管轴部件的校准方法与流程

1.本发明属于光学仪器技术领域，特别涉及一种管轴部件的校准方法。


背景技术：

2.单色器用于将入射光分解成单色光，并准确“取出”所需要的某一波长光。变包含角光栅单色器的反射镜、光栅回转轴心应当平行间隔布置在同一铅锤面内，在使用时，其反射镜、光栅需转动相应的角度以获得所需的单色光。反射镜、光栅回转轴的安装精度，将直接影响单色器的分辨率。如附图3所示，反射镜、光栅回转轴为中空管轴，其中心轴线缺失，给仪器装配带来困难。在使平面镜回转轴、光栅回转轴平行后，如何校准使两轴的轴心位于同一铅锤面内，成为亟待解决的问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种管轴部件的校准方法，能获得平面镜回转轴、光栅回转轴装配精度满足需求的单色器。
4.为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：
5.一种管轴部件的校准方法，基座安装在调校平台上，基座的旁侧架设一台水准仪，基座邻近光栅回转轴的外端架设一台经纬仪，靶标安装在光栅回转轴或平面镜回转轴轴端，用水准仪或经纬仪观测靶标中心并调校基座；
6.校准步骤如下：
7.a、校准光栅回转轴；
8.a1、将靶标安装在光栅回转轴的端部，用经纬仪瞄准靶标并调整基座使其转动，直至光栅回准轴的轴心与经纬仪的视准轴位于同一铅锤面内；
9.a2、将靶标安装在光栅回转轴的端部，用水准仪瞄准靶标并调整基座的高低姿态，直至光栅回准轴的轴心水平布置；
10.b、校准平面镜回转轴；
11.将靶标安装在平面镜回转轴的一端，观测靶标中心与经纬仪竖丝的位置关系调整基座使其绕光栅回转轴的轴心转动，直至平面镜回转轴的轴心与经纬仪的视准轴位于同一铅锤面内。
12.靶标安装在光栅回转轴或平面镜回转轴上时，视靶标中心为对应回转轴的轴心。本方法先用经纬仪、水准仪瞄准安装在光栅回转轴上的靶标，校准光栅回转轴，然后再根据安装在平面镜回转轴上靶标中心相对经纬仪竖丝的偏转方位调整基座，便能高效率调校，获得轴心水平布置并位于同一铅锤面的平面镜回转轴、光栅回转轴。
附图说明
13.下面对本说明书各附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：
14.图1是实施例中待校准仪器的示意图；
15.图2是实施例中待校准仪器的主视图；
16.图3是图2中a
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a剖视图；
17.图4是靶标示意图；
18.图5是经纬仪与待校准管轴的俯视布置示意图；
19.图6是经纬仪与待校准管轴的侧视布置示意图；
20.图7、8是步骤a1经纬仪与待校准管轴的侧视布置示意图；
21.图9是经纬仪、水准仪与待校准管轴的俯视布置示意图；
22.图10、11是附图6所示状态下经纬仪目镜观测示意图。
23.图中：10.基座，20.光栅回转轴，21.光栅回转轴一，22.光栅回转轴二，30.平面镜回转轴，40.水准仪，50.经纬仪，60.靶标。
具体实施方式
24.下面结合附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
25.实施例一
26.本实施例如附图1
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3所示，光栅单色器的基座10上转动连接有光栅安装座11、反射镜安装座12，整体呈u形的光栅安装座11的两端分别通过光栅回转轴一21、光栅回转轴22与基座10铰接，反射镜安装座12通过平面镜回转轴30与基座10铰接。其中，光栅回转轴一21、光栅回转轴22的轴心重合，平面镜回转轴30的轴心与光栅回转轴一21、光栅回转轴二22的轴心平行布置。
27.本实施例中，待校准的光栅回转轴20由轴心重合布置的两分离管轴光栅回转轴一21、光栅回转轴二22构成，在其他实施例中，待校准的光栅回转轴20可以为完整、连续管轴，且管轴的两端均能安装靶标60。
28.本实施例所采用的靶标60如附图4所示，包括整体呈阶梯轴状的靶标轴套100，靶标轴套100的放置腔内设有镜片300，镜片300上设有若干同心圆，同心圆的中心即为靶标中心，靶标60插置于待校准的管轴内时，视靶标中心与对应回转轴的轴心重合。靶标60的具体结构参见申请人于2021年7月9日申请的专利号为202110777573.5的专利“一种用于设备校准的靶标装置”。
29.在校准前，将光栅单色器的基座10安装在调校平台上，并架设水准仪40、经纬仪50。如附图9所示，水准仪40位于基座10旁侧，水准仪40中心与光栅回转轴一、二21、22中心连线与光栅回转轴一21的轴心在水平方向上夹角布置，使靶标60安装在光栅回转轴一21或光栅回转轴22上时，水准仪40与靶标中心之间无遮挡。经纬仪50邻近光栅回转轴一21布置并位于光栅回转轴一、二21、22轴心延长线处，即目视经纬仪50与光栅回转轴一21、光栅回转轴二22位于同一直线上。
30.校准方法包括如下步骤：
31.a、校准光栅回转轴20；
32.a1、如附图7、8所示，将同一个靶标60交替安装在光栅回转轴一21、光栅回转轴二22上，用经纬仪50瞄准靶标60并调整基座10使其在调校平台上转动，直至维持经纬仪50姿态时，安装在光栅回转轴一21、光栅回转轴二22上的靶标60的中心与经纬仪50的竖丝重合，
或仅调整经纬仪50的俯仰姿态，安装在光栅回转轴一21、光栅回转轴二22上的靶标60的中心能与经纬仪50的叉丝中心重合。从而确定安装在光栅回转轴一21、光栅回转轴二22上靶标60的中心与经纬仪50的视准轴位于同一铅锤面内，即光栅回转轴20的轴心与经纬仪50的视准轴位于同一铅锤面内。
33.维持经纬仪50的姿态。
34.a2、如附图9所示，将同一个靶标60交替安装在光栅回转轴一21、光栅回转轴二22上，用水准仪40瞄准靶标60并调整基座10的高低姿态，直至仅调整水准仪40的水平观测角度，安装在光栅回转轴一21、光栅回转轴二22上靶标60中心与横丝的间距相同。具体如附图4、10、11所示，靶标60的镜片300上设有多个同心圆，用精平的水准仪40分别观测安装在光栅回转轴一21、光栅回转轴二22上的靶标60，当靶标镜片300上同一个同心圆的上侧与横丝相切，或靶标镜片300上同一个同心圆的下侧与横丝相切，或靶标镜片300上最小的同心圆与横丝重合时，便能确定安装在光栅回转轴一21、光栅回转轴二22上靶标60的中心位于同一水平面内，即光栅回转轴20的轴心水平布置。
35.b、校准平面镜回转轴30；
36.如附图5、6所示，将靶标60安装在平面镜回转轴30的端部，观测靶标中心与经纬仪50竖丝的位置关系，调整基座10使其绕光栅回转轴20的轴心转动，令安装在平面镜回转轴30端部的靶标60中心与经纬仪50竖丝重合。如附图10所示，安装在平面镜回转轴30上靶标60的中心位于竖丝的左侧，则调整基座10使其绕光栅回转轴20的轴心逆时针转动至附图11所示姿态，便能使光栅回转轴20、平面镜回转轴30位于同一铅锤面内且两轴分别水平布置。
37.如附图1
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3所示，靶标60插置于光栅回转轴一21或光栅回转轴二22内时，视靶标中心与光栅回转轴一21、光栅回转轴二22的轴心重合。这样的话，通过校准插置于光栅回转轴一21、光栅回转轴二22内靶标60的中心所处位置，便能校准光栅回转轴20的姿态。而平面镜回转轴30仅远离光栅回转轴20的轴端能与靶标60配合，无法采用前述方式直接校准平面镜回转轴30的姿态，故而，本方法采用先校准光栅回转轴20，再校准平面镜回转轴30的顺序。
38.本实施例中，采用同一个靶标60交替安装在光栅回转轴一21、光栅回转轴二22、平面镜回转轴30的轴端用作调校基准，这样能避免不同靶标60的制造误差影响校准精度。在其他实施例中，在调校精度满足要求的情况下，也可以采用多个靶标60分别同时安装在光栅回转轴20、平面镜回转轴30的轴端，以提升校准效率。
39.实施例二
40.本实施例与实施例一的不同之处在于，将基座10安装在调校平台上后，经纬仪50的定位包括如下步骤：
41.k1、以光栅回转轴一21、光栅回转轴二22的轴向延伸方向为基准，绘制或标记自基座10向外延伸的参考线。光栅回转轴一21、光栅回转轴二22初始状态在水平面内的投影为一直线，参考线与该直线目视重合。即参考线为光栅回转轴一21、光栅回转轴二22的轴心在校准平台、地面的垂线。
42.k2、在参考线上架设经纬仪50，调节经纬仪50的架设高度，确认能够从经纬仪50目镜中穿过光栅回转轴一21、光栅回转轴二22的轴孔观测到平面镜回转轴30的轴心。将靶标60安装在平面镜回转轴30的端部，用调节经纬仪50的架设高度与俯仰姿态，直到穿过光栅回转轴一21、光栅回转轴二22能观察到靶标60的靶标中心。
43.实施例三
44.本实施例与实施例一的不同之处在于，基座10与调校平台之间的调节装置，无法直接实现基座10绕光栅回转轴20轴心的转动。那么在步骤b中，调整基座10时可能会导致光栅回转轴20的姿态改变，故而，在所述的步骤b后还包括步骤c，校验光栅回转轴20与平面镜回转轴30。校验步骤如下：
45.c1、校验光栅回转轴20的轴心是否水平布置，若否，重复步骤a2，若是，进入步骤c2；
46.将同一靶标60先后安装在光栅回转轴一21、光栅回转轴二22上，观测安装在光栅回转轴一21、光栅回转轴二22上的靶标60的中心与水准仪40的横丝间距是否相同，若是，判断光栅回转轴20的轴心水平布置，若否，判断光栅回转轴20的轴心与经纬仪50的视准轴并非水平布置。
47.c2、校验光栅回转轴20的轴心与经纬仪50的视准轴是否位于同一铅锤面内，若否，重复步骤a1，若是，进入步骤c3；
48.将同一靶标60先后安装在光栅回转轴一21、光栅回转轴二22上，观测安装在光栅回转轴一21、光栅回转轴二22上的靶标60的中心与经纬仪50的竖丝是否重合，若是，判断光栅回转轴20的轴心与经纬仪50的视准轴位于同一铅锤面内，若否，判断光栅回转轴20的轴心与经纬仪50的视准轴并非位于同一铅锤面内。
49.c3、校验平面镜回转轴30与光栅回转轴20的轴心是否位于同一铅锤面内，若否，重复步骤b，若是，完成校准作业；
50.将靶标60安装在平面镜回转轴30的端部，观测靶标中心是否与经纬仪50的竖丝重合，若是，判断平面镜回转轴30与光栅回转轴20的轴心位于同一铅锤面内，若否，判断平面镜回转轴30与光栅回转轴20的轴心并非位于同一铅锤面。
51.实施例四
52.本实施例与实施例三的不同之处在于，步骤a中，按照步骤a2、a1进行校准，也就是说，先调校基座10使光栅回转轴20的轴心水平布置，再调校基座10使光栅回转轴20的轴心与经纬仪50的视准轴共面。