一种基准镜粘接与自校准装置

摘要

本发明提供了一种操作方便、连接可靠、粘接精度高，且可自校准的基准镜粘接与自校准装置。该装置由六自由度调整台（包括六自由度调整台固定端和六自由度调整台活动端）、基准镜连接组件、基准镜基座、底座、自准直仪Ⅰ、自准直仪Ⅰ的调整机构A、计算机图像采集与显示系统Ⅰ、自准直仪Ⅱ、自准直仪Ⅱ的调整机构B、计算机图像采集与显示系统Ⅱ、两台自准直仪光轴垂直度校准组件和光学平台等组成。本发明无需借助其他设备，可实现装置的自校准，校准精度可达1.73″，基准镜粘接精度可达2.54″。

权利要求

1.一种基准镜粘接与自校准装置，其特征在于，包括六自由度调整台、基准镜、基准镜连接组件、基准镜基座、底座、两台自准直仪及其调整机构、计算机图像采集与显示系统、垂直度校准组件和光学平台；

所述两台自准直仪及其调整机构包括自准直仪Ⅰ、自准直仪Ⅰ的调整机构A、自准直仪Ⅱ和自准直仪Ⅱ的调整机构B；所述自准直仪Ⅰ的光轴和自准直仪Ⅱ的光轴成90°；

所述计算机图像采集与显示系统包括计算机图像采集与显示系统Ⅰ和计算机图像采集与显示系统Ⅱ；所述计算机图像采集与显示系统Ⅰ与自准直仪Ⅰ连接，所述计算机图像采集与显示系统Ⅱ与自准直仪Ⅱ连接；

所述光学平台上放置所述六自由度调整台、所述底座、所述自准直仪Ⅰ、所述自准直仪Ⅰ的调整机构A、所述计算机图像采集与显示系统Ⅰ、所述自准直仪Ⅱ、所述自准直仪Ⅱ的调整机构B、所述计算机图像采集与显示系统Ⅱ和所述垂直度校准组件；

所述垂直度校准组件是用于校准所述自准直仪Ⅰ的光轴和所述自准直仪Ⅱ的光轴的垂直度；

所述六自由度调整台包括六自由度调整台固定端和六自由度调整台活动端；

所述六自由度调整台固定端置于六自由度调整台之下，所述六自由度调整台固定端与所述光学平台连接；

所述六自由度调整台活动端置于六自由度调整台之上，所述六自由度调整台活动端与基准镜连接组件连接；

所述基准镜连接组件一端与所述六自由度调整台活动端连接，所述基准镜连接组件另一端与所述基准镜连接；

所述基准镜基座用于固定所述基准镜，并与所述基准镜粘接；

所述基准镜基座位于所述底座之上；

所述底座固定在所述光学平台之上。

2.根据权利要求1所述的基准镜粘接与自校准装置，其特征在于，垂直度校准组件具有工作面M和工作面N，所述工作面M的中心刻有十字线，所述工作面N的中心也刻有十字线。

3.根据权利要求1所述的基准镜粘接与自校准装置，其特征在于，基准镜具有工作面P和工作面Q，所述工作面P的中心刻有十字线，所述工作面Q的中心刻有十字线。

4.根据权利要求1所述的基准镜粘接与自校准装置，其特征在于，垂直度校准组件的外形尺寸不小于20mm×20mm×20mm。

5.根据权利要求1所述的基准镜粘接与自校准装置，其特征在于，基准镜的外形尺寸不大于20mm×20mm×20mm。

说明书

一种基准镜粘接与自校准装置

技术领域

[0001] 本发明涉及基准镜技术，尤其涉及一种基准镜粘接与自校准装置。

背景技术

[0002] 传统的基准镜粘接方法主要依靠人眼观瞄确定粘接位置，粘接误差高达3′-15′，难以实现基准镜的高精度粘接。目前，越来越多的航天产品、航空产品等要求基准镜粘接具
有角秒级的精度，传统粘接手段已无法满足使用要求。

[0003] 为了提高基准镜的粘接精度，需要一种基准镜粘接装置，能够简单而方便的实现基准镜粘接，并具有角秒级的粘接精度，且该设备应具备自校准功能，供每次粘接基准镜之
前，对粘接装置自身的精度进行检验。

发明内容

[0004] 本发明就是针对现有技术存在的问题，设计一种基准镜粘接与自校准装置。针对现有基准镜粘接存在的人眼观瞄误差，提出采用自准直仪瞄准，配合自准直仪调整机构、六
自由度调整台(包括六自由度调整台固定端和六自由度调整台活动端)、基准镜连接组件、
基准镜基座、底座、计算机图像采集与显示系统和光学平台，实现基准镜的高精度粘接，保
证粘接精度优于2.54″，且配合垂直度校准组件，可实现基准镜粘接装置的自校准，校准精
度优于1.73″。

[0005] 本发明解决现有技术问题所采用的技术方案是：设计一种基准镜粘接与自校准装置，包括六自由度调整台、基准镜连接组件、基准镜、基准镜基座、底座、两台自准直仪及其调整机构、计算机图像采集与显示系统、垂直度校准组件和光学平台；六自由度调整台包括
六自由度调整台固定端和六自由度调整台活动端；六自由度调整台固定端与所述光学平台
连接；六自由度调整台活动端与基准镜连接组件连接；基准镜连接组件一端与六自由度调
整台活动端连接，基准镜连接组件另一端与基准镜连接；基准镜基座用于固定基准镜，并与
基准镜粘接；基准镜基座位于底座之上；底座固定在光学平台之上。

[0006] 两台自准直仪及其调整机构包括自准直仪Ⅰ、自准直仪Ⅰ的调整机构A、自准直仪Ⅱ和自准直仪Ⅱ的调整机构B；计算机图像采集与显示系统包括计算机图像采集与显示系统Ⅰ
和计算机图像采集与显示系统Ⅱ；光学平台上放置六自由度调整台、底座、自准直仪Ⅰ、自准直仪Ⅰ的调整机构A、计算机图像采集与显示系统Ⅰ、自准直仪Ⅱ、自准直仪Ⅱ的调整机构B、计算机图像采集与显示系统Ⅱ和垂直度校准组件。

[0007] 垂直度校准组件具有工作面M和工作面N，工作面M的中心刻有十字线，工作面N的中心也刻有十字线。垂直度校准组件的外形尺寸不小于20mm×20mm×20mm。

[0008] 基准镜具有工作面P和工作面Q，工作面P的中心刻有十字线，工作面Q的中心刻有十字线。基准镜的外形尺寸不大于20mm×20mm×20mm。

[0009] 基准镜粘接与自校准装置的基准镜粘接工作模式时，自准直仪Ⅰ和自准直仪Ⅱ分别通过自准直仪Ⅰ的调整机构A和自准直仪Ⅱ的调整机构B形成互为90°的安装形式；基准镜
的两个工作面的十字线中心应分别位于自准直仪Ⅰ和自准直仪Ⅱ的光轴附近；基准镜下方
放置基准镜基座，基准镜基座下方放置底座，底座与光学平台连接；基准镜通过基准镜连接
组件与六自由度调整台活动端连接，六自由度调整台活动端与六自由度调整台的一端连
接，六自由度调整台的另一端与六自由度调整台固定端连接；六自由度调整台固定端与光
学平台连接；计算机图像采集与显示系统Ⅰ与自准直仪Ⅰ连接；计算机图像采集与显示系统
Ⅱ与自准直仪Ⅱ连接。

[0010] 基准镜粘接与自校准装置的自校准工作模式时，垂直度校准组件下方放置底座，底座与光学平台连接；自准直仪Ⅰ和自准直仪Ⅱ通过自准直仪Ⅰ的调整机构A和自准直仪Ⅱ
的调整机构B形成互为90°的安装形式，自准直仪Ⅰ和自准直仪Ⅱ的光轴应分别位于垂直度
校准组件的两个工作面的十字线中心附近；计算机图像采集与显示系统Ⅰ与自准直仪Ⅰ连
接；计算机图像采集与显示系统Ⅱ与自准直仪Ⅱ连接。

[0011] 综上所述，本发明组成简单、结构紧凑、操作方便、连接可靠，实现了基准镜的高精度粘接，且无需借助其他设备，可实现基准镜粘接装置的自校准。

附图说明

[0012] 图1为本发明的基准镜粘接工作模式时，基准镜粘接与自校准装置的总体布局示意图；

[0013] 图2为基准镜的结构示意图；

[0014] 图3为本发明的自校准工作模式时，基准镜粘接与自校准装置的总体布局示意图；

[0015] 图4为垂直度校准组件的结构示意图。

具体实施方式

[0016] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，在附图或说明书中，
相似或相同的元件皆使用相同的附图标记。

[0017] 实施例一

[0018] 本实施例如图1所示和图2所示。本实施例提供一种基准镜粘接装置，主要由六自由度调整台1(包括六自由度调整台固定端2和六自由度调整台活动端3)、基准镜连接组件
4、基准镜基座5、底座7、自准直仪Ⅰ8、自准直仪Ⅰ8的调整机构A9、计算机图像采集与显示系统Ⅰ10、自准直仪Ⅱ11、自准直仪Ⅱ11的调整机构B12、计算机图像采集与显示系统Ⅱ13和光学平台14等组成。

[0019] 自准直仪Ⅰ8和自准直仪Ⅱ11分别通过自准直仪Ⅰ8的调整机构A9和自准直仪Ⅱ11的调整机构B12形成互为90°的安装形式；在自准直仪Ⅰ8和自准直仪Ⅱ11的光轴交点附近放
置基准镜6，基准镜6的工作面P16的十字线中心应位于自准直仪Ⅰ8的光轴附近，轴向距离为
1m；基准镜6的工作面Q17的十字线中心应位于自准直仪Ⅱ11的光轴附近，轴向距离为1m；基
准镜6下方放置基准镜基座5，基准镜基座5下方放置底座7，底座7与光学平台14连接；基准
镜6通过基准镜连接组件4与六自由度调整台活动端3连接，六自由度调整台活动端3与六自
由度调整台1的一端连接，六自由度调整台1的另一端与六自由度调整台固定端2连接；六自
由度调整台固定端2与光学平台14连接；计算机图像采集与显示系统Ⅰ10与自准直仪Ⅰ8连
接；计算机图像采集与显示系统Ⅱ13与自准直仪Ⅱ11连接。

[0020] 本实施例的工作原理如下。

[0021] 在基准镜粘接工作状态时，自准直仪Ⅰ8和自准直仪Ⅱ11的光轴严格垂直，可作为基准镜粘接时的基准，供基准镜6的工作面P16和工作面Q17进行观瞄，通过六自由度调整台
活动端3带动基准镜连接组件4对基准镜6进行六自由度调节。

[0022] 观察自准直仪Ⅰ8和自准直仪Ⅱ11的自准直像，利用六自由度调整台活动端3调整基准镜6的角度，其中，六自由度调整台1可对基准镜6实现三个方向的角度调整和三个方向
的位置调整，且每个方向的调整都相互独立，互不干涉。调整至自准直仪Ⅰ8的自准像返回计算机图像采集与显示系统Ⅰ10的像面中心，同时，自准直仪Ⅱ11的自准像返回计算机图像采
集与显示系统Ⅱ13的像面中心。此时，调整结束，可利用专用粘接剂将基准镜6与基准镜基
座5连接在一起。

[0023] 粘接过程中，应实时观察自准直仪Ⅰ8和自准直仪Ⅱ11的自准像是否发生位置窜动或角度窜动。若发生窜动，则应实时通过六自由度调整台活动端3调整基准镜6的角度，直至
自准直仪Ⅰ8的自准像和自准直仪Ⅱ11的自准像同时回到计算机图像采集与显示系统Ⅰ10的
像面中心和计算机图像采集与显示系统Ⅱ13的像面中心；若没有发生窜动，则专用粘接剂
固化后，拆除基准镜连接组件4，从而完成了基准镜6的粘接工作。

[0024] 已知自准直仪Ⅰ8的测角精度为Δ自准直仪Ⅰ的测角精度为1″，自准直仪Ⅱ11的测角精度Δ自准直仪Ⅱ的测角精度为1″，六自由度调整台1的转角精度Δ六自由度调整台的转角精度为1.2″，基准镜粘接自校准精度Δ基准镜粘接自校准装置为1.73″，则基准镜粘接精度Δ基准镜粘接精度为2.54″，计算如下：

[0025] 实施例二

[0026] 本实施例如图2所示，本实施例提供一种基准镜粘接的自校准装置，包括垂直度校准组件15、底座7、自准直仪Ⅰ8、自准直仪Ⅰ8的调整机构A9、计算机图像采集与显示系统Ⅰ10、自准直仪Ⅱ11、自准直仪Ⅱ11的调整机构B12、计算机图像采集与显示系统Ⅱ13和光学平台
14等。

[0027] 垂直度校准组件15下方放置底座7，底座7与光学平台14连接；自准直仪Ⅰ8和自准直仪Ⅱ11通过自准直仪Ⅰ8的调整机构A9和自准直仪Ⅱ11的调整机构B12形成互为90°的安
装形式，自准直仪Ⅰ8的光轴应位于垂直度校准组件15的工作面M18的十字线中心附近，轴向
距离为1m；自准直仪Ⅱ11的光轴应位于垂直度校准组件15的工作面N19的十字线中心附近，
轴向距离为1m；计算机图像采集与显示系统Ⅰ10与自准直仪Ⅰ8连接；计算机图像采集与显示系统Ⅱ13与自准直仪Ⅱ11连接。

[0028] 本实施例的工作原理如下。

[0029] 在装置的自校准工作状态时，垂直度校准组件15作为基准，供自准直仪Ⅰ8和自准直仪Ⅱ11观瞄，通过自准直仪Ⅰ8的调整机构A9和自准直仪Ⅱ11的调整机构B12实现自准直
仪Ⅰ8和自准直仪Ⅱ11的位置调节。

[0030] 将垂直度校准组件15置于底座7上。打开自准直仪Ⅰ8，通过自准直仪Ⅰ8的调整机构A9将自准直仪Ⅰ8的自准像调整至计算机图像采集与显示系统Ⅰ10的像面中心，此时，利用自准直仪Ⅰ8的调整机构A9将自准直仪Ⅰ8锁紧；打开自准直仪Ⅱ11，通过自准直仪Ⅱ11的调整
机构B12将自准直仪Ⅱ11的自准像调整至计算机图像采集与显示系统Ⅱ13的像面中心，此
时，利用自准直仪Ⅱ11的调整机构B12将自准直仪Ⅱ11锁紧。从而完成了装置的自校准工
作。

[0031] 已知两台自准直仪光轴垂直度校准装置的垂直度误差Δ两台自准直仪光轴垂直度校准装置的垂直度误差为1″，自准直仪Ⅰ8的测角精度为Δ自准直仪Ⅰ的测角精度为1″，自准直仪Ⅱ11的测角精度Δ自准直仪Ⅱ的测角精度为1″，则基准镜粘接与自校准装置的校准精度Δ基准镜粘接自校准装置精度为1.73″，计算如下：