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专利名称：倾斜接触式激光陀螺调腔机构和方法
技术领域：
本发明涉及一种激光陀螺调腔机构和方法。
背景技术：
激光陀螺是捷联式惯性导航系统的理想器件，尤其在军事领域，激光陀螺更占 有举足轻重的地位。而调腔是激光陀螺制造过程中的一个难点。我国激光陀螺调腔装配 工艺较落后，长期以来主要采用人工方式。以人工方式进行调腔，对于操作者的经验和 技巧要求很高，劳动强度大，效率低下，且由于存在经验、情绪等不确定因素，调腔质 量不稳定，严重制约了产品的产量提高和质量控制。腔长控制镜调腔方法只能在小范围 内进行调腔，当激光束在回路中离回路中心偏置较大时，腔长控制镜的调腔作用失效， 另外，这种方法使用的驱动器一压电陶瓷的灵敏度与温度有关，当环境温度变化时，其 伸缩量会发生变化，使谐振光路偏离最佳点。近年出现的水平非接触式调腔方法可在大 范围内进行调腔，但由于难以对调腔过程中球面镜和谐振腔体光胶面之间的平行度进行 检测，故很难实现高平行度要求，使得这种方法的调腔效率和调腔质量难以达到预期的 效果。

发明内容
本发明的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供一种倾斜接触式激光陀螺调 腔机构和方法，简单方便，操作性好。为达到上述目的，本发明的构思是
现有的水平非接触式调腔方法平行度难以达到要求，并且结构复杂，不易控制。本 发明采用倾斜接触式调腔方法，依靠球面镜自身重力解决调腔高平行度要求，减少了水 平非接触式调腔方法中用于平行度调整的二维旋转机构，只需三维平移机构即可满足调 腔需要，结构简单，易于控制。根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案
一种倾斜接触式激光陀螺调腔机构，包括一种倾斜接触式激光陀螺调腔机构，包括 一个光学平台、一个腔体支座以及待调腔的谐振腔体和球面镜，其特征在于
1)所述腔体支座固定在所述光学平台上，该腔体支座的上表面与水平面夹角为a’ 8.5°^〃 $90°;腔体支座上表面上安置待调腔的谐振腔体；
2)在所述光学平台上，通过一个连接板安装两套带有夹持手爪的三维精密工作台， 分别用于完成两个工位所述球面镜的调整。所述两套三维精密工作台，两套三维精密工作台中每套工作台是由一个竖直工 作台、一个水平工作台和一个法向工作台按正交方式串联固定在一个倾斜基座上，该倾 斜基座通过所述连接板固定在所述光学平台上。所述夹持手爪的结构是一根爪杆的下端连接头上有两个螺孔，通过螺钉与所 述竖直工作台固定连接，而爪杆的上端呈V型结构，能对球面镜叉持，实现球面镜在谐振腔体光胶面上沿横向和纵向定位，但在光胶面法线方向无定位作用。一种倾斜接触式激光陀螺调腔方法，采用上述机构进行调腔，其特征在于操作 步骤如下a)三维工作台复位；b)在夹持手爪上安放球面镜，使球面镜在重力作用下 紧密贴合在谐振腔体的光胶面上；c)控制竖直工作台和水平工作台带动夹持手爪沿着谐 振腔体光胶面的横向和纵向微运动，直至寻找到球面镜位置的最佳点；d)法向工作台带 动夹持手爪向靠近谐振腔体方向微运动，实现球面镜与谐振腔体的光胶；e)三维工作台 返回到末端位置，完成一个工位球面镜的装配。另一工位球面镜的装配步骤同上列步骤 a)至步骤e)。本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的实质性特点和优点本发明采 用倾斜接触式调腔机构和方法，结构简单，运动分辨率高，控制容易，可操作性好。


图1是本发明待装配的光学器件示意图2是采用本发明方法调腔时球面镜与谐振腔体接触效果示意图； 图3是本发明一个实例的整体结构示意图； 图4是图3的左视图； 图5是本发明夹持手爪结构示意图。
具体实施例方式本发明的优选实施例结合

如下；
实施例一参见图1、图2和图3，本倾斜接触式激光陀螺调腔机构，包括一个光学 平台10、一个腔体支座4以及待调腔的谐振腔体1和球面镜2，其特征在于
1)所述腔体支座4固定在所述光学平台10上，该腔体支座4的上表面与水平面夹角 为a，8.5°< α <90°；腔体支座4上表面上安置待调腔的谐振腔体1 ；
2)在所述光学平台10上，通过一个连接板9安装两套带有夹持手爪3的三维精密工 作台，分别用于完成两个工位所述球面镜2的调整。实施例二本实施例与实施例一基本相同，特别之处是所述两套三维精密工 作台中每套工作台是由一个竖直工作台5、一个水平工作台6和一个法向工作台7按正交 方式串联固定在一个倾斜基座8上，该倾斜基座8通过所述连接板9固定在所述光学平台 10上。所述夹持手爪3的结构是一根爪杆的下端连接头上有两个螺孔，通过螺钉与所 述竖直工作台5固定连接，而爪杆的上端呈V型结构，能对球面镜2叉持，实现球面镜2 在谐振腔体1光胶面上沿横向和纵向定位，但在光胶面法线方向无定位作用。实施例三本倾斜接触式激光陀螺调腔方法，采用上述调腔机构进行调腔，操 作步骤为一个工位球面镜2的装配步骤为a)三维工作台5，6，7复位；b)在夹持 手爪3上安放球面镜2，使球面镜2在重力作用下紧密贴合在谐振腔体1的光胶面上；C) 控制工作台5，6带动夹持手爪3沿着谐振腔体1光胶面的横向和纵向微运动，直至寻找 到球面镜2位置的最佳点；d)法向工作台7带动夹持手爪3向靠近谐振腔体1方向微运 动，实现球面镜2与谐振腔体1的光胶；e)三维工作台5，6，7返回到末端位置，完成 一个工位球面镜2的装配。另一工位球面镜2的装配步骤同上列步骤a)至步骤e)。
实施例四参照图1和图3，本实施例要在光学谐振腔体1的两个光胶面上先后装配球面镜2，两个光胶面处分别定义为工位1和工位2。其调腔方法和机构综合叙述如 下
参照图2和图3，上述倾斜接触式调腔方法是让待装配谐振腔体1的光胶面与重力方 向保持一倾斜角度β，即谐振腔体1与水平面成α角度放置。这一倾斜角度β应保证 球面镜2在三个自由度方向平动过程中始终与腔体1紧贴而不发生侧翻，此角度范围为6 ° S A S 45 °，对应的α角度范围是8.5 ° S σ <90 °。参照图3和图4，上述调腔机构由两套带有夹持手爪的三维精密工作台组成，分 别用于完成两个工位球面镜2的调整。调腔机构包括两个夹持手爪3，一个腔体支座4， 两个竖直工作台5，两个水平工作台6，两个法向工作台7，两个倾斜基座8，一个连接板 9及一个光学平台10。所述夹持手爪3与竖直工作台5末端连接；所述腔体支座4固定 在光学平台10上，上表面与水平面夹角为〃 (8.5°< α <90°)，其上安装谐振腔体1; 所述工作台5，6，7按正交方式串联固定在倾斜基座8上；所述倾斜基座8通过连接板9 固定在光学平台10上，并且，为保证夹持手爪3的末端与谐振腔体光胶面平行，倾斜基 座8的安装面需与水平面有一倾角θ ’其角度范围8.5° ^ θ < 45 0ο所述三维精密工作 台由三个功能相似的一维平移工作台串联组成，采用预压式精密滚珠丝杠传动，利用精 密交叉滚针导轨导向，采用步进电机驱动，通过控制步进电机驱动器的细分数，工作台 即可以lOmm/s的速度实现大范围快速运动，又可以实现小范围内的精密调整，其运动分 辨率可达1 μ m。参照图5，上述夹持手爪3与连接杆做成一体，固定在竖直工作台5上，与球面 镜2为线接触，为保证轻质和较高硬度采用硬铝材料。夹持手爪3带动球面镜2实现三 个方向的平动，手爪头部由V型和圆弧型两部分组成，V型角度为60°，在移动过程中， 球面镜2始终吸附在谐振腔体1的光胶面上，手爪3的运动不会改变球面镜2与谐振腔体 1的贴合状态。手爪3的圆弧部分高度超出球面镜2中心，在调腔完成后，手爪3在工作 台7的带动下向谐振腔体1运动，利用球面镜2与谐振腔体1之间的压力实现光胶。
权利要求
1.一种倾斜接触式激光陀螺调腔机构，包括一个光学平台(10)、一个腔体支座(4)以及待调腔的谐振腔体(1)和球面镜(2)，其特征在于a.所述腔体支座(4)固定在所述光学平台(10)上，该腔体支座(4)的上表面 与水平面夹角为α ,$90°;腔体支座(4)上表面上安置待调腔的谐振腔体(1)；b.在所述光学平台(10)上，通过一个连接板(9)安装两套带有夹持手爪(3)的 三维精密工作台，分别用于完成两个工位所述球面镜(2)的调整。
2.根据权利要求1所述的倾斜接触式激光陀螺调腔机构，其特征在于所述两套三维精 密工作台中每套工作台是由一个竖直工作台(5)、一个水平工作台(6) 和一个法向 工作台(7)按正交方式串联固定在一个倾斜基座(8)上，该倾斜基座(8)通过所述 连接板(9)固定在所述光学平台(10)上。
3.根据权利要求1所述的倾斜接触式激光陀螺调腔机构，其特征在于所述夹持手 爪(3)的结构是一根爪杆的下端连接头上有两个螺孔，通过螺钉与所述竖直工作台(5)固定连接，而爪杆的上端呈V型结构，能对球面镜(2)叉持，实现球面镜(2) 在谐振腔体(1)光胶面上沿横向和纵向定位，但在光胶面法线方向无定位作用。
4.一种倾斜接触式激光陀螺调腔方法，采用根据权利要求1所述的倾斜接触式激光陀 螺调腔机构进行调腔，其特征在于操作步骤如下A.—个工位球面镜(2)的装配步骤为a.三维工作台(5，6，7)复位；b.在夹持手爪(3)上安放球面镜(2)，使球面镜(2)在重力作用下紧密贴合在 谐振腔体(1)的光胶面上；C.控制工作台(5，6)带动夹持手爪(3)沿着谐振腔体(1)光胶面的横向和纵向 微运动，直至寻找到球面镜(2)位置的最佳点；d.法向工作台(7)带动夹持手爪(3)向靠近谐振腔体(1)方向微运动，实现球 面镜(2)与谐振腔体(1)的光胶；e.三维工作台(5，6，7)返回到末端位置，完成一个工位球面镜(2)的装配；B.另一工位球面镜(2)的装配步骤同步骤A中的步骤a至步骤e。
全文摘要
本发明涉及一种倾斜接触式激光陀螺调腔机构及方法。本调腔机构由三维精密工作台和夹持手爪串联而成，整个机构倾斜安装以获得倾斜接触式调腔方法所需的倾斜角度和自由度；夹持手爪采用V型结构，可实现球面镜的定位，并可在调腔结束后完成光胶。本倾斜接触式激光陀螺调腔方法利用球面镜与激光谐振腔体之间作用力实现两光胶面的可靠贴合，保证光胶面之间平行度的同时避免了传统调腔方法中出现意外光胶的情况。本发明采用倾斜接触式方法建立了一套精密调腔机构，结构简单，运动分辨率高，控制容易，可操作性好。
文档编号G01C19/64GK102012227SQ20101056134
公开日2011年4月13日 申请日期2010年11月27日 优先权日2010年11月27日
发明者何正峰, 孙立宁, 欧阳航空, 荣伟彬, 马立 申请人:上海大学, 哈尔滨工业大学