同步轉(zhuǎn)角儀的制作方法
【專利摘要】一種同步轉(zhuǎn)角儀，其特征在于由雙橢圓規(guī)機(jī)構(gòu)和平行四邊形機(jī)構(gòu)組合構(gòu)成，包括基座、第一直線滑動(dòng)模塊、第二直線滑動(dòng)模塊、第三直線滑動(dòng)模塊、第一雙橢圓規(guī)機(jī)構(gòu)、第二雙橢圓規(guī)機(jī)構(gòu)、發(fā)射源、接收器和驅(qū)動(dòng)模塊。該轉(zhuǎn)角儀適用于兩組光學(xué)元器件繞共同軸同步反向旋轉(zhuǎn)，且共同旋轉(zhuǎn)軸的軸向沒有任何裝置的轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝調(diào)方便、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】同步轉(zhuǎn)角儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種同步轉(zhuǎn)角儀，特別是一種兩組光學(xué)元器件繞共同軸同步反向旋轉(zhuǎn)且其共同旋轉(zhuǎn)軸軸向沒有任何裝置的同步轉(zhuǎn)角儀。適用于光譜成像橢圓偏振儀的自動(dòng)轉(zhuǎn)角儀、X射線衍射儀的轉(zhuǎn)臺(tái)、動(dòng)態(tài)反射光譜分析儀以及變角度反射光譜分析儀的轉(zhuǎn)臺(tái)等。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，各種高精密的測(cè)試分析儀器不斷涌現(xiàn)，如光譜成像橢圓偏振儀、布魯斯特角顯微鏡、變角度紫外/遠(yuǎn)紅外反射光譜分析儀、X射線衍射儀等。在結(jié)構(gòu)上，這些儀器有一個(gè)共同點(diǎn):均由發(fā)射源發(fā)出的一束光，以不同的入射角入射到被測(cè)物體表面，經(jīng)被測(cè)物體表面反射后由探測(cè)器接收并分析得到被測(cè)物體表面的特征信息。因此需要一個(gè)轉(zhuǎn)角儀驅(qū)動(dòng)發(fā)射源與接收器同時(shí)繞樣品的被測(cè)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0003]上海三科儀器有限公司生產(chǎn)的自動(dòng)測(cè)厚儀以及橢圓偏振分析儀的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)角儀可以實(shí)現(xiàn)發(fā)射源與接收器繞共同轉(zhuǎn)軸反向轉(zhuǎn)動(dòng)，并保持被測(cè)樣品不動(dòng)，但是該轉(zhuǎn)角儀在共同轉(zhuǎn)動(dòng)軸的軸向有軸承，極大的限制了儀器的應(yīng)用范圍。通過聯(lián)機(jī)檢索，在國內(nèi)沒有相關(guān)的專利。
[0004]德國Accurion公司生產(chǎn)的光譜成像橢圓偏振儀、布魯斯特角顯微鏡、變角度紫外/遠(yuǎn)紅外反射光譜分析儀均是應(yīng)用于同一種轉(zhuǎn)角儀，并且申請(qǐng)了專利在先技術(shù)[I](DE10139645A1)。該專利描述的測(cè)角儀可以保證在被測(cè)樣品不動(dòng)的情況下，實(shí)現(xiàn)發(fā)射源與接收器繞共同轉(zhuǎn)軸反向轉(zhuǎn)動(dòng)，并且其共同轉(zhuǎn)動(dòng)軸的軸向沒有任何裝置。但是將該機(jī)構(gòu)應(yīng)用于高精度的測(cè)量?jī)x器對(duì)裝調(diào)精度與計(jì)量系統(tǒng)的要求很高。
[0005]在先技術(shù)[2] (US7852983B2)描述了一種應(yīng)用于X射線衍射儀的轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)。該轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)發(fā)射源與接收器繞共同轉(zhuǎn)軸反向轉(zhuǎn)動(dòng)，但是該轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)在驅(qū)動(dòng)發(fā)射源與接收器的同時(shí)，被測(cè)點(diǎn)也隨著上下移動(dòng)，這樣大大降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。并且在共同轉(zhuǎn)動(dòng)軸的軸向有絲桿和滑塊，因此無法測(cè)量大的生物樣品，限制了測(cè)量?jī)x器的應(yīng)用范圍。
[0006]在先技術(shù)[3](JP11014566A)和在先技術(shù)[4] (W02005015187A1)各描述了一種轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)。該轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)可以保證被測(cè)樣品不動(dòng)的情況下，實(shí)現(xiàn)發(fā)射源與接收器繞共同轉(zhuǎn)軸反向轉(zhuǎn)動(dòng)，但其共同轉(zhuǎn)動(dòng)軸的軸向有機(jī)械裝置，同樣也限制了其應(yīng)用范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是針對(duì)上述在先技術(shù)的不足，提供一種同步轉(zhuǎn)角儀，該轉(zhuǎn)角儀適用于兩組光學(xué)元器件繞共同軸同步反向旋轉(zhuǎn)，且共同旋轉(zhuǎn)軸的軸向沒有任何裝置的轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝調(diào)方便、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下:
[0009]一種同步轉(zhuǎn)角儀，其特征在于由雙橢圓規(guī)機(jī)構(gòu)和平行四邊形機(jī)構(gòu)組合構(gòu)成，包括基座、第一直線滑動(dòng)模塊、第二直線滑動(dòng)模塊、第三直線滑動(dòng)模塊、第一雙橢圓規(guī)機(jī)構(gòu)、第二雙橢圓規(guī)機(jī)構(gòu)、發(fā)射源、接收器和驅(qū)動(dòng)模塊，所述的第一直線滑動(dòng)模塊、第二直線滑動(dòng)模塊和第三直線滑動(dòng)模塊結(jié)構(gòu)相同，成“品”字固定在所述的基座上，所述的第一直線滑動(dòng)模塊垂直于所述的第二直線滑動(dòng)模塊和第三直線滑動(dòng)模塊構(gòu)成的直線。
[0010]所述的基座具有置放待測(cè)物的空間并關(guān)于YOZ平面對(duì)稱，所述的第一直線滑動(dòng)模塊位于Y軸的正方向，所述的第二直線滑動(dòng)模塊與第三直線滑動(dòng)模塊關(guān)于YOZ平面對(duì)稱；所述的第一雙橢圓規(guī)機(jī)構(gòu)與第二雙橢圓規(guī)機(jī)構(gòu)關(guān)于基座的YOZ平面對(duì)稱。
[0011]所述的第一直線滑動(dòng)模塊由第一直線導(dǎo)軌、第二直線導(dǎo)軌、第一連接板、第二連接板、第一直線滑塊、第二直線滑塊、第三直線滑塊和第四直線滑塊組成，所述的第一直線導(dǎo)軌與第二直線導(dǎo)軌相互平行且關(guān)于YOZ平面對(duì)稱并固定在所述的基座上，所述第一連接板的一端固定在安裝于第一直線導(dǎo)軌上部的第一直線滑塊上，所述第一連接板的另一端固定在安裝于第二直線導(dǎo)軌上部的第三直線滑塊上，所述第二連接板的一端固定在安裝于第一直線導(dǎo)軌下部的第二直線滑塊上，所述第二連接板的另一端固定在安裝于第二直線導(dǎo)軌下部的第四直線滑塊上。
[0012]所述第二直線滑動(dòng)模塊由第三直線導(dǎo)軌、第四直線導(dǎo)軌、第三連接板、第四連接板、第五直線滑塊、第六直線滑塊、第七直線滑塊和第八直線滑塊組成，所述的第三直線導(dǎo)軌與第四直線導(dǎo)軌相互平行且關(guān)于XOY平面對(duì)稱并固定在所述的基座上，位于X軸的負(fù)方向，所述第三連接板的一端固定在安裝于第三直線導(dǎo)軌左部的第五直線滑塊上，所述第三連接板的另一端固定在安裝于第四直線導(dǎo)軌左部的第七直線滑塊上，所述第四連接板的一端固定在安裝于第三直線導(dǎo)軌右部的第六直線滑塊上，所述第四連接板的另一端固定在安裝于第四直線導(dǎo)軌右部的第八直線滑塊上。
[0013]所述第三直線滑動(dòng)模塊由第五直線導(dǎo)軌、第六直線導(dǎo)軌、第五連接板、第六連接板、第九直線滑塊、第十直線滑塊、第十一直線滑塊和第十二直線滑塊組成，所述的第五直線導(dǎo)軌、第六直線導(dǎo)軌分別與所述的第三直線導(dǎo)軌、第四直線導(dǎo)軌共線并固定在所述的基座上，位于X軸的正方向，所述第五連接板的一端固定在安裝于第五直線導(dǎo)軌右部的第九直線滑塊上，所述第五連接板的另一端固定在安裝于第六直線導(dǎo)軌右部的第十一直線滑塊上，所述第六連接板的一端固定在安裝于第五直線導(dǎo)軌左部的第十直線滑塊上，所述第六連接板的另一端固定在安裝于第六直線導(dǎo)軌左部的第十二直線滑塊上。
[0014]所述第一雙橢圓規(guī)機(jī)構(gòu)由第一連桿、第二連桿、第三連桿、第四連桿、第一連接板、第二連接板、第三連接板和第四連接板組成，所述第二雙橢圓規(guī)機(jī)構(gòu)由第五連桿、第六連桿、第七連桿、第八連桿、第一連接板、第二連接板、第五連接板和第六連接板組成。
[0015]所述第一連桿的一端和所述第五連桿的一端與第一連接板的中點(diǎn)共同鉸接于位于Y軸正方向上的B點(diǎn)，所述第一連桿的另一端與第三連接板的中點(diǎn)鉸接于位于X軸負(fù)方向上的G點(diǎn)，所述第五連桿的另一端與第五連接板的中點(diǎn)鉸接于位于X軸正方向上的GG點(diǎn)，并且GG點(diǎn)與G點(diǎn)關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱；所述第二連桿的一端與所述第六連桿的一端和第二連接板的中點(diǎn)共同鉸接于位于Y軸正方向上的A點(diǎn)，并且A點(diǎn)在B點(diǎn)與O點(diǎn)之間，所述第二連桿的另一端與第四連接板的中點(diǎn)鉸接于位于X軸負(fù)方向上的F點(diǎn)，并且F點(diǎn)在G點(diǎn)與O點(diǎn)之間，所述第六連桿的另一端與第六連接板的中點(diǎn)鉸接于位于X軸正方向上的FF點(diǎn)，并且FF點(diǎn)與F點(diǎn)關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱。
[0016]所述第三連桿的一端與所述第一連桿鉸接于C點(diǎn)，并且該C點(diǎn)位于所述第一連桿2的中點(diǎn)，所述第三連桿的另一端與所述第二連桿鉸接于D點(diǎn)，并且該D點(diǎn)位于所述第二連桿的中點(diǎn)。
[0017]所述第四連桿的一端與所述第一連桿鉸接于E點(diǎn)，并且該E點(diǎn)位于所述第一連桿上，所述第四連桿的另一端與所述第二連桿鉸接于F點(diǎn)，所述的EF與所述的⑶平行，并且由C點(diǎn)、D點(diǎn)、F點(diǎn)和E點(diǎn)所組成的平面四桿機(jī)構(gòu)為平行四邊形機(jī)構(gòu)。
[0018]所述第七連桿的一端與所述第五連桿鉸接于CC點(diǎn)，并且該CC點(diǎn)位于所述第五連桿的中點(diǎn)，所述第七連桿的另一端與所述第六連桿鉸接于DD點(diǎn)，并且該DD點(diǎn)位于所述第六連桿的中點(diǎn)。
[0019]所述第八連桿的一端與所述第五連桿鉸接于EE點(diǎn)，且該EE點(diǎn)位于所述第五連桿上，所述第八連桿的另一端與所述第六連桿鉸接于FF點(diǎn)，所述的EEFF與所述的CXDD平行，并且由CC點(diǎn)、DD點(diǎn)、FF點(diǎn)和EE點(diǎn)所組成的平面四桿機(jī)構(gòu)為平行四邊形機(jī)構(gòu)。 [0020]所述C點(diǎn)到D點(diǎn)的距離與E點(diǎn)到F點(diǎn)的距離相等，所述CC點(diǎn)到DD點(diǎn)的距離與EE點(diǎn)到FF點(diǎn)的距離相等，所述B點(diǎn)到G點(diǎn)的距離與B點(diǎn)到GG點(diǎn)的距離相等，所述的A點(diǎn)到F點(diǎn)的距離與A點(diǎn)到FF點(diǎn)的距離相等，所述C點(diǎn)到D點(diǎn)的距離與CC點(diǎn)到DD點(diǎn)的距離相等，所述E點(diǎn)到F點(diǎn)的距離與EE點(diǎn)到FF點(diǎn)的距離相等，所述D點(diǎn)到F點(diǎn)的距離與所述C點(diǎn)到E點(diǎn)的距離相等，所述CC點(diǎn)到EE點(diǎn)的距離與所述DD點(diǎn)到FF點(diǎn)的距離相等。
[0021]所述的發(fā)射源與接收器分別固定在第三連桿與第七連桿上。
[0022]所述的驅(qū)動(dòng)模塊由螺母固定板、絲桿、螺母、第一軸承座、第二軸承座、聯(lián)軸器、驅(qū)動(dòng)源和驅(qū)動(dòng)源支架組成，所述的驅(qū)動(dòng)源通過所述驅(qū)動(dòng)源支架固定在所述基座上并位于Y軸的正方向上，所述螺母與所述絲桿配合，并通過所述螺母固定板固定在第一連接板的背面，所述第一軸承座安裝于所述絲桿的一端，所述第二軸承座安裝于所述絲桿的另一端，所述的驅(qū)動(dòng)源通過所述聯(lián)軸器與所述的絲桿的一端相連，并驅(qū)動(dòng)所述的絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)所述的第一連接板沿所述的第一直線導(dǎo)軌、第二直線導(dǎo)軌移動(dòng)，并通過所述第一雙橢圓機(jī)構(gòu)與第二雙橢圓機(jī)構(gòu)的作用，實(shí)現(xiàn)所述的發(fā)射源與接收器的同步轉(zhuǎn)角運(yùn)動(dòng)。
[0023]本發(fā)明的技術(shù)效果如下:
[0024]所述的驅(qū)動(dòng)源驅(qū)動(dòng)第一雙橢圓機(jī)構(gòu)與第二雙橢圓機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，不僅能保證C點(diǎn)、D點(diǎn)、CC點(diǎn)、DD點(diǎn)均繞O點(diǎn)做圓弧轉(zhuǎn)動(dòng)，并且C點(diǎn)、D點(diǎn)以及O點(diǎn)三點(diǎn)共線，CC點(diǎn)、DD點(diǎn)以及O點(diǎn)三點(diǎn)共線，其轉(zhuǎn)動(dòng)中心O點(diǎn)的軸向沒有任何機(jī)械裝置。
[0025]本發(fā)明采用由簡(jiǎn)單的雙橢圓規(guī)機(jī)構(gòu)、平行四邊形機(jī)構(gòu)組合實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝調(diào)方便，工作穩(wěn)定，便于實(shí)現(xiàn)高精度的轉(zhuǎn)角儀，對(duì)用于大尺寸的生物測(cè)量?jī)x器有廣泛的應(yīng)用前
旦
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【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明同步轉(zhuǎn)角儀實(shí)施例的主視圖。
[0027]圖2為實(shí)施例第一雙橢圓規(guī)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。
[0028]圖3為圖1局部視圖。
[0029]圖4為實(shí)施例中第一雙橢圓規(guī)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)解析圖。
[0030]圖5為本發(fā)明所述同步轉(zhuǎn)角儀輸入分辨率與輸出轉(zhuǎn)角關(guān)系圖。
【具體實(shí)施方式】[0031]先請(qǐng)參閱圖1，圖1為本同步轉(zhuǎn)角儀實(shí)施例的主視圖，由圖可見，本發(fā)明同步轉(zhuǎn)角儀機(jī)構(gòu)，由基座1、第一直線滑動(dòng)模塊、第二直線滑動(dòng)模塊、第三直線滑動(dòng)模塊、第一雙橢圓規(guī)機(jī)構(gòu)、第二雙橢圓規(guī)機(jī)構(gòu)、發(fā)射源14、接收器15以及驅(qū)動(dòng)模塊組成，其中第一雙橢圓規(guī)機(jī)構(gòu)與第二雙橢圓規(guī)機(jī)構(gòu)關(guān)于基座I的YOZ平面對(duì)稱，第二直線滑動(dòng)模塊與第三直線滑動(dòng)模塊關(guān)于YOZ平面對(duì)稱。
[0032]所述第一直線滑動(dòng)模塊由第一直線導(dǎo)軌8、第二直線導(dǎo)軌17、第一連接板6、第二連接板16、第一直線滑塊70、第二直線滑塊71、第三直線滑塊72和第四直線滑塊73組成。其中第一直線導(dǎo)軌8與第二直線導(dǎo)軌17相互平行且關(guān)于YOZ對(duì)稱，并固定連接于基座I上，位于Y軸的正方向。所述第一連接板6的一端固定在安裝于第一直線導(dǎo)軌8上部的第一直線滑塊70上，所述第一連接板6的另一端與固定在安裝于第二直線導(dǎo)軌17上部的第三直線滑塊72上，所述第二連接板16的一端固定在安裝于第一直線導(dǎo)軌8下部的第二直線滑塊71上，所述第二連接板16的另一端固定在安裝于第二直線導(dǎo)軌17下部的第四直線滑塊73上，使得所述第一連接板6、所述第二連接板16可以相對(duì)于基座沿著Y軸方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
[0033]所述第二直線滑動(dòng)模塊由第三直線導(dǎo)軌18、第四直線導(dǎo)軌19、第三連接板23、第四連接板24、第五直線滑塊74、第六直線滑塊75、第七直線滑塊76和第八直線滑塊77組成，所述第三直線導(dǎo)軌18與第四直線導(dǎo)軌19相互平行且關(guān)于XOY平面對(duì)稱，并固定連接于基座I的上，位于X軸的負(fù)方向。所述第三連接板23的一端固定在安裝于第三直線導(dǎo)軌18左部的第五直線滑塊74上，所述第三連接板23的另一端固定在安裝于第四直線導(dǎo)軌19左部的第七直線滑塊76上，所述第四連接板24的一端固定在安裝于第三直線導(dǎo)軌18右部的第六直線滑塊75上，所述第四連接板24的另一端固定在安裝于第四直線導(dǎo)軌19右部的第八直線滑塊77上，使得所述第三連接板23、所述第四連接板24可以相對(duì)于基座I沿著X軸方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
[0034]所述第三直線滑動(dòng)模塊由第五直線導(dǎo)軌20、第六直線導(dǎo)軌21、第五連接板26、第六連接板25、第九直線滑塊78、第十直線滑塊79、第十一直線滑塊80和第十二直線滑塊81組成，所述第五直線導(dǎo)軌20、第六直線導(dǎo)軌21分別與第三直線導(dǎo)軌18、第四直線導(dǎo)軌19共線，且關(guān)于XOY平面對(duì)稱，并固定連接于基座I上，位于X軸的正方向。所述第五連接板26的一端固定在安裝于第五直線導(dǎo)軌20右部的第九直線滑塊78上，所述第五連接板26的另一端固定在安裝于第六直線導(dǎo)軌21右部的第十一直線滑塊80上，所述第六連接板25的一端固定在安裝于第五直線導(dǎo)軌20左部的第十直線滑塊79上，所述第六連接板25的另一端固定在安裝于第六直線導(dǎo)軌21左部的第十二直線滑塊81上，使得所述第五連接板26、所述第六連接板25可以相對(duì)于基座I沿著X軸方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
[0035]所述第一雙橢圓規(guī)機(jī)構(gòu)由第一連桿2、第二連桿3、第三連桿4、第四連桿5、第一連接板6、第二連接板16、第三連接板23以及第四連接板24組成，如圖2所示；所述第二雙橢圓規(guī)機(jī)構(gòu)由第五連桿22、第六連桿33、第七連桿44、第八連桿55、第一連接板6、第二連接板16、第五連接板26以及第六連接板25組成。
[0036]所述第一連桿2的一端和所述第五連桿22的一端與第一連接板6的中點(diǎn)共同鉸接于位于Y軸正方向上的B點(diǎn)，所述第一連桿2的另一端與第三連接板23的中點(diǎn)鉸接于位于X軸負(fù)方向上的G點(diǎn),所述第五連桿22的另一端與第五連接板26的中點(diǎn)鉸接于位于X軸正方向上的GG點(diǎn)，并且GG點(diǎn)與G點(diǎn)關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱。[0037]所述第二連桿3的一端和所述第六連桿33的一端與第二連接板的中點(diǎn)共同鉸接于位于Y軸正方向上的A點(diǎn)，并且A點(diǎn)在B點(diǎn)與O點(diǎn)之間，所述第二連桿3的另一端與第四連接板24的中點(diǎn)鉸接于位于X軸負(fù)方向上的F點(diǎn)，并且F點(diǎn)在G點(diǎn)與O點(diǎn)之間，所述第六連桿33的另一端與第六連接板25的中點(diǎn)鉸接于位于X軸正方向上的FF點(diǎn)，并且FF點(diǎn)與F點(diǎn)關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱。
[0038]所述第三連桿4的一端與所述第一連桿2鉸接于C點(diǎn)，并且該C點(diǎn)位于所述第一連桿2的中點(diǎn)，所述第三連桿4的另一端與所述第二連桿3鉸接于D點(diǎn)，并且該D點(diǎn)位于所述第二連桿3的中點(diǎn)。
[0039]所述第四連桿5的一端與所述第一連桿2鉸接于E點(diǎn)，并且該E點(diǎn)位于所述第一連桿2上，所述第四連桿5的另一端與所述第二連桿3鉸接于F點(diǎn)，所述的EF與所述的⑶平行，并且由C點(diǎn)、D點(diǎn)、F點(diǎn)和E點(diǎn)所組成的平面四桿機(jī)構(gòu)為平行四邊形機(jī)構(gòu)。
[0040]所述第七連桿44的一端與所述第五連桿22鉸接于CC點(diǎn)，并且該CC點(diǎn)位于所述第五連桿22的中點(diǎn)，所述第七連桿44的另一端與所述第六連桿33鉸接于DD點(diǎn)，并且該DD點(diǎn)位于所述第六連桿33的中點(diǎn)。
[0041]所述第八連桿55的一端與所述第五連桿22鉸接于EE點(diǎn)，并且該EE點(diǎn)位于所述第五連桿22上，所述第八連桿55的另一端與所述第六連桿33鉸接于FF點(diǎn)，所述的EEFF與所述的CCDD平行，并且由CC點(diǎn)、DD點(diǎn)、FF點(diǎn)和EE點(diǎn)所組成的平面四桿機(jī)構(gòu)為平行四邊形機(jī)構(gòu)。
[0042]所述第三連桿4的長(zhǎng)度(即C點(diǎn)到D點(diǎn)的距離)與第四連桿5的長(zhǎng)度(即E點(diǎn)到F點(diǎn)的距離)相等；
[0043]所述第七連桿44的長(zhǎng)度(即CC點(diǎn)到DD點(diǎn)的距離)與第八連桿55的長(zhǎng)度(即EE點(diǎn)到FF點(diǎn)的距離)相等；
[0044]所述第一連桿2的長(zhǎng)度(即B點(diǎn)到G點(diǎn)的距離)與所述第五連桿22的長(zhǎng)度(即B點(diǎn)到GG點(diǎn)的距離)相等；
[0045]所述第二連桿3的長(zhǎng)度(即A點(diǎn)到F點(diǎn)的距離)與所述第六連桿33的長(zhǎng)度(即A點(diǎn)到FF點(diǎn)的距離)相等；
[0046]所述第三連桿4的長(zhǎng)度(即C點(diǎn)到D點(diǎn)的距離)與所述第七連桿44的長(zhǎng)度(即CC點(diǎn)到DD點(diǎn)的距離)相等；
[0047]所述第四連桿5的長(zhǎng)度(即E點(diǎn)到F點(diǎn)的距離)與所述第八連桿55的長(zhǎng)度(即EE點(diǎn)到FF點(diǎn)的距離)相等；
[0048]所述D點(diǎn)到F點(diǎn)的距離與所述C點(diǎn)到E點(diǎn)的距離相等；
[0049]所述CC點(diǎn)到EE點(diǎn)的距離與所述DD點(diǎn)到FF點(diǎn)的距離相等。
[0050]所述發(fā)射源14與接收器15分別固定相連于第三連桿4與第七連桿44上。
[0051]如圖1，3中所示，所述的驅(qū)動(dòng)模塊由螺母固定板27、絲桿9、螺母28、第一軸承座10、第二軸承座82、聯(lián)軸器13、驅(qū)動(dòng)源11以及驅(qū)動(dòng)源支架12組成，。所述的驅(qū)動(dòng)源11通過所述驅(qū)動(dòng)源支架12與所述基座I固定相聯(lián)，通過所述聯(lián)軸器13與所述絲桿9連接，并位于Y軸的正方向上，所述第一軸承座10安裝于所述絲桿9的一端，所述第二軸承座82安裝于所述絲桿9的另一端，所述螺母28與所述絲桿9配合，并通過所述螺母固定板27固定在第一連接板6的背面，從而實(shí)現(xiàn)了所述驅(qū)動(dòng)模塊與所述第一直線滑動(dòng)模塊、所述第一雙橢圓規(guī)機(jī)構(gòu)以及所述第二雙橢圓規(guī)機(jī)構(gòu)的連接。
[0052]所述驅(qū)動(dòng)源11驅(qū)動(dòng)所述絲桿9轉(zhuǎn)動(dòng)，所述絲桿9與所述螺母28配合，并通過所述螺母固定板27帶動(dòng)所述第一連接板6相對(duì)于所述基座I上下移動(dòng)，最終同步驅(qū)動(dòng)第一雙橢圓規(guī)機(jī)構(gòu)與第二雙橢圓規(guī)機(jī)構(gòu)。在圖4中，因?yàn)镃點(diǎn)與D點(diǎn)分別位于第一連桿2與第二連桿3的中點(diǎn)，根據(jù)直角三角形的特性可知，Ldq = Lda = Ldf ；Lddo = Ldda = Lddff ；Lco = Lcb = Lcg ；Lcco = Lccb = Lccgg,并且所有連桿在運(yùn)動(dòng)過程中其長(zhǎng)度始終保持不變,所以C點(diǎn)、D點(diǎn)、CC點(diǎn)以及DD點(diǎn)的軌跡分別為半徑是LCQ、LDQ、Lca)以及Lddq的圓弧，即固定于第三連桿4與第七連桿44上的發(fā)射源14和接收器15的軌跡均為以O(shè)點(diǎn)為圓心的圓弧。因此實(shí)現(xiàn)了第一連接板6的上下移動(dòng)同步帶動(dòng)了固定于第三連桿4與第七連桿44上的發(fā)射源14與接收器15做繞O點(diǎn)圓弧運(yùn)動(dòng)。
[0053]所述一種同步轉(zhuǎn)角儀實(shí)例中第一雙橢圓規(guī)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)解析圖如圖4所示。由于由C點(diǎn)、D點(diǎn)、F點(diǎn)和E點(diǎn)所組成的平面四桿機(jī)構(gòu)，以及由CC點(diǎn)、DD點(diǎn)、FF點(diǎn)和EE點(diǎn)所組成的平面四桿機(jī)構(gòu)均為平行四邊形機(jī)構(gòu)，即第一連桿2與第二連桿3以及第五連桿22與第六連桿33始終保持平行，因此C點(diǎn)、D點(diǎn)、O點(diǎn)三點(diǎn)共線，CC點(diǎn)、DD點(diǎn)、O點(diǎn)三點(diǎn)共線。根據(jù)直角三角形的特性可得表達(dá)式:
[0054]y = f ( δ ) = acos ( δ )，δ e (O°，90°)，(1)其中:a 為第二連桿3的桿長(zhǎng)，δ為D點(diǎn)和O點(diǎn)的連線與YOZ平面的夾角，即第三連桿4、第七連桿44與YOZ平面的夾角，y為A點(diǎn)相對(duì)于O的位移。
[0055]經(jīng)過推導(dǎo)可得第三連桿4、第七連桿44相對(duì)于基座I轉(zhuǎn)角位移δ與第一連接板6的直線位移分辨率△ y的關(guān)系如下:
[0056]Δ y = f ( δ + Δ δ ) -f ( δ ) = acos ( δ + Δ δ ) -acos ( δ ), δ e (O。，90。)，
(2)
[0057]當(dāng)a = 800，Δ δ = 0.006° ,通過軟件將Ay與δ繪制成曲線如圖5所示。
【權(quán)利要求】
1.一種同步轉(zhuǎn)角儀，其特征在于由雙橢圓規(guī)機(jī)構(gòu)和平行四邊形機(jī)構(gòu)組合構(gòu)成，包括基座(I )、第一直線滑動(dòng)模塊、第二直線滑動(dòng)模塊、第三直線滑動(dòng)模塊、第一雙橢圓規(guī)機(jī)構(gòu)、第二雙橢圓規(guī)機(jī)構(gòu)、發(fā)射源(14)、接收器(15)和驅(qū)動(dòng)模塊，所述的第一直線滑動(dòng)模塊、第二直線滑動(dòng)模塊和第三直線滑動(dòng)模塊結(jié)構(gòu)相同，成“品”字固定在所述的基座(1)上，所述的第一直線滑動(dòng)模塊垂直于所述的第二直線滑動(dòng)模塊和第三直線滑動(dòng)模塊構(gòu)成的直線， 所述的基座(1)具有置放待測(cè)物的空間并關(guān)于YOZ平面對(duì)稱，所述的第一直線滑動(dòng)模塊位于Y軸的正方向，所述的第二直線滑動(dòng)模塊與第三直線滑動(dòng)模塊關(guān)于YOZ平面對(duì)稱；第一雙橢圓規(guī)機(jī)構(gòu)與第二雙橢圓規(guī)機(jī)構(gòu)關(guān)于基座(1)的YOZ平面對(duì)稱； 所述的第一直線滑動(dòng)模塊由第一直線導(dǎo)軌(8)、第二直線導(dǎo)軌(17)、第一連接板(6)、第二連接板(16)、第一直線滑塊(70)、第二直線滑塊(71)、第三直線滑塊(72)和第四直線滑塊(73)組成，所述的第一直線導(dǎo)軌(8)與第二直線導(dǎo)軌(17)相互平行且關(guān)于YOZ平面對(duì)稱并固定在所述的基座(1)上，所述第一連接板(6)的一端固定在安裝于第一直線導(dǎo)軌(8)上部的第一直線滑塊(70)上，所述第一連接板(6)的另一端固定在安裝于第二直線導(dǎo)軌(17)上部的第三直線滑塊(72)上，所述第二連接板(16)的一端固定在安裝于第一直線導(dǎo)軌(8)下部的第二直線滑塊(71)上，第二連接板(16)的另一端固定在安裝于第二直線導(dǎo)軌(17)下部的第四直線滑塊(73)上； 所述第二直線滑動(dòng)模塊由第三直線導(dǎo)軌(18)、第四直線導(dǎo)軌(19)、第三連接板(23)、第四連接板(24)、第五直線滑塊(74)、第六直線滑塊(75)、第七直線滑塊(76)和第八直線滑塊(77)組成，所述的第三直線導(dǎo)軌(18)與第四直線導(dǎo)軌(19)相互平行且關(guān)于XOY平面對(duì)稱并固定在所述的基座(1)上，位于X軸的負(fù)方向，所述第三連接板(23)的一端固定在安裝于第三直線導(dǎo)軌(18)左部的第五直線滑塊(74)上，所述第三連接板(23)的另一端固定在安裝于第四直線導(dǎo)軌(19)左部的第七直線滑塊(76)上，所述第四連接板(24)的一端固定在安裝于第三直線導(dǎo)軌(18)右部的第六直線滑塊(75)上，所述第四連接板(24)的另一端固定在安裝于第四直線導(dǎo)軌(19)右部的第八直線滑塊(77)上；` 所述第三直線滑動(dòng)模塊由第五直線導(dǎo)軌(20)、第六直線導(dǎo)軌(21)、第五連接板(26)、第六連接板(25)、第九直線滑塊(78)、第十直線滑塊(79)、第十一直線滑塊(80)和第十二直線滑塊(81)組成，所述的第五直線導(dǎo)軌(20)、第六直線導(dǎo)軌(21)分別與所述的第三直線導(dǎo)軌(18)、第四直線導(dǎo)軌(19)共線，并固定在所述的基座(1)上，位于X軸的正方向，所述第五連接板(26)的一端固定在安裝于第五直線導(dǎo)軌(20)右部的第九直線滑塊(78)上，所述第五連接板(26)的另一端固定在安裝于第六直線導(dǎo)軌(21)右部的第十一直線滑塊(80)上，所述第六連接板(25)的一端固定在安裝于第五直線導(dǎo)軌(20)左部的第十直線滑塊(79)上，所述第六連接板(25)的另一端固定在安裝于第六直線導(dǎo)軌(21)左部的第十二直線滑塊(81)上； 所述第一雙橢圓規(guī)機(jī)構(gòu)由第一連桿(2)、第二連桿(3)、第三連桿(4)、第四連桿(5)、第一連接板(6)、第二連接板(16)、第三連接板(23)和第四連接板(24)組成，所述第二雙橢圓規(guī)機(jī)構(gòu)由第五連桿(22)、第六連桿(33)、第七連桿(44)、第八連桿(55)、第一連接板(6)、第二連接板(16 )、第五連接板(26 )和第六連接板(25 )組成； 所述第一連桿(2)的一端和所述第五連桿(22)的一端與第一連接板(6)的中點(diǎn)共同鉸接于位于Y軸正方向上的B點(diǎn)，所述第一連桿(2)的另一端與第三連接板(23)的中點(diǎn)鉸接于位于X軸負(fù)方向上的G點(diǎn)，所述第五連桿(22)的另一端與第五連接板(26)的中點(diǎn)鉸接于位于X軸正方向上的GG點(diǎn)，并且GG點(diǎn)與G點(diǎn)關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱；所述第二連桿(3)的一端和所述第六連桿(33)的一端與第二連接板(16)的中點(diǎn)共同鉸接于位于Y軸正方向上的A點(diǎn)，并且A點(diǎn)在B點(diǎn)與O點(diǎn)之間，所述第二連桿(3)的另一端與第四連接板(24)的中點(diǎn)鉸接于位于X軸負(fù)方向上的F點(diǎn)，并且F點(diǎn)在G點(diǎn)與O點(diǎn)之間，所述第六連桿(33)的另一端與第六連接板(25)的中點(diǎn)鉸接于位于X軸正方向上的FF點(diǎn)，并且FF點(diǎn)與F點(diǎn)關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱；所述第三連桿(4)的一端與所述第一連桿(2)鉸接于C點(diǎn)，并且該C點(diǎn)位于所述第一連桿2的中點(diǎn)，所述第三連桿(4)的另一端與所述第二連桿(3)鉸接于D點(diǎn)，并且該D點(diǎn)位于所述第二連桿(3)的中點(diǎn)； 所述第四連桿(5)的一端與所述第一連桿(2)鉸接于E點(diǎn)，并且該E點(diǎn)位于所述第一連桿(2)上，所述第四連桿(5)的另一端與所述第二連桿(3)鉸接于F點(diǎn)，所述的EF與所述的⑶平行，并且由C點(diǎn)、D點(diǎn)、F點(diǎn)和E點(diǎn)所組成的平面四桿機(jī)構(gòu)為平行四邊形機(jī)構(gòu)； 所述第七連桿(44)的一端與所述第五連桿(22)鉸接于CC點(diǎn)，并且該CC點(diǎn)位于所述第五連桿(22)的中 點(diǎn)，所述第七連桿(44)的另一端與所述第六連桿(33)鉸接于DD點(diǎn)，并且該DD點(diǎn)位于所述第六連桿(33)的中點(diǎn)； 所述第八連桿(55)的一端與所述第五連桿(22)鉸接于EE點(diǎn)，且該EE點(diǎn)位于所述第五連桿(22)上，所述第八連桿(55)的另一端與所述第六連桿(33)鉸接于FF點(diǎn)，所述的EEFF與所述的CCDD平行，并且由CC點(diǎn)、DD點(diǎn)、FF點(diǎn)和EE點(diǎn)所組成的平面四桿機(jī)構(gòu)為平行四邊形機(jī)構(gòu)； 所述的C點(diǎn)到D點(diǎn)的距離與E點(diǎn)到F點(diǎn)的距離相等，所述的CC點(diǎn)到DD點(diǎn)的距離與EE點(diǎn)到FF點(diǎn)的距離相等，所述的B點(diǎn)到G點(diǎn)的距離與B點(diǎn)到GG點(diǎn)的距離相等，所述的A點(diǎn)到F點(diǎn)的距離與A點(diǎn)到FF點(diǎn)的距離相等，所述的C點(diǎn)到D點(diǎn)的距離與CC點(diǎn)到DD點(diǎn)的距離相等，所述E點(diǎn)到F點(diǎn)的距離與EE點(diǎn)到FF點(diǎn)的距離相等，所述D點(diǎn)到F點(diǎn)的距離與所述C點(diǎn)到E點(diǎn)的距離相等，所述CC點(diǎn)到EE點(diǎn)的距離與所述DD點(diǎn)到FF點(diǎn)的距離相等； 所述的發(fā)射源(14)與接收器(15)分別固定在第三連桿(4)與第七連桿(44)上； 所述的驅(qū)動(dòng)模塊由螺母固定板(27)、絲桿(9)、螺母(28)、第一軸承座(10)、第二軸承座(82)、聯(lián)軸器(13)、驅(qū)動(dòng)源(11)和驅(qū)動(dòng)源支架(12)組成，所述的驅(qū)動(dòng)源(11)通過所述驅(qū)動(dòng)源支架(12)固定在所述基座(1)上并位于Y軸的正方向上，所述螺母(28)與所述絲桿(9)配合，通過所述螺母固定板(27)固定在第一連接板(6)的背面，所述第一軸承座(10)安裝于所述絲桿(9)的一端，所述第二軸承座(82)安裝于所述絲桿(9)的另一端，所述的驅(qū)動(dòng)源(11)通過所述聯(lián)軸器(13)與所述的絲桿(9)的一端相連，并驅(qū)動(dòng)所述的絲桿(9)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)所述的第一連接板(6)沿所述的第一直線導(dǎo)軌(8)、第二直線導(dǎo)軌(17)移動(dòng)，通過所述第一雙橢圓機(jī)構(gòu)與所述第二雙橢圓機(jī)構(gòu)的作用，實(shí)現(xiàn)所述的發(fā)射源(14)與接收器(15)的同步轉(zhuǎn)角運(yùn)動(dòng)。
【文檔編號(hào)】G01D11/00GK103727970SQ201310545341
【公開日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2013年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月6日
【發(fā)明者】程偉林, 曾愛軍, 陳明星, 黃惠杰, 賀洪波, 方明 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所