一种主动消除光学系统外界震动干扰的装置

摘要

本发明提供一种主动消除光学系统外界震动干扰的装置，包括光学平台、光学设备，光学平台下方设有平台支架，光学设备上具有外部触发信号接口，在平台支架和光学平台之间设有主动震动组件，在平台支架上设有外部震动传感模块，外部震动传感模块、外部触发信号接口、主动震动组件均连接综合处理主机，综合处理主机用于通过外部震动传感模块采集环境作用于平台支架上的震动信号，并根据震动信号同步触发主动震动组件使其做出反向等振幅震动用来抵消环境震动。本装置应用于环境中震动复杂的情况下，能够主动采集环境震动情况，并同步触发主动震动组件做出反向等振幅震动，以此抵消环境震动，能够极大程度的降低环境震动对光学平台的影响。

权利要求

1.一种主动消除光学系统外界震动干扰的装置，包括光学平台、设置于光学平台上的光学设备，所述光学平台下方设有平台支架，其特征在于：所述光学设备上具有外部触发信号接口，在所述平台支架和光学平台之间设有主动震动组件，在所述平台支架上设有外部震动传感模块，所述外部震动传感模块、外部触发信号接口、主动震动组件均连接综合处理主机，所述综合处理主机用于通过外部震动传感模块采集环境作用于平台支架上的震动信号，并根据震动信号同步触发主动震动组件使其做出反向等振幅震动用来抵消环境震动；

所述光学平台上设有平台台面震动传感模块，所述平台台面震动传感模块连接综合处理主机，所述综合处理主机通过平台台面震动传感模块判定环境震动无法有效抵消时，将联动外部触发信号，触发光学系统为光学设备提供与震动频率相同的外部工作信号；

在所述光学平台下方设置的平台支架为多个，每个平台支架对应设置有外部震动传感模块以及主动震动组件；

所述主动震动组件包括上支撑板、下支撑板，所述上支撑板与光学平台底部连接，所述下支撑板与平台支架连接，上支撑板和下支撑板之间通过多轴震动机构连接；

所述多轴震动机构为三轴震动机构，其包括X轴震动器、Y轴震动器以及Z轴震动器，分别用于实现X轴主动震动、Y轴主动震动以及Z轴主动震动；

所述Z轴震动器安装于下支撑板的上表面，所述X轴震动器、Y轴震动器分别安装于下支撑板两个相互垂直的侧面上。

2.如权利要求1所述的一种主动消除光学系统外界震动干扰的装置，其特征在于：所述Z轴震动器包括震动生成器以及能够实现X轴、Y轴方向水平移动的双轴滑动组件，所述Y轴震动器包括震动生成器以及能够实现X轴、Z轴方向水平移动的双轴滑动组件，所述X轴震动器包括震动生成器以及能够实现Y轴、Z轴方向水平移动的双轴滑动组件，X轴震动器、Y轴震动器、Z轴震动器的震动生成器以及双轴滑动组件结构相同、安装方向不同。

3.如权利要求2所述的一种主动消除光学系统外界震动干扰的装置，其特征在于：所述上支撑板上具有三个安装面，三个安装面分别用于固定安装X轴震动器、Y轴震动器、Z轴震动器的震动生成器，X轴震动器、Y轴震动器、Z轴震动器的双轴滑动组件固定在下支撑板对应位置上。

4.如权利要求3所述的一种主动消除光学系统外界震动干扰的装置，其特征在于：所述双轴滑动组件包括A向支撑轴，所述A向支撑轴上设有十字座，所述十字座和A向支撑轴之间滑动配合，在所述十字座上设有B向支撑轴，所述B向支撑轴与A向支撑轴轴线方向相垂直，B向支撑轴上设有安装座，所述安装座和B向支撑轴之间滑动配合，震动生成器连接在所述安装座上。

5.如权利要求4所述的一种主动消除光学系统外界震动干扰的装置，其特征在于：所述十字座和A向支撑轴连接处设有滑动轴承，所述安装座和B向支撑轴连接处设有滑动轴承。

说明书

一种主动消除光学系统外界震动干扰的装置

技术领域

[0001] 本发明主要涉及精密加工光学平台相关技术领域，具体是一种主动消除光学系统外界震动干扰的装置。

背景技术

[0002] 对于精密加工光学平台的隔振处理目前主要是被动式隔振，包含隔振橡胶、隔振气垫等方式。受限于隔振材料的固有频率影响，以上隔振方式在同一时刻只能对单一震动
频率范围的震动有效减轻，而对于超出其隔振频率范围的震动这种方式的隔振效果较差。

[0003] 由于精密加工光学平台的隔振效果直接影响到加工精度，因此，如何能够最大程度的避免外界环境震动对光学平台的干扰是本领域技术人员亟需解决的一项技术问题。

发明内容

[0004] 为解决目前技术的不足，本发明结合现有技术，从实际应用出发，提供一种主动消除光学系统外界震动干扰的装置，本装置应用于环境中震动复杂的情况下，能够主动采集
环境震动情况，并同步触发主动震动组件做出反向等振幅震动，以此抵消环境震动，能够极
大程度的降低环境震动对光学平台的影响。

[0005] 本发明的技术方案如下：

[0006] 一种主动消除光学系统外界震动干扰的装置，包括光学平台、设置于光学平台上的光学设备，所述光学平台下方设有平台支架，所述光学设备上具有外部触发信号接口，在
所述平台支架和光学平台之间设有主动震动组件，在所述平台支架上设有外部震动传感模
块，所述外部震动传感模块、外部触发信号接口、主动震动组件均连接综合处理主机，所述
综合处理主机用于通过外部震动传感模块采集环境作用于平台支架上的震动信号，并根据
震动信号同步触发主动震动组件使其做出反向等振幅震动用来抵消环境震动。

[0007] 进一步的，所述光学平台上设有平台台面震动传感模块，所述平台台面震动传感模块连接综合处理主机，所述综合处理主机通过平台台面震动传感模块判定环境震动无法
有效抵消时，将联动外部触发信号，触发光学系统为光学设备提供与震动频率相同的外部
工作信号。

[0008] 进一步的，在所述光学平台下方设置的平台支架为多个，每个平台支架对应设置有外部震动传感模块以及主动震动组件。

[0009] 进一步的，所述主动震动组件包括上支撑板、下支撑板，所述上支撑板与光学平台底部连接，所述下支撑板与平台支架连接，上支撑板和下支撑板之间通过多轴震动机构连
接。

[0010] 进一步的，所述多轴震动机构为三轴震动机构，其包括X轴震动器、Y轴震动器以及Z轴震动器，分别用于实现X轴主动震动、Y轴主动震动以及Z轴主动震动。

[0011] 进一步的，所述Z轴震动器安装于下支撑板的上表面，所述X轴震动器、Y轴震动器分别安装于下支撑板两个相互垂直的侧面上。

[0012] 进一步的，所述Z轴震动器包括震动生成器以及能够实现X轴、Y轴方向水平移动的双轴滑动组件，所述Y轴震动器包括震动生成器以及能够实现X轴、Z轴方向水平移动的双轴
滑动组件，所述X轴震动器包括震动生成器以及能够实现Y轴、Z轴方向水平移动的双轴滑动
组件，X轴震动器、Y轴震动器、Z轴震动器的震动生成器以及双轴滑动组件结构相同、安装方
向不同。

[0013] 进一步的，所述上支撑板上具有三个安装面，三个安装面分别用于固定安装X轴震动器、Y轴震动器、Z轴震动器的震动生成器，X轴震动器、Y轴震动器、Z轴震动器的双轴滑动
组件固定在下支撑板对应位置上。

[0014] 进一步的，所述双轴滑动组件包括A向支撑轴，所述A向支撑轴上设有十字座，所述十字座和A向支撑轴之间滑动配合，在所述十字座上设有B向支撑轴，所述B向支撑轴与A向
支撑轴轴线方向相垂直，B向支撑轴上设有安装座，所述安装座和B向支撑轴之间滑动配合，
震动生成器连接在所述安装座上。

[0015] 进一步的，所述十字座和A向支撑轴连接处设有滑动轴承，所述安装座和B向支撑轴连接处设有滑动轴承。

[0016] 本发明的有益效果：

[0017] 1、本发明的装置启动后，通过外部震动传感模块采集作用到光学平台支架上的震动情况，并通过数据线传送给综合处理主机，综合处理主机根据采集到的震动信号实时计
算并驱动主动震动组件产生跟外部震动振幅相等相位相反的震动，以此抵消外部震动，能
够极大程度的确保光学平台台面不受外部震动干扰。

[0018] 2、本发明中，当系统无法完全隔离外部震动时，可依据平台台面震动传感模块的信号进一步的为光学平台上光学设备提供跟震动频率相同的外部工作信号，以确保每次设
备触发工作时处于相同的振幅位置，以消除震动对光学设备的影响。

[0019] 3、本发明所提供的主动震动组件结构设计简单合理，安装方便，运动灵活，能够提供三轴方向的震动情况，以确保尽大程度的抵消环境震动对光学平台的影响。

附图说明

[0020] 附图1为本发明原理结构示意图；

[0021] 附图2为本发明光学平台结构示意图；

[0022] 附图3为本发明主动震动组件安装方式示意图；

[0023] 附图4为本发明多轴震动机构结构示意图一；

[0024] 附图5为本发明多轴震动机构结构示意图二；

[0025] 附图6为本发明双轴滑动组件结构示意图。

[0026] 附图中所示标号：

[0027] 1、综合处理主机；2、光学设备；3、光学平台；4、平台台面震动传感模块；5、光学支架；6、外部震动传感模块；7、主动震动组件；8、外部触发信号接口；9、上支撑板；10、下支撑
板；11、X轴震动器；12、Z轴震动器；13、Y轴震动器；14、震动生成器；15、安装盘；16、安装座；
17、B向支撑轴；18、十字座；19、A向支撑轴。

具体实施方式

[0028] 结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域
技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

[0029] 如图1所示，为本发明所提供的能够主动消除光学系统外界震动干扰装置的原理图。包括光学平台3、设置于光学平台3上的光学设备2，光学平台3下方设有平台支架5，光学
设备2上具有外部触发信号接口8，外部触发信号接口8用于连接外部光学系统的触发信号，
在平台支架5和光学平台3之间设有主动震动组件7，在平台支架5上设有外部震动传感模块
6，外部震动传感模块6、外部触发信号接口8、主动震动组件7均连接综合处理主机1。

[0030] 本发明的外部震动传感模块6设置在平台支架5上，能够检测外界环境作用于平台支架5上的震动，并发送至综合处理主机1进行计算处理。主动震动组件7受综合处理主机1
控制，当综合处理主机1通过外部震动传感模块6检测到平台支架5的震动时，它能够根据震
动信号同步触发主动震动组件7使其做出反向等振幅震动用来抵消环境震动，从而确保光
学平台3台面不受外部震动的干扰。

[0031] 作为一种优选方案，本发明中，光学平台3上设有平台台面震动传感模块4，该平台台面震动传感模块4用来检测平台台面处的震动，平台台面震动传感模块4连接综合处理主
机1，当平台台面震动传感模块4检测到平台台面震动大于设定阈值时，说明通过主动震动
组件7无法有效抵消环境的震动，此时综合处理主机1将联动外部触发信号，触发光学系统
为光学设备2提供与震动频率相同的外部工作信号，以确保每次设备触发工作时处于相同
的振幅位置，以消除震动对光学设备2的影响。

[0032] 如图3～6所示，本发明的光学平台3下方设置有四个平台支架5，四个平台支架5呈支腿式设置，每个平台支架5对应设置有一个外部震动传感模块6以及一个主动震动组件7，
各主动震动组件7依据对应的外部震动传感模块6检测的数据动作，从多方位保证平台的震
动能够被抵消。

[0033] 本发明中，主动震动组件7的具体结构如下：包括上支撑板9、下支撑板10，上支撑板9与光学平台3底部连接，下支撑板10与平台支架5连接，上支撑板9和下支撑板10之间通
过多轴震动机构连接。具体的多轴震动机构为三轴震动机构，能够XYZ三轴方向的震动，以
便能够全方位抵消外界环境引起的平台支架5震动，用于实现三轴震动的结构其包括X轴震
动器11、Y轴震动器13以及Z轴震动器12，X轴震动器11、Y轴震动器13以及Z轴震动器12均为
直线震动器，分别用于实现X轴主动震动、Y轴主动震动以及Z轴主动震动。

[0034] 本发明中，Z轴震动器12安装于下支撑板10的上表面，X轴震动器11、Y轴震动器13分别安装于下支撑板10两个相互垂直的侧面上。

[0035] 本发明中，Z轴震动器12包括震动生成器14以及能够实现X轴、Y轴方向水平移动的双轴滑动组件，Y轴震动器13包括震动生成器14以及能够实现X轴、Z轴方向水平移动的双轴
滑动组件，X轴震动器11包括震动生成器14以及能够实现Y轴、Z轴方向水平移动的双轴滑动
组件，X轴震动器11、Y轴震动器13、Z轴震动器12的震动生成器14以及双轴滑动组件结构相
同，采取不同的安装方向分别实现X轴、Y轴、Z轴的震动。

[0036] 本发明的上支撑板9上具有三个安装面，即上支撑板9由一个顶板，两个侧板组成，两个侧板分别用于固定安装X轴震动器11、Y轴震动器13的震动生成器14，顶板用于安装Z轴
震动器12的震动生成器14，X轴震动器11、Y轴震动器13、Z轴震动器12的双轴滑动组件固定
在下支撑板10对应位置上。对应X轴、Y轴、Z轴上的震动生成器14用于产生对应方向的水平
震动，该震动通过双轴滑动组件传递到下支撑板10上，并通过下支撑板10对应传递到平台
支架5上，依次抵消环境震动，震动生成器14的动作频率通过综合处理主机1进行控制。

[0037] 为了保证本发明中，震动在X轴方向、Y轴方向、Z轴方向的平稳传递，本发明的双轴滑动组件如图6所示，包括A向支撑轴19，A向支撑轴19两端通过轴座支持，轴座固定在下支
撑板10上，A向支撑轴19上设有如图所示的十字座18，该十字座18和A向支撑轴19之间滑动
配合，且在滑动连接处设置滑动轴承，以降低摩擦力，在十字座18上设有B向支撑轴17，B向
支撑轴17与A向支撑轴19轴线方向相垂直，B向支撑轴17上设有安装座16，安装座16和B向支
撑轴17之间滑动配合，且在滑动配合处设置滑动轴承，以降低相对滑动的摩擦力，安装座16
上具有一个安装盘15，震动生成，震动生成器14的输出端通过该安装盘15连接在安装座16
上。本发明所提供的该双轴滑动组件通用性强，结构简单、稳定牢靠，在起到支撑的同时，又
能满足两个垂直方向的运动。