一种光电自准直仪两维精密消隙调整机构的制作方法

1.本发明属于精密测量技术领域，具体涉及一种光电自准直仪两维精密消隙调整机构。


背景技术：

2.光电自准直仪采用几何光学中的自准直测角原理。光源发出的散射光经聚光镜后投射至准直光学系统焦平面处的分划板上，然后再经过准直光学系统后平行出射，平行光照射至被测反射镜上，反射镜将携带角度偏转信息的光信号反射回准直光学系统，经分光镜折转，在cmos图像传感器上聚焦成像。采用图像处理手段提取像点的质心坐标，通过几何光学换算成角度信息。
3.光电自准直仪属于精密测量设备,一般用于小角度范围内的高精度测量,测量时对准目标反射镜,将反射镜的相对角度调整到较小的准直测量范围内。调整过程中，由于角度范围小，测量精度高，在大范围内调整之后，需要利用精密调整底座对光电自准直仪进行小角度范围内精密调整，现有调整底座一般采用三层板的方式，底部层作为固定基座外，另外两层中的一层进行方位调整、另一层进行俯仰调整，结构形式相对复杂。现有调整底座一般使用螺杆顶柱作为调整顶柱，方位调整通过左、右螺杆顶柱对顶的方式对光电自准直仪连接板进行调整，需要操作人员分别对左、右螺杆顶柱进行旋动操作，操作过程中会出现跳动和空程现象，导致光电自准直仪测量数据突变、甚至移出测量范围，对于俯仰调整，采用螺杆顶柱顶起来的方式，旋扭突出于底座之外，为光电自准直仪的安装和操作带来了不便。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供了一种光电自准直仪两维精密消隙调整机构，结构简单，调节可靠，能够克服光电自准直仪测量数据突变、甚至移出测量范围的问题。
5.本发明是通过下述技术方案实现的：
6.一种光电自准直仪两维精密消隙调整机构，所述调整机构包括：上层板、下层板、旋转轴、顶柱、方位组件、俯仰组件及消隙组件；
7.所述下层板的上表面固定有两个顶柱；所述上层板放置于下层板上，并支撑在所述顶柱上；所述旋转轴为台阶轴，其小径段安装在下层板内，其大径段安装在上层板上加工的安装孔中，且旋转轴的大径段与上层板的安装孔的内壁面之间留有间隙；所述旋转轴位于两个顶柱之间；
8.所述方位组件、俯仰组件及消隙组件均安装在所述上层板和下层板之间；所述方位组件用于驱动上层板相对下层板以旋转轴为转动轴进行方位转动；所述俯仰组件用于驱动上层板相对下层板以顶柱的上端为转动支撑点进行俯仰转动；所述消隙组件用于消除调整机构内零部件之间的间隙。
9.进一步的，所述方位组件包括：方位顶针、螺套a、方位推杆及方位手轮；
10.所述下层板上加工有方位转动空腔，所述方位推杆的顶部固定在上层板上，底部
位于所述下层板的方位转动空腔内；所述螺套a固定在所述下层板的侧面上，方位顶针同轴安装在螺套a内，并与螺套a螺纹配合；所述方位顶针的一端与所述方位手轮固连，另一端与所述方位推杆相接触；
11.进一步的，所述俯仰组件包括：转向座、俯仰顶针、螺套b、连杆、转向销、支撑轴、俯仰滚轮、滚轮芯轴及俯仰手轮；
12.所述下层板上加工有俯仰转动空腔；所述转向座为l形结构，所述转向座的拐角端通过支撑轴安装在所述下层板的俯仰转动空腔中，且所述转向座可绕所述支撑轴的轴线转动；所述俯仰滚轮通过所述滚轮芯轴安装在所述转向座的一端，且俯仰滚轮可绕所述滚轮芯轴的轴线转动，所述俯仰滚轮的外圆周面与所述上层板的下表面接触；所述连杆的一端安装在所述俯仰转动空腔的水平导向槽的一端，另一端通过转向销与所述转向座的另一端销接，连杆可沿其轴线进行直线运动；所述螺套b固定在所述俯仰转动空腔的水平导向槽的另一端，俯仰顶针同轴安装在螺套b内，并与螺套b螺纹配合；所述俯仰顶针的一端与所述俯仰手轮固连，另一端与所述连杆的端面相接触，且俯仰顶针与所述连杆同轴。
13.进一步的，所述方位顶针上与方位推杆相接触的一端加工为半球面。
14.进一步的，所述消隙组件包括：方位簧拉钩a、方位拉簧及方位簧拉钩b；
15.所述下层板上表面加工有拉簧安装槽，所述拉簧安装槽内固定有方位簧拉钩b，上层板的下表面固定有方位簧拉钩a；所述方位拉簧水平安装在下层板的拉簧安装槽中，且方位拉簧的一端与所述方位簧拉钩a连接，另一端与所述方位簧拉钩b连接；所述方位拉簧用于将所述上层板和下层板拉住，消除方位顶针和方位推杆之间的间隙，使得方位顶针和方位推杆始终保持接触。
16.进一步的，所述俯仰顶针上与连杆相接触的一端加工为半球面。
17.进一步的，所述消隙组件包括：俯仰簧拉钩a、俯仰拉簧及俯仰簧拉钩b；
18.所述下层板上加工有两个竖直方向的拉簧安装孔，每个所述拉簧安装孔内均固定有俯仰簧拉钩b，上层板的下表面固定有两个与所述拉簧安装孔一一对应的俯仰簧拉钩a；两个所述俯仰拉簧分别竖直对应安装在下层板的两个拉簧安装孔中，且每个俯仰拉簧的一端分别与其对应的所述俯仰簧拉钩a连接，另一端与其对应的所述俯仰簧拉钩b连接；两个俯仰拉簧用于将所述上层板和下层板拉住，消除俯仰滚轮和上层板之间的间隙及顶柱和上层板之间的间隙，使得俯仰滚轮和上层板始终保持接触，顶柱和上层板始终保持接触。
19.进一步的，所述顶柱的上端加工为圆弧面，所述上层板的下表面与所述顶柱的圆弧面接触；
20.所述旋转轴的大径段的外圆周面上加工有沿其周向均布的一圈旋转轴滚珠，旋转轴上的旋转轴滚珠与上层板的安装孔的内壁面相接触，实现旋转轴与上层板的安装孔的滚动配合。
21.进一步的，还包括压帽；所述压帽固定在上层板的下表面，并抵触在旋转轴的台阶面上，对旋转轴进行轴向限位。
22.进一步的，还包括转接座；所述转接座罩装在所述上层板和下层板的外部，并与所述上层板固连；所述转接座的上表面设有用于安装光电自准直仪的安装接口孔，转接座的上表面还安装有用于监视光电自准直仪水平情况的水准器。
23.有益效果：
24.(1)本发明根据光电自准直仪的调整需求，能够实现方位、俯仰两维方向的调整，本发明的调整机构分为上层板和下层板，上层板和下层板通过旋转轴及顶柱支撑连接，下层板起到支撑作用，调整过程中，下层板静止不动，上层板相对下层板做相对运动，具体为：该调整机构进行方位调整时，通过方位顶针、螺套a及方位推杆推动上层板绕所述旋转轴水平转动，实现上层板的方位调整，该调整机构进行俯仰调整时，通过转向座、俯仰顶针、螺套b、连杆、转向销、支撑轴、俯仰滚轮及滚轮芯轴推动上层板以所述顶柱的上端为转动支撑点进行俯仰运动，实现上层板的俯仰调整；本发明结构简单，调整可靠，安装和操作方便，且操作过程中不会出现跳动和空程现象，防止发生光电自准直仪测量数据突变、甚至移出测量范围的情况，应用本发明对光电自准直仪进行调整的过程中，能够实现光电自准直仪方位或俯仰全量程范围内(
±
1000
″
)的单向连续调整，调整分辨力能够达到1
″
；本发明在进行单向调整(即进行方位调整或俯仰调整)过程中，另一方向要保持不动，能够避免两方向测量数据耦合，提高了调整效率。
25.(2)本发明的上层板和下层板之间设有消隙组件，消隙组件采用拉伸弹簧(即方位拉簧和俯仰拉簧)，利用拉伸弹簧消除调整机构的零部件内的间隙，能够保证方位组件内的方位顶针和方位推杆始终保持接触、俯仰组件内的俯仰滚轮和上层板始终保持接触及顶柱和上层板始终保持接触，实现调整过程中调整机构的测量准确性和数据的连续性，有效解决了光电自准直仪两维调整过程中卡顿、不连续等不利现象，提高了光电自准直仪调整分辨力，提高了工作效率。
26.(3)本发明通过研究光电自准直仪调整要求、调整范围，在结构件之间具有相对旋转或平移运动的接触点处，将相对旋转的结构件设计为弧形或滚珠结构形式，具体为：旋转轴的大径段设有转轴滚珠，通过旋转轴滚珠与上层板的安装孔进行滚动配合，使上层板绕所述旋转轴转动时不会有卡顿现象；顶柱的上端加工为圆弧面，上层板的下表面与所述顶柱的圆弧面接触，使上层板以顶柱的上端为转动支撑点进行俯仰运动时不会有卡顿现象；方位顶针上与方位推杆相接触的一端加工为半球面，俯仰顶针上与连杆相接触的一端加工为半球面；通过结构件球面形式确保结构间的点、线接触，避免在结构之间相对运动时具有卡顿、跳变等现象的发生，保证调整机构在方位、俯仰调整过程中，调整过程平顺，无卡顿卡滞现象，确保光电自准直仪调整过程中两维方向的测量分辨力和测量数据的连续性。
27.(4)本发明的转接座罩装在所述上层板和下层板的外部，并与所述上层板固连，光电自准直仪通过转接座与上层板固连，调整过程中，光电自准直仪随上层板一起做方位或俯仰旋转运动，实现两维精密调整；转接座罩装在所述上层板和下层板的外部时，露出需要手动操作的俯仰手轮和方位手轮；旋转方位手轮，驱动上层板做方位旋转，旋转俯仰手轮，驱动上层板做俯仰旋转，通过方位手轮和俯仰手轮进行调整，便于操作。
附图说明
28.图1为本发明的整体组成结构图；
29.图2为本发明去掉转接座后的组成结构图；
30.图3为本发明的旋转轴处的剖视图；
31.图4为本发明的方位组件的剖视图；
32.图5为本发明的俯仰组件的剖视图；
33.图6-图7为本发明的消隙组件的剖视图；
34.图8为本发明与光电自准直仪的连接关系图；
35.其中，1-光电自准直仪，2-卡箍，3-调整机构，4-转接座，5-上层板，6-下层板，7-俯仰手轮，8-方位手轮，9-水准器，10-方位顶针，11-螺套a，12-方位推杆，13-转向座，14-俯仰顶针，15-螺套b，16-连杆，17-转向销，18-支撑轴，19-滚轮芯轴，20-俯仰滚轮，21-方位簧拉钩a，22-方位拉簧，23-方位簧拉钩b，24-俯仰簧拉钩a，25-俯仰拉簧，26-俯簧拉钩b，27-旋转轴滚珠，28-旋转轴，29-顶柱，30-底部支脚，31-压帽。
具体实施方式
36.下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
37.本实施例提供了一种光电自准直仪两维精密消隙调整机构，参见附图1-2，所述调整机构3包括：上层板5、下层板6、旋转轴28、顶柱29、压帽31、方位组件、俯仰组件、消隙组件、转接座4及水准器9；
38.参见附图3，所述下层板6的下表面设有用于支撑在外部平台上的底部支脚30，下层板6的上表面固定有两个顶柱29，所述顶柱29的上端加工为圆弧面；所述上层板5放置于下层板6上，并支撑在所述顶柱29上，即所述上层板5的下表面与所述顶柱29的圆弧面接触；
39.所述下层板6上加工有竖直方向的螺纹孔，该螺纹孔位于两个顶柱29之间；所述上层板5的下表面加工有与所述螺纹孔同轴的安装孔；所述旋转轴28为台阶轴，其大径段的外圆周面上加工有沿其周向均布的一圈旋转轴滚珠27，其小径段加工有外螺纹；所述旋转轴28的小径段安装在下层板6的螺纹孔内；所述旋转轴28的大径段安装在上层板5的安装孔中，旋转轴28的大径段与上层板5的安装孔的内壁面之间留有间隙，旋转轴28上的旋转轴滚珠27与上层板5的安装孔的内壁面相接触，实现旋转轴28与上层板5的安装孔的滚动配合；所述压帽31固定在上层板5的下表面，并抵触在旋转轴28的台阶面上，对旋转轴28进行轴向限位，防止旋转轴28在重力的作用下从上层板5的安装孔中脱出；
40.所述方位组件和俯仰组件均安装在所述上层板5和下层板6之间；所述方位组件用于驱动上层板5相对下层板6以旋转轴28为转动轴进行方位转动；所述俯仰组件用于驱动上层板5相对下层板6以顶柱29的上端为转动支撑点进行俯仰转动；
41.参见附图4，所述方位组件包括：方位手轮8、方位顶针10、螺套a11及方位推杆12；
42.所述下层板6上加工有方位转动空腔，所述方位推杆12的顶部固定在上层板5上，底部位于所述下层板6的方位转动空腔内；所述螺套a11固定在所述下层板6的侧面上，方位顶针10同轴安装在螺套a11内，并与螺套a11螺纹配合；所述方位顶针10的一端与所述方位手轮8固连，另一端加工为半球面，并与所述方位推杆12相接触；
43.参见附图5，所述俯仰组件包括：转向座13、俯仰顶针14、螺套b15、连杆16、转向销17、支撑轴18、俯仰滚轮20、滚轮芯轴19及俯仰手轮7；
44.所述下层板6上加工有俯仰转动空腔；所述转向座13为l形结构，所述转向座13的拐角端通过支撑轴18安装在所述下层板6的俯仰转动空腔中，且所述转向座13可绕所述支撑轴18的轴线转动；所述俯仰滚轮20通过所述滚轮芯轴19安装在所述转向座13的一端，且俯仰滚轮20可绕所述滚轮芯轴19的轴线转动，所述俯仰滚轮20的外圆周面与所述上层板5的下表面接触；所述连杆16的一端安装在所述俯仰转动空腔的水平导向槽的一端，另一端
通过转向销17与所述转向座13的另一端销接，连杆16可沿其轴线进行直线运动；所述螺套b15固定在所述俯仰转动空腔的水平导向槽的另一端，俯仰顶针14同轴安装在螺套b15内，并与螺套b15螺纹配合；所述俯仰顶针14的一端与所述俯仰手轮7固连，另一端加工为半球面，并与所述连杆16的端面相接触，且俯仰顶针14与所述连杆16同轴；
45.参见附图6-7，所述消隙组件安装在所述上层板5和下层板6之间，用于消除调整机构3内零部件之间的间隙；所述消隙组件包括：方位簧拉钩a21、方位拉簧22、方位簧拉钩b23、俯仰簧拉钩a24、俯仰拉簧25及俯仰簧拉钩b26；
46.所述下层板6上表面加工有拉簧安装槽，所述拉簧安装槽内固定有方位簧拉钩b23，上层板5的下表面固定有方位簧拉钩a21；所述方位拉簧22水平安装在下层板6的拉簧安装槽中，且方位拉簧22的一端与所述方位簧拉钩a21连接，另一端与所述方位簧拉钩b23连接；所述方位拉簧22用于将所述上层板5和下层板6拉住，消除方位顶针10和方位推杆12之间的间隙，使得方位顶针10和方位推杆12始终保持接触；
47.所述下层板6上加工有两个竖直方向的拉簧安装孔，每个所述拉簧安装孔内均固定有俯仰簧拉钩b26，上层板5的下表面固定有两个与所述拉簧安装孔一一对应的俯仰簧拉钩a24；两个所述俯仰拉簧25分别竖直对应安装在下层板6的两个拉簧安装孔中，且每个俯仰拉簧22的一端分别与其对应的所述俯仰簧拉钩a24连接，另一端与其对应的所述俯仰簧拉钩b26连接；两个俯仰拉簧25用于将所述上层板5和下层板6拉住，消除俯仰滚轮20和上层板5之间的间隙及顶柱29和上层板5之间的间隙，使得俯仰滚轮20和上层板5始终保持接触，顶柱29和上层板5始终保持接触；
48.所述转接座4罩装在所述上层板5和下层板6的外部，并与所述上层板5固连，同时露出需要手动操作的俯仰手轮7和方位手轮8；所述转接座4的上表面设有用于安装光电自准直仪1的安装接口孔，转接座4的上表面还安装有用于监视光电自准直仪1水平情况的水准器9，通过水准器9获取光电自准直仪1的倾斜状态，便于将光电自准直仪1调整至水平状态。
49.工作原理：参见附图8，光电自准直仪1通过卡箍2固定在两维精密调整机构3上，共同组成通用型可调光电自准直仪，在对所述调整机构3进行调整时，光电自准直仪1随着调整机构3做方位、俯仰微转动以调整姿态，实现两维精密调整。
50.在调整机构3的调整过程中，下层板6静止不动，通过旋转方位手轮8，上层板5做方位微动；通过旋转俯仰手轮7，上层板5做俯仰微动；
51.在初始状态时，所述方位拉簧22和俯仰拉簧25均处于伸长状态；
52.所述调整机构3进行方位微动的调整过程如下：
53.正向旋转方位手轮8时，带动方位顶针10旋转，由于螺套a11固定，因此所述方位顶针10沿其轴线向方位推杆12所在方向进行直线运动，进而推动方位推杆12，由于方位推杆12与上层板5固连，因此使上层板5相对下层板6以旋转轴28为转动轴进行逆时针的方位转动，实现方位逆时针方向微动调整，同时方位拉簧22被进一步拉伸，使得方位顶针10和方位推杆12始终保持接触；
54.反向旋转方位手轮8时，带动方位顶针10沿其轴线远离方位推杆12所在方向进行直线运动，由于初始状态时或方位拉簧22被进一步拉伸时，方位拉簧22均为伸长状态，方位拉簧22的回复力推动方位推杆12转动，与所述方位顶针10保持接触，实现上层板5相对下层
板6以旋转轴28为转动轴进行顺时针的方位转动，实现方位顺时针微动调整。
55.所述调整机构3进行俯仰微动的调整过程如下：
56.正向旋转俯仰手轮8时，带动俯仰顶针14旋转，由于螺套b15固定，因此所述俯仰顶针14沿其轴线向连杆16所在方向进行直线运动，推动连杆16沿其轴向进行直线运动，进而推动转向座13以支撑轴18为转动轴进行向上转动，即俯仰滚轮20向上运动，上层板5在所述俯仰滚轮20的推动下，相对下层板6以顶柱29的上端为转动支撑点进行向上转动，同时俯仰拉簧25被进一步拉伸，使得俯仰滚轮20和上层板5始终保持接触，顶柱29和上层板5始终保持接触；
57.反向旋转俯仰手轮8时，所述俯仰顶针14沿其轴线远离连杆16所在方向进行直线运动，由于初始状态时或俯仰拉簧25被进一步拉伸时，俯仰拉簧25均为伸长状态，上层板5在俯仰拉簧25的作用下，相对下层板6以顶柱29的上端为转动支撑点进行向下转动，最终实现上层板5相对下层板6的俯仰微动调整，在此过程中，上层板5始终与所述俯仰滚轮20接触，推动俯仰滚轮20向下运动，进而推动转向座13以支撑轴18为转动轴进行向下转动。
58.综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。