5為本發(fā)明所述一種用于激光陀螺合光裝配的合光棱鏡并聯(lián)微動(dòng)裝置的合光棱鏡夾持機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖
圖6為本發(fā)明所述一種用于激光陀螺合光裝配的合光棱鏡并聯(lián)微動(dòng)裝置的第一工作狀態(tài)示意圖
圖7為本發(fā)明所述一種用于激光陀螺合光裝配的合光棱鏡并聯(lián)微動(dòng)裝置的第二工作狀態(tài)示意圖圖8為本發(fā)明所述一種用于激光陀螺合光裝配的合光棱鏡并聯(lián)微動(dòng)裝置的第三工作狀態(tài)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖及優(yōu)選實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明。
[0014]實(shí)施例一:
對照圖1、2、3、4、5、6、7、8,本用于激光陀螺合光裝配的合光棱鏡并聯(lián)微動(dòng)裝置，包括一個(gè)光學(xué)平臺(I)、一個(gè)合光棱鏡并聯(lián)微動(dòng)平臺(2)及激光陀螺合光裝配中待裝配光學(xué)元件(3 )。所述合光棱鏡并聯(lián)微動(dòng)平臺(2 )及激光陀螺合光裝配中待裝配光學(xué)元件(3 )放置在光學(xué)平臺(I)中間，合光棱鏡并聯(lián)微動(dòng)平臺(2)通過螺釘固定在光學(xué)平臺(I)上，激光陀螺合光裝配中待裝配光學(xué)元件(3)通過一個(gè)轉(zhuǎn)接板(4)連接在光學(xué)平臺(I)上；所述合光棱鏡并聯(lián)微動(dòng)平臺(2)內(nèi)有四個(gè)直線驅(qū)動(dòng)桿(20)驅(qū)動(dòng)激光陀螺合光裝配中待裝配光學(xué)元件(3)中的合光棱鏡(7)沿豎直方向宏平動(dòng)，合光棱鏡并聯(lián)微動(dòng)平臺(2)有四個(gè)壓電陶瓷(14)經(jīng)一個(gè)合光棱鏡夾持機(jī)構(gòu)(12)驅(qū)動(dòng)合光棱鏡(7)沿直角坐標(biāo)三個(gè)方向的微平移運(yùn)動(dòng)和繞豎直方向的微旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)合光棱鏡(7 )的位置和角度調(diào)整。
[0015]實(shí)施例二:本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同，特別之處如下:
對照圖1、2、3，所述合光棱鏡并聯(lián)微動(dòng)平臺(2)包括一個(gè)底板(9)、一個(gè)豎直升降臺
(10)、四個(gè)并聯(lián)支鏈(11)和一個(gè)合光棱鏡夾持機(jī)構(gòu)(12)，所述底板(9)固定在光學(xué)平臺(I)上，豎直升降臺(10)固定在底板(9)上方，并聯(lián)支鏈(11)的一端焊接在豎直升降臺(10)上，并聯(lián)支鏈(11)的另一端與合光棱鏡夾持機(jī)構(gòu)(12)焊接，四個(gè)并聯(lián)支鏈(11)對稱布置在豎直升降臺(10)和合光棱鏡夾持機(jī)構(gòu)(12)之間。
[0016]對照圖1、2、3、4，所述并聯(lián)支鏈(11)包括一個(gè)第一柔性虎克鉸鏈(13)、壓電陶瓷
(14)和第二柔性虎克鉸鏈(15)，所述壓電陶瓷(14) 一端通過第一柔性虎克鉸鏈(13)與豎直升降臺(10)相連接，壓電陶瓷(14)另一端通過第二柔性虎克鉸鏈(15)與合光棱鏡夾持機(jī)構(gòu)(12)相連接。通過壓電陶瓷(14)驅(qū)動(dòng)，使機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)繞三移動(dòng)一轉(zhuǎn)動(dòng)的微運(yùn)動(dòng)。
[0017]對照圖1、2、3、4、5，所述合光棱鏡夾持機(jī)構(gòu)(12)包括一個(gè)合光棱鏡調(diào)整動(dòng)平臺
(16)、一個(gè)合光棱鏡調(diào)整框架(17)、八個(gè)片彈簧(19)及一個(gè)調(diào)整螺釘(18)，所述合光棱鏡調(diào)整框架(17)放置在合光棱鏡調(diào)整動(dòng)平臺(16)正中間，合光棱鏡調(diào)整框架(17)通過八個(gè)片彈簧(19)與合光棱鏡調(diào)整動(dòng)平臺(16)相連接，所述片彈簧(19)對稱分布在合光棱鏡調(diào)整框架(17)和合光棱鏡調(diào)整動(dòng)平臺(16)之間，所述調(diào)整螺釘(18)安裝在合光棱鏡調(diào)整框架(17)—側(cè)。
[0018]實(shí)施例三:本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同，特別之處如下:
對照圖1、2，所述的激光陀螺合光裝配中待裝配光學(xué)元件(3)由諧振腔體(5)、平面鏡
(6)、合光棱鏡(7)組成，所述的平面鏡(6)水平放置在諧振腔體(5)激光束出射口，合光棱鏡(7 )水平放置在平面鏡(6 )上，處于自由光膠狀態(tài)。通過機(jī)構(gòu)的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對合光棱鏡(7 )的操作，使出射的順時(shí)針和逆時(shí)針兩束光的光斑重合。
[0019]對照圖6，合光棱鏡(7 )在空間中的繞Z軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
[0020]對照圖7，合光棱鏡(7 )在空間中的沿X軸的平移運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
[0021 ] 對照圖7，合光棱鏡(7 )在空間中的沿Y軸的平移運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于激光陀螺合光裝配的合光棱鏡并聯(lián)微動(dòng)裝置，包括一個(gè)光學(xué)平臺(I)、一個(gè)合光棱鏡并聯(lián)微動(dòng)平臺(2)及激光陀螺合光裝配中待裝配光學(xué)元件(3)，其特征在于:所述合光棱鏡并聯(lián)微動(dòng)平臺(2)及激光陀螺合光裝配中待裝配光學(xué)元件(3)放置在光學(xué)平臺(I)中間，合光棱鏡并聯(lián)微動(dòng)平臺(2)通過螺釘固定在光學(xué)平臺(I)上，激光陀螺合光裝配中待裝配光學(xué)元件(3)通過一個(gè)轉(zhuǎn)接板(4)連接在光學(xué)平臺(I)上；所述合光棱鏡并聯(lián)微動(dòng)平臺(2)內(nèi)有四個(gè)直線驅(qū)動(dòng)桿(20)驅(qū)動(dòng)激光陀螺合光裝配中待裝配光學(xué)元件(3)中的合光棱鏡(7)沿豎直方向宏平動(dòng)，合光棱鏡并聯(lián)微動(dòng)平臺(2)有四個(gè)壓電陶瓷(14)經(jīng)一個(gè)合光棱鏡夾持機(jī)構(gòu)(12 )驅(qū)動(dòng)合光棱鏡(7 )沿直角坐標(biāo)三個(gè)方向的微平移運(yùn)動(dòng)和繞豎直方向的微旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)合光棱鏡(7)的位置和角度調(diào)整。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于激光陀螺合光裝配的合光棱鏡并聯(lián)微動(dòng)裝置，其特征在于:所述合光棱鏡并聯(lián)微動(dòng)平臺(2)包括一個(gè)底板(9)、一個(gè)豎直升降臺(10)、四個(gè)并聯(lián)支鏈(11)和一個(gè)合光棱鏡夾持機(jī)構(gòu)(12 )，所述底板(9 )固定在光學(xué)平臺(I)上，豎直升降臺(10)固定在底板(9)上方，并聯(lián)支鏈(11)的一端焊接在豎直升降臺(10)上，并聯(lián)支鏈(II)的另一端與合光棱鏡夾持機(jī)構(gòu)(12)焊接，四個(gè)并聯(lián)支鏈(11)對稱布置在豎直升降臺(10)和合光棱鏡夾持機(jī)構(gòu)(12)之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于激光陀螺合光裝配的合光棱鏡并聯(lián)微動(dòng)裝置，其特征在于: 所述并聯(lián)支鏈(11)包括一個(gè)第一柔性虎克鉸鏈(13)、壓電陶瓷(14)和第二柔性虎克鉸鏈(15)，所述壓電陶瓷(14)一端通過第一柔性虎克鉸鏈(13)與豎直升降臺(10)相連接，壓電陶瓷(14)另一端通過第二柔性虎克鉸鏈(15)與合光棱鏡夾持機(jī)構(gòu)(12)相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種用于激光陀螺合光裝配的合光棱鏡并聯(lián)微動(dòng)裝置，其特征在于:所述合光棱鏡夾持機(jī)構(gòu)(12)包括一個(gè)合光棱鏡調(diào)整動(dòng)平臺(16)、一個(gè)合光棱鏡調(diào)整框架(17)、八個(gè)片彈簧(19)及一個(gè)調(diào)整螺釘(18)，所述合光棱鏡調(diào)整框架(17)放置在合光棱鏡調(diào)整動(dòng)平臺(16)中間，合光棱鏡調(diào)整框架(17)通過八個(gè)片彈簧(19)與合光棱鏡調(diào)整動(dòng)平臺(16)相連接，所述片彈簧(19)對稱分布在合光棱鏡調(diào)整框架(17)和合光棱鏡調(diào)整動(dòng)平臺(16)之間，所述調(diào)整螺釘(18)安裝在合光棱鏡調(diào)整框架(17) 一側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于激光陀螺合光裝配的合光棱鏡并聯(lián)微動(dòng)裝置，其特征在于:所述的激光陀螺合光裝配中待裝配光學(xué)元件(3)由諧振腔體(5)、平面鏡(6)、合光棱鏡(7 )組成，所述的平面鏡(6 )水平放置在諧振腔體(5 )激光束出射口，合光棱鏡(7 )水平放置在平面鏡(6)上，處于自由光膠狀態(tài)而由合光棱鏡夾持機(jī)構(gòu)(12)夾持驅(qū)動(dòng)調(diào)整位置和角度。
【文檔編號】G02B7/18GK104280857SQ201410444626
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月3日
【發(fā)明者】馬立, 周輔君, 金寧博, 高海洲, 侍業(yè), 榮偉彬, 孫立寧 申請人:上海大學(xué)