驅動雙光楔同步異向旋轉的機械裝置及其驅動方法與流程

本發明屬于光學測量領域，尤其涉及一種驅動雙光楔同步異向旋轉的機械裝置及其驅動方法。

背景技術：

光楔在光學測量系統中應用得十分廣泛，如光路補償等。在實際測量系統中，我們需要調節光楔不同的放置方式，來滿足實際測量中不同的補償要求。

在先技術之一(參見“一種雙光楔的相位角調整機構”,康偉，張軒等人采用套筒通過軸承安裝軸承座上的方法，其內圈能夠安裝光楔。該發明的機構減少了電機控制系統的線路，提高了相對角度調整的進度，降低了相位角的相對最小極限值，但是該裝置不能單獨調節某一個光楔的旋轉，這樣裝置長期使用兩光楔的相對位置不再準確時，無法重新調節為原先的相對位置。

在先技術之二(參見“一種雙光楔初始相位的調整檢測方法”，張榮，武杰杰等人發明了涉及一種雙光楔初始相位的調整檢測方法，使用經緯儀和平行光管成像原理，將雙光楔放置于兩者中間進行調整，通過光楔成像與經緯儀中兩個十字的重合對光楔實現垂直度調節，通過旋轉光楔，判斷多個位置時其與原始位置的距離，判斷兩個光楔是否互為180度對稱，從而實現雙光楔的初始相位的調整。本發明采用了一種簡單的調整方法，在調整精度得到一定保證的情況下，調整檢測簡便，為雙光楔的下一步工作作了充分的準備。不過，該裝置相對角度調整精度有限，并且無法在實時測量中在線調節。

在先技術之三(參見“雙光楔光束偏轉機械裝置”，李安虎，劉立人等運用基于透射光束經過正交旋轉雙光楔時的折射原理,主要由底座、兩個直線步進電機、兩個導軌、兩個圓形光楔及鏡框及兩個角度編碼器構成,水平轉動軸和垂直轉動軸正交布置,一端分別剛性聯結到鏡框上,另一端則通過高精度滾動軸承實現支撐,兩個直線步進電機布置在底座內部,通過電機螺桿推進兩個鏡框分別繞水平轉動軸和垂直轉動軸旋轉,轉動軸的一側布置有模塊式角度編碼器。工作時受控制電路作用,直線步進電機推進光楔及鏡框總成旋轉,同時編碼器實時反饋光楔實際轉角。該裝置可根據需要使透射光束在較小視場內產生一定俯仰角和方位角偏轉，并且可以實時反饋。但是，該裝置調整兩光楔的相對位置精度不夠。

技術實現要素：

本發明為了解決上述現有技術中存在的缺陷和不足，提供了一種既可實現雙光楔同步異向旋轉，又可單獨調節其中一個光楔，便于校準兩光楔的位置，既提高了光楔的相對角度調整精度，又降低了可調相位角的最小極限值，還能實現實時調節的驅動雙光楔同步異向旋轉的機械裝置及其驅動方法。

本發明的技術解決方案如下：

一種驅動雙光楔同步異向旋轉的機械裝置，包括底座、設置在底座上的第一光楔、第二光楔、第一軸套、第二軸套、第三軸套、一根轉動軸和一個驅動轉動軸轉動的步進電機以及兩根連接軸套和轉動軸的皮帶，所述第一光楔鑲套固定在第一軸套中，所述第一軸套鑲套在第二軸套中用鎖緊螺釘固定，且第一軸套一端設有調節把手，所述第二光楔鑲套固定在第三軸套中，所述第二軸套和第三軸套之間可相對旋轉連接，所述第一光楔位于第一軸套內靠近第三軸套端，所述第二光楔位于第三軸套內靠近第一軸套端，兩根皮帶分別為正裝皮帶和反裝皮帶，所述第二軸套與轉動軸通過其中一根皮帶連接，所述第三軸套與轉動軸通過另一根皮帶連接，所述第一光楔和第二光楔同軸設置，第一光楔與第二光楔之間留有縫隙。

本發明既可實現雙光楔同步異向旋轉，也可單獨調節其中一個光楔，便于校準兩光楔的位置，而且結構簡單，易于操作，裝調方便，提高了角度調節精度，降低了可調節角度最小值。

優選地，所述底座包括相互對稱設置的第一基座和第二基座，所述第三軸套轉動連接在第一基座上部，所述第二軸套轉動連接在第二基座上部，所述步進電機設置在第二基座底部一側，所述轉動軸穿過第二基座后與第一基座轉動連接。

優選地，所述第一基座包括第一底板和第一支撐立板，所述第二基座包括第一底板和第二支撐立板，所述第一支撐立板和第二支撐立板頂部均呈半圓狀，第一支撐立板上部設有配合第三軸套的第一通孔，所述第二支撐立板上設有配合第二軸套的第二通孔。

優選地，所述第一光楔和第二光楔為尺寸和材料完全相同的圓形光楔，第一光楔光楔、第二光楔同軸放置在光路中，兩者無楔角面相對放置并在兩者之間留有縫隙。

優選地，所述步進電機通過轉動軸和兩根皮帶帶動兩個光楔同步同向/反向繞光軸轉動；所述第一光楔與第二光楔形成一個光楔對，當兩光楔繞光軸相對轉動角度分別為θ₁和θ₂時，光線偏向角δ為

其中α為光楔楔角，小于1°。

優選地，所述第二軸套上設有一螺紋孔，所述鎖緊螺釘的螺紋段擰入螺紋孔內頂住第一軸套鎖緊。

優選地，所述第二軸套和第三軸套之間通過一套筒環連接。

套筒環進一步方便第二軸套和第三軸套之間的相對旋轉。

優選地，所述第二軸套和轉動軸之間通過正裝皮帶連接，所述第三軸套和轉動軸之間通過反裝皮帶連接。

本發明利用步進電機間接調節光楔的轉角，比手動調節精度好，可調節的最小角度也降低了。

當固定螺釘安裝時，軸套一會隨著軸套二一起轉動；當固定螺釘不安裝時，軸套一可通過自身的把手單獨調節，從而實現光楔一的單獨調節；

把手使得第一軸套可單獨調節；

一種驅動雙光楔同步異向旋轉的機械裝置的驅動方法，包括下述步驟：

1)步進電機驅動轉動軸轉動，轉動軸通過正裝皮帶帶動第二軸套和第一光楔正轉，轉動軸通過反裝皮帶帶動第三轉軸和第二光楔反轉；第二軸套和第三軸套同步異向轉動；進而實現第一光楔和第二光楔的同步異向轉動；

2)第一光楔和第二光楔形成一個光楔對用于精密調節光束的布拉格衍射角位置；

3)當第一光楔繞光軸相對轉動角度分別為θ₁，第二光楔繞光軸相對轉動角度分別為θ₂時，光線偏向角δ為

其中α為光楔楔角，小于1°。

優選地，當取下固定鎖緊螺釘時，第一軸套可相對第二軸套做獨立旋轉。

本發明既可實現雙光楔同步異向旋轉，也可單獨調節其中一個光楔，便于校準兩光楔的位置，而且結構簡單，易于操作，裝調方便，提高了角度調節精度，降低了可調節角度最小值。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為本發明的局部剖視示意圖；

圖中：1.第一軸套，2.第二軸套，3.第三軸套，4.套筒環，5.鎖緊螺釘，6.第一基座，7.第一光楔，8.第二光楔，9.轉動軸，10.步進電機，11.正裝皮帶，12.反裝皮帶，13.第二基座，14.第一底板，15.第一支撐立板，16.第二底板，17.第二支撐立板，18.調節把手。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步詳細的說明，但并不是對本發明保護范圍的限制。

如圖1和2所示，本發明為一種驅動雙光楔同步異向旋轉的機械裝置，包括第一軸套1，第一軸套1中固定著第一光楔7，第一軸套1又鑲嵌在第二軸套2中，由鎖緊螺釘5鎖緊；當取下鎖緊螺釘5時，第一軸套1可獨立旋轉；第二軸套2和轉動軸9之間通過正裝皮帶11連接，第三軸套3和轉動軸9之間通過反裝皮帶12連接，當步進電機10驅動轉動軸9時，第二軸套2和第三軸套3即可實現同步異向轉動；進而實現第一光楔7和第二光楔8的同步異向轉動。第一軸套1上還設有調節把手18。

底座包括相互對稱設置的第一基座6和第二基座13，第三軸套3轉動連接在第一基座6上部，第二軸套2轉動連接在第二基座13上部，步進電機10設置在第二基座13底部一側，轉動軸9穿過第二基座13后與第一基座6轉動連接。

第一基座6包括第一底板14和第一支撐立板15，第二基座13包括第一底板16和第二支撐立板17，第一支撐立板15和第二支撐立板17頂部均呈半圓狀，第一支撐立板15上部設有配合第三軸套3的第一通孔，第二支撐立板17上設有配合第二軸套2的第二通孔。

第二軸套2上設有一螺紋孔，鎖緊螺釘5的螺紋段擰入螺紋孔內頂住第一軸套1鎖緊。第二軸套2和第三軸套3之間通過一套筒環4連接。

第一光楔7和第二光楔8為尺寸和材料完全相同的圓形光楔，第一光楔7、第二光楔8同軸放置在光路中，無楔角面相對放置并留有極小縫隙，采用步進電機10使它們同步通向/反向繞光軸o₁-o₂轉動；第一光楔7與第二光楔8形成一個光楔對，作用是精密調節光束的布拉格衍射角位置。當兩光楔繞光軸相對轉動角度分別為θ₁和θ₂時，光線偏向角δ為

其中α為光楔楔角，一般小于1°。