CN110261979B - 一种光学元件角度精密调整方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及角度调节领域，具体是一种光学元件角度精密调整方法及装置。一种光学元件角度精密调整方法，由两组调整机构90度对向布置组成，通过连杆将角度放大，通过螺纹实现精密调节，并通过对两组调整机构的调整角度求平均值实现误差补偿；一种光学元件角度精密调整装置，由基座、元件座、调节齿轮、连杆、丝杆等组成，所述元件座上有光学元件，所述元件座铰接在基座上，两根所述丝杆铰接在所述元件座上并通过所述调节齿轮对所述元件座转动角度进行调节，所述丝杆与所述连杆铰接推动所述连杆转动。本发明结构简单，使用方便，成本较低，与传统手动调节方式相比，准确性有了提高。

Description

一种光学元件角度精密调整方法及装置

技术领域

本发明涉及角度调节领域，具体是一种光学元件角度精密调整方法及装置。

背景技术

目前随着科技的发展，对一些仪器设备的精度调整要求也越来越高，对于一些光学仪器来讲，仪器上光学元件角度调整的准确性十分影响着仪器的正常使用。目前，光学元件的角度调整方法主要有两种，分别为手动调节和电动调节，而电动调节中又分为开环调节和闭环调节，手动调节就是直接或间接采用手动的方法进行光学元件角度的调节，电动调节就是采用电动的方式进行角度调节，开环和闭环的区别在于闭环具有反馈机制，可根据实际结果进行调整。综合来看，手动调节虽然成本低廉，使用方便，但是在光学元件调整过程中由于旋转角度过小，很难凭借肉眼和手感进行旋转角度的准确判定，精确度较低，但是具有较高的可靠性；而电动调节则是采用电信号来代替人工进行调节，尤其是闭环调节，还有着调节角度的自我判断，所以具有更高的准确性，但是与此同时，整体成本也更为高昂。为平衡手动调节与电动调节间的成本差异，进一步提高手动调节过程中的准确性，本发明提出一种光学元件角度精密调整方法及装置。

发明内容

本发明目的是提供一种光学元件角度精密调整方法及装置，提高了手动调节光学元件角度的准确性。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种光学元件角度精密调整方法，由两组调整机构呈90度对向布置组成，在其中一组调整机构中，有一根长度为a的连杆一端铰接在O点处，可绕O点进行转动，令其转动角度为θ，连杆的另一端铰接有一丝杆，丝杆的导程为s，连杆与丝杆起始角度为90度，丝杆转动会使两杆铰接处沿固定方向轴向移动，其轴向移动距离为Δb,丝杆转动圈数为n,故Δb＝s×n。连杆转动角度与丝杆转动圈数的关系为sinθ＝s×n÷a,在确定需要调整角度θ的情况下，可将元件的转动角度转化为丝杆的圈数，n＝a×sinθ÷s，相当于将光学元件的转动角度进行了放大。在实际使用过程中，存在着由加工所带来的误差，故在需要角度为θ的情况下，实际产生的角度为θ+Δα，Δα为误差且可正可负。由于两组调整机构间呈90度对向布置组成，两根连杆均铰接在O 处，设两组调整机构间误差相同，则另一组调整机构在同样条件下的实际角度为θ-Δα，综合两连杆的角度求平均值可得所需角度θ＝ [(θ+Δα)+(θ-Δα)]÷2。

在一种光学元件角度精密调整方法的基础上，提出一种光学元件角度精密调整装置，包括基座、元件座、连杆一、连杆二、调节齿轮、螺纹套、丝杆、滑块一、滑块二，所述基座上有两根呈90度的轨道，在两根轨道的交点处铰接有元件座，所述元件座上铰接有所述连杆一和所述连杆二，所述元件座中有调节齿轮对所述连杆一和所述连杆二的转动角度求平均值，所述基座上的两根轨道中分别有所述滑块一和所述滑块二，所述滑块一铰接有所述丝杆，所述滑块二铰接有另一根所述丝杆，每一根所述丝杆上有螺纹套，两个所述螺纹套分别铰接连接在所述连杆一和所述连杆二的另一端。随着所述丝杆的转动，所述螺纹套会在所述丝杆上进行移动，使得所述连杆一和所述连杆二转动一定角度，通过所述调节齿轮会使所述元件座转动的角度为所述连杆一和所述连杆二的平均值，消除转动过程中的误差。

进一步的，所述元件座中有两个调节齿轮，两调节齿轮位于所述元件座内部侧面且对向布置，所述连杆一在元件座中连接有齿轮一，所述连杆二在元件座中连接有齿轮二，所述齿轮一和所述齿轮二对向布置，所述齿轮一同时与两调节齿轮啮合，所述齿轮二同时与两调节齿轮啮合。

进一步的，所述调节齿轮、齿轮一、齿轮二均为锥齿轮。

进一步的，所述螺纹套长度大于所述螺纹套螺纹孔直径的三倍；所述滑块一和所述滑块二的厚度大于所述滑块一和所述滑块二铰接孔直径的三倍；所述滑块一和所述滑块二长度大于所述滑块一和所述滑块二最大厚度的三倍。

进一步的，所述丝杆一端有手轮，所述手轮上有刻度，所述滑块一和滑块二上有均有指针辅助手轮进行转动。

进一步的，所述连杆一和所述连杆二的转动面不在同一平面上。

进一步的，所述基座中轨道的两端有限位块。

本发明的有益效果是：本发明方法中，通过机械方法进行角度的调节，通过连杆进行角度的放大，并通过丝杆进行小角度调节，从而将较小的角度变化转化为丝杆的转动圈数，同时为进一步降低在转动过程中加工误差所带来的影响，将两组角度调节装置呈90度对向布置，通过装置将两组调整结果求平均值从而作为最终角度，进一步提高了准确性。在本发明装置中，由基座、元件座、连杆一、连杆二、调节齿轮、螺纹套、丝杆、滑块一、滑块二等组成，元件座铰接在基座上，连杆一和连杆二铰接在元件座上，元件座通过机械方法取连杆一和连杆二转动角度的平均值，丝杆通过螺纹套与连杆一和连杆二铰接推动连杆一和连杆二进行转动，滑块一和滑块二可在基座上进行移动实现定位。本发明使用简单，只需同时转动两个手轮并根据n＝a×sinθ÷s的计算结果转动相应的圈数即可使连杆一和连杆二转动相应的角度，而元件座则会根据连杆一和连杆二的转动角度求平均以避免加工误差从而得到所需角度。本发明与现有手动调节方式相比，由于采用了连杆进行角度的放大，使得较小的角度都能有着较大的变化，采用丝杆转动进行角度的精密调节，使得角度的调节更为精确，采用两组调整机构90度对向布置并求平均的方法进行误差补偿，避免了使用过程中加工误差对结果的影响，从而使得本装置角度调节的准确性更高，与现有电动调节的方式相比，结构更为简单，成本更为低廉，使用更为方便。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明

图1为本发明中方法示意图。

图2为本发明中装置结构示意图。

图3为本发明中装置结构示意图。

图4为本发明中装置元件座及内部结构示意图。

图5为本发明中元件座内部结构示意图。

图6为本发明中元件座内部结构示意图。

图7为本发明中滑块一处示意图。

图8为本发明中螺纹套处示意图。

其中：1基座、2元件座、3连杆一、4连杆二、5调节齿轮、6螺纹套、 7丝杆、8滑块一、9滑块二、101轨道、102限位块、301齿轮一、401齿轮二、手轮701、刻度702、指针809。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“正面”、“背面”、“竖直”、“横向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，本发明公开一种光学元件角度精密调整方法，由两组调整机构呈90度对向布置组成，在其中一组调整机构中，有一根长度为a的连杆一端铰接在O点处，可绕O点进行转动，令其转动角度为θ，连杆的另一端铰接有一丝杆，丝杆的导程为s，连杆与丝杆起始角度为90度，丝杆转动会使两杆铰接处沿固定方向轴向移动，其轴向移动距离为Δb,丝杆转动圈数为n,故Δb＝s×n。连杆转动角度与丝杆转动圈数的关系为sinθ＝s×n÷a, 在确定需要调整角度θ的情况下，可将元件的转动角度转化为丝杆的圈数， n＝a×sinθ÷s，相当于将光学元件的转动角度进行了放大。在实际使用过程中，存在着由加工所带来的误差，故在需要角度为θ的情况下，实际产生的角度为θ+Δα，Δα为误差且可正可负。由于两组调整机构间呈90 度对向布置组成，两根连杆均铰接在O处，设两组调整机构间误差相同，则另一组调整机构在同样条件下的实际角度为θ-Δα，综合两连杆的角度求平均值可得所需角度θ＝[(θ+Δα)+(θ-Δα)]÷2。

如图2～图5所示，在一种光学元件角度精密调整方法的基础上，提出一种光学元件角度精密调整装置，包括基座1、元件座2、连杆一3、连杆二 4、调节齿轮5、螺纹套6、丝杆7、滑块一8、滑块二9。基座1为一个方形平板，在基座1上平行于两相邻边有两根呈90度的轨道101，轨道101的截面为 T型，在两根轨道101的延长线交点处留有空白，在空白处铰接有元件座2，元件座共分为两层，下层与基座1进行铰接，使得元件座2可进行转动，在元件座2最上方铰接有连杆一3和连杆二4，连杆一3和连杆二4的铰接轴在同一条轴线上，即其中一个的铰接轴为空心，另一个的铰接轴被套在空心的铰接轴中，在元件座2的上层中有调节齿轮5可以对连杆一3和连杆二4的转动角度求平均值。基座1上的两根轨道101中分别有T型滑块一8和T型滑块二 9，滑块一8和滑块二9可在轨道中进行滑动，滑块一8和滑块二9上方均有铰接孔，滑块一8铰接有丝杆7，滑块二9铰接有另一根丝杆7，每个丝杆7的轴向方向与滑块一8和滑块二9的滑动方向垂直，在每一根丝杆7上均有螺纹套 6，两个螺纹套6分别铰接连接在连杆一3和连杆二4的另一端，随着丝杆7的转动，螺纹套6会在丝杆7轴向方向上进行移动，使得连杆一3和连杆二4转动一定角度，同时会使得滑块一8和滑块二9在轨道上进行滑动，通过调节齿轮5会使元件座2转动的角度为连杆一3和连杆二4的平均值，消除两组转动机构在转动过程中带来的误差。

进一步的，元件座2中上层有两个调节齿轮5，两调节齿轮5位于元件座 2内部侧面且对向布置，连杆一3在元件座2中连接有齿轮一301，齿轮一301 随连杆一3进行转动，连杆二4在元件座2中连接有齿轮二401，齿轮二401随连杆二4进行转动，齿轮一301和齿轮二401对向布置且反向转动，齿轮一301 同时与两调节齿轮5啮合，齿轮二401同时与两调节齿轮5啮合。调节齿轮5、齿轮一3、齿轮二4均为锥齿轮，便于进行啮合。

进一步的，螺纹套6长度大于螺纹套6螺纹孔直径的三倍；滑块一8和滑块二9的最小厚度大于滑块一8和滑块二9铰接孔直径的三倍；滑块一8和滑块二9长度大于滑块一8和滑块二9最大厚度的三倍，目的是减少在使用过程中由于晃动所带来的误差。

进一步的，丝杆7一端有手轮701，手轮701上有刻度702，滑块一8和滑块二9上有均有指针809辅助手轮701进行转动，方便进行丝杆7旋转圈数的判定。连杆一3和连杆二4的转动面不在同一平面上，避免了两杆在运动过程中发生碰撞。基座1中轨道101的两端有限位块102，避免了滑块一8和滑块二9从轨道中脱出。

工作原理：使用前，需要确定元件的转动角度θ，由于连杆一3和连杆二4的转动方向相反，则连杆一3的正向转动角度为θ，连杆二的反向转动角度为(90-θ)，通过公式n＝a×sinθ÷s可将角度转化为丝杆的转动圈数，即手轮的转动圈数。在使用时，同时转动两个丝杆7，使得螺纹套6在丝杆7上轴向运动，进而带动连杆一3和连杆二4进行转动，同时滑块一8和滑块二9会在轨道101上进行滑动，当两根丝杆7转到指定圈数后，由于不可避免的存在误差，连杆一3和连杆二4并不可能完全重合，元件座2会通过齿轮调节的方法取连杆一3和连杆二4所处角度的平均值作为最终值，以降低调节误差，从而作为最终调整结果。

进一步说明，上述固定连接和固定安装，除非另有明确的规定和限定，否则应做广义理解，例如，可以是焊接，也可以是胶合，或者一体成型设置等本领域技术人员熟知的惯用手段。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定,任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种光学元件角度精密调整方法，其特征在于，由两组调整机构呈90度对向布置组成，在其中一组调整机构中，有一根长度为a的连杆一端铰接在O点处，可绕O点进行转动，令其转动角度为θ，连杆的另一端铰接有一丝杆，丝杆的导程为s，连杆与丝杆起始角度为90度，丝杆转动会使两杆铰接处沿固定方向轴向移动，其轴向移动距离为Δb,丝杆转动圈数为n,故Δb＝s×n；连杆转动角度与丝杆转动圈数的关系为sinθ＝s×n÷a,在确定需要调整角度θ的情况下，可将元件的转动角度转化为丝杆的圈数，n＝a×sinθ÷s，相当于将光学元件的转动角度进行了放大；在实际使用过程中，存在着由加工所带来的误差，故在需要角度为θ的情况下，实际产生的角度为θ+Δα，Δα为误差且可正可负；由于两组调整机构间呈90度对向布置组成，两根连杆均铰接在O处，设两组调整机构间误差相同，则另一组调整机构在同样条件下的实际角度为θ-Δα，综合两连杆的角度求平均值可得所需角度θ＝[(θ+Δα)+(θ-Δα)]÷2。

2.一种光学元件角度精密调整装置，其特征在于，包括基座、元件座、连杆一、连杆二、调节齿轮、螺纹套、丝杆、滑块一、滑块二，所述基座上有两根呈90度的轨道，在两根轨道的交点处铰接有元件座，所述元件座上铰接有所述连杆一和所述连杆二，所述元件座中有调节齿轮对所述连杆一和所述连杆二的转动角度求平均值，所述基座上的两根轨道中分别有所述滑块一和所述滑块二，所述滑块一铰接有所述丝杆，所述滑块二铰接有另一根所述丝杆，每一根所述丝杆上有螺纹套，两个所述螺纹套分别铰接连接在所述连杆一和所述连杆二的另一端；随着所述丝杆的转动，所述螺纹套会在所述丝杆上进行移动，使得所述连杆一和所述连杆二转动一定角度，通过所述调节齿轮会使所述元件座转动的角度为所述连杆一和所述连杆二的平均值，消除转动过程中的误差。

3.根据权利要求2所述一种光学元件角度精密调整装置，其特征在于,所述元件座中有两个调节齿轮，两调节齿轮位于所述元件座内部侧面且对向布置，所述连杆一在元件座中连接有齿轮一，所述连杆二在元件座中连接有齿轮二，所述齿轮一和所述齿轮二对向布置，所述齿轮一同时与两调节齿轮啮合，所述齿轮二同时与两调节齿轮啮合。

4.根据权利要求3所述一种光学元件角度精密调整装置，其特征在于,所述调节齿轮、齿轮一、齿轮二均为锥齿轮。

5.根据权利要求2所述一种光学元件角度精密调整装置，其特征在于,所述螺纹套长度大于所述螺纹套螺纹孔直径的三倍；所述滑块一和所述滑块二的厚度大于所述滑块一和所述滑块二铰接孔直径的三倍；所述滑块一和所述滑块二长度大于所述滑块一和所述滑块二最大厚度的三倍。

6.根据权利要求2所述一种光学元件角度精密调整装置，其特征在于,所述丝杆一端有手轮，所述手轮上有刻度，所述滑块一和滑块二上均有指针辅助手轮进行转动。

7.根据权利要求2所述一种光学元件角度精密调整装置，其特征在于,所述连杆一和所述连杆二的转动面不在同一平面上。

8.根据权利要求2所述一种光学元件角度精密调整装置，其特征在于,所述基座中轨道的两端有限位块。

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