用于角秒級(jí)三維光學(xué)變形測(cè)量裝置的安裝裝置與方法制造方法及圖紙

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)了一種用于角秒級(jí)三維光學(xué)變形測(cè)量裝置的安裝裝置與方法，目的是使得能將角秒級(jí)三維光學(xué)變形測(cè)量裝置進(jìn)行可靠安裝。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)安裝裝置由發(fā)射模塊安裝裝置和接收模塊安裝裝置構(gòu)成，發(fā)射模塊安裝裝置由發(fā)射主鏡筒、發(fā)射尾部調(diào)整架、光源安裝架、發(fā)射透鏡壓圈、發(fā)射透鏡固定蓋、光闌安裝板和光源安裝板組成；接收模塊安裝裝置由接收主鏡筒、接收透鏡壓圈、接收透鏡固定蓋、接收尾部調(diào)整架和探測(cè)器安裝架組成。采用滑動(dòng)調(diào)節(jié)和壓力固定方式對(duì)三維光學(xué)變形測(cè)量裝置的調(diào)節(jié)部分進(jìn)行安裝。采用本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)能將測(cè)量裝置進(jìn)行可靠安裝，具有精密可調(diào)、調(diào)節(jié)方便和調(diào)節(jié)后穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)，在環(huán)境溫度變化和受力狀態(tài)變化等實(shí)際條件下具有很好的穩(wěn)定性。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專(zhuān)利技術(shù)屬于光學(xué)變形測(cè)量
，特別涉及一種角秒級(jí)三維光學(xué)變形測(cè)量裝置的安裝裝置與方法。
技術(shù)介紹
光學(xué)變形測(cè)量技術(shù)可廣泛用于大型運(yùn)動(dòng)平臺(tái)變形測(cè)量和高精度姿態(tài)基準(zhǔn)傳遞等方面，具有測(cè)量精度高、直接測(cè)量、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。目前的光學(xué)變形測(cè)量大多采用準(zhǔn)直光路方法實(shí)現(xiàn)。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，由于環(huán)境溫度變化和載體的運(yùn)動(dòng)引起的受力狀態(tài)變化等因素的影響，最終的變形測(cè)量精度與具體的精密安裝裝置和方法密切相關(guān)。國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)的胡春生等在申請(qǐng)?zhí)枮?01210377685. 2的專(zhuān)利技術(shù)專(zhuān)利中公布了一種基于準(zhǔn)直光路和面陣探測(cè)器的角秒級(jí)三維光學(xué)變形測(cè)量裝置，其主要結(jié)構(gòu)如圖I所示。該測(cè)量裝置由發(fā)射模塊33、接收模塊34和處理模塊35三大部分構(gòu)成。發(fā)射模塊33由光源I、光闌2和發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)31構(gòu)成，發(fā)射模塊33的各部件采用光學(xué)固定座和調(diào)節(jié)架固定在參考基準(zhǔn)23上。該裝置能實(shí)時(shí)測(cè)量待測(cè)物22與參考基準(zhǔn)23的三維變形。光闌2位于光源I和發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)31之間，且位于發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)31的焦平面上,光源I和光闌2的中心都在發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)31的光軸上，由此構(gòu)成發(fā)射準(zhǔn)直光路。光源I照射光闌2，發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)31將透過(guò)光闌2的光束準(zhǔn)直發(fā)射到接收模塊34中。接收模塊34主要由接收光學(xué)系統(tǒng)32和面陣探測(cè)器8構(gòu)成，接收模塊34的各部件采用光學(xué)固定座和調(diào)節(jié)架固定在待測(cè)物22上。面陣探測(cè)器8位于接收光學(xué)系統(tǒng)4的焦平面上，而且其中心位于接收光學(xué)系統(tǒng)32光軸上，由此構(gòu)成接收準(zhǔn)直光路。發(fā)射模塊33發(fā)射的準(zhǔn)直光束經(jīng)過(guò)接收光學(xué)系統(tǒng)32會(huì)聚后成像在面陣探測(cè)器8上，面陣探測(cè)器8探測(cè)的是光闌2的光闌圖像。處理模塊35采用工控機(jī)、嵌入式計(jì)算機(jī)、臺(tái)式計(jì)算機(jī)或筆記本電腦等設(shè)備，在處理模塊35中包含變形解算軟件。處理模塊35通過(guò)千兆以太網(wǎng)、高速USB或1394等接口與接收模塊34中的面陣探測(cè)器8連 接，實(shí)時(shí)采集面陣探測(cè)器8探測(cè)的光闌圖像，變形解算軟件計(jì)算三維變形。該裝置能夠?qū)崟r(shí)測(cè)量待測(cè)物22與參考基準(zhǔn)23之間的三維變形，方位、俯仰和橫滾方向變形的測(cè)量精度都可以達(dá)到角秒量級(jí)，而且具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、加工難度小和占用空間小等優(yōu)點(diǎn)。在角秒級(jí)三維光學(xué)變形測(cè)量裝置中，精密光學(xué)零件(包含光學(xué)系統(tǒng)、光闌、光源和面陣探測(cè)器)的精密安裝是影響最終的變形測(cè)量精度的關(guān)鍵因素之一，在安裝精度和穩(wěn)定性等方面具有很高的要求。有些零件(如光闌和面陣探測(cè)器等)還需要進(jìn)行精密的位置調(diào)節(jié)且調(diào)節(jié)后能可靠固定，需要充分考慮調(diào)節(jié)的方便性和調(diào)節(jié)后的穩(wěn)定性。為了達(dá)到角秒級(jí)的變形測(cè)量精度，還需要充分考慮環(huán)境溫度變化和三維光學(xué)變形測(cè)量裝置受力狀態(tài)變化引起的變形測(cè)量誤差。目前公開(kāi)的三維光學(xué)變形測(cè)量裝置只提供了測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)圖和基于光學(xué)固定座和調(diào)整架的簡(jiǎn)易安裝方法，沒(méi)有提供各元件的專(zhuān)用精密安裝裝置與方法?；诠鈱W(xué)固定座和調(diào)整架的簡(jiǎn)易安裝方法可以實(shí)現(xiàn)三維光學(xué)形變測(cè)量裝置各部分的安裝和調(diào)節(jié)，但是難以達(dá)到較好的溫度穩(wěn)定性和受力狀態(tài)變化時(shí)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，從而導(dǎo)致在溫度變化或外力變化條件下變形測(cè)量精度明顯下降。如何既能將圖I所示角秒級(jí)三維光學(xué)變形測(cè)量裝置的發(fā)射模塊和接收模塊的各部分進(jìn)行可靠安裝，又具有精密可調(diào)、調(diào)節(jié)方便和調(diào)節(jié)后穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)，而且在環(huán)境溫度變化和受力狀態(tài)變化等實(shí)際條件下具有很好的穩(wěn)定性，是本領(lǐng)域技術(shù)人員極為關(guān)注的技術(shù)問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)要解決的技術(shù)問(wèn)題是提出一種用于角秒級(jí)三維光學(xué)變形測(cè)量的精密安裝裝置與方法，使得能將圖I所示角秒級(jí)三維光學(xué)變形測(cè)量裝置的發(fā)射模塊和接收模塊的各部件按要求進(jìn)行可靠安裝，能將三維光學(xué)變形測(cè)量裝置的光闌調(diào)節(jié)到發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)的焦平面上，能將三維光學(xué)變形測(cè)量裝置的面陣探測(cè)器調(diào)節(jié)到接收光學(xué)系統(tǒng)的焦平面上，而且具有精密可調(diào)、調(diào)節(jié)方便和調(diào)節(jié)后穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)，在環(huán)境溫度變化和受力狀態(tài)變化等實(shí)際條件下具有很好的穩(wěn)定性。 本專(zhuān)利技術(shù)提出的安裝裝置由發(fā)射模塊安裝裝置和接收模塊安裝裝置構(gòu)成。三維光學(xué)變形測(cè)量裝置的光源、光闌和發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)安裝在發(fā)射模塊安裝裝置內(nèi)部，三維光學(xué)變形測(cè)量裝置的接收光學(xué)系統(tǒng)和面陣探測(cè)器安裝在接收模塊安裝裝置內(nèi)部。發(fā)射模塊安裝裝置由發(fā)射主鏡筒、發(fā)射透鏡壓圈、發(fā)射透鏡固定蓋、發(fā)射尾部調(diào)整架、光源安裝架、光源安裝板和光闌安裝板組成。發(fā)射尾部調(diào)整架、發(fā)射透鏡壓圈和發(fā)射透鏡固定蓋安裝在發(fā)射主鏡筒上，光源安裝架安裝在發(fā)射尾部調(diào)整架上，光闌安裝板和光源安裝板安裝在光源安裝架上。發(fā)射主鏡筒由鋼管、軸向加強(qiáng)筋、徑向加強(qiáng)筋、尾部支撐架、首部支撐架、尾部安裝架和首部安裝架構(gòu)成。多組軸向加強(qiáng)筋和多組徑向加強(qiáng)筋通過(guò)焊接方式連接到鋼管上，軸向加強(qiáng)筋和徑向加強(qiáng)筋交界處也通過(guò)焊接方式加強(qiáng)。尾部支撐架焊接在尾部的徑向加強(qiáng)筋上，首部支撐架焊接在首部的徑向加強(qiáng)筋上。尾部安裝架在尾部的徑向加強(qiáng)筋上加工得到，首部安裝架在鋼管的首部上加工得到。發(fā)射尾部調(diào)整架安裝在尾部安裝架上，三維光學(xué)變形測(cè)量裝置的發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)安裝在首部安裝架上。鋼管是發(fā)射主鏡筒的主體部分，為空心鋼管結(jié)構(gòu)，鋼管的內(nèi)徑小于三維光學(xué)變形測(cè)量裝置的發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)的外徑，鋼管的外徑大于三維光學(xué)變形測(cè)量裝置的發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)的外徑。鋼管長(zhǎng)度略長(zhǎng)于三維光學(xué)變形測(cè)量裝置的發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)的焦距，每個(gè)軸向加強(qiáng)筋的長(zhǎng)度略小于鋼管的長(zhǎng)度。為了提高發(fā)射主鏡筒的受力穩(wěn)定性，在鋼管的外側(cè)增加軸向加強(qiáng)筋和徑向加強(qiáng)筋。軸向加強(qiáng)筋沿鋼管外側(cè)圓周成等角度間隔分布，數(shù)量為2根以上。從鋼管的首部到尾部增加2個(gè)以上的徑向加強(qiáng)筋，沿鋼管中心軸向等距離間隔分布。軸向加強(qiáng)筋和徑向加強(qiáng)筋均由鋼板切割加工而成，焊接到鋼管上。在各軸向加強(qiáng)筋和徑向加強(qiáng)筋的作用下，外力引起鋼管的變形會(huì)明顯減小。這種結(jié)構(gòu)的發(fā)射主鏡筒具有結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)性好、溫度穩(wěn)定性好、受力變形小、加工方便和成本低等優(yōu)點(diǎn)。為了便于發(fā)射主鏡筒的安裝和調(diào)節(jié)，在鋼管尾部的徑向加強(qiáng)筋上焊接有尾部支撐架，在鋼管首部的徑向加強(qiáng)筋上焊接有首部支撐架。尾部支撐架和首部支撐架為板狀結(jié)構(gòu)，尾部支撐架和首部支撐架的兩側(cè)分別焊接有2個(gè)三角形板狀加強(qiáng)筋。為了安裝調(diào)節(jié)方便，發(fā)射主鏡筒采用三點(diǎn)式安裝結(jié)構(gòu)，即尾部支撐架的兩側(cè)加工2個(gè)安裝通孔及相應(yīng)安裝凸臺(tái)、首部支撐架的中間加工I個(gè)安裝通孔及相應(yīng)安裝凸臺(tái)，總共有3個(gè)安裝通孔及3個(gè)安裝凸臺(tái)，3個(gè)安裝凸臺(tái)共面。該安裝結(jié)構(gòu)基于3點(diǎn)共面方式實(shí)現(xiàn)發(fā)射主鏡筒的安裝和調(diào)節(jié)，具有穩(wěn)定性好、調(diào)節(jié)方便、易于加工等優(yōu)點(diǎn)。發(fā)射主鏡筒的尾部安裝架51用于安裝發(fā)射尾部調(diào)整架。尾部安裝架由安裝平板和限位環(huán)組成，安裝平板為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，中間為圓形通孔，通孔直徑略大于鋼管的內(nèi)徑。安裝平板上加工有一組螺紋孔，該組螺紋孔繞圓形通孔均勻分布。限位環(huán)為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)徑大于安裝平板的圓形通孔直徑。發(fā)射尾部調(diào)整架通過(guò)螺栓安裝在安裝平板上，安裝時(shí)限位環(huán)用于對(duì)發(fā)射尾部調(diào)整架進(jìn)行限位。發(fā)射主鏡筒的首部安裝架用于安裝三維光學(xué)變形測(cè)量裝置的發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)。首部安裝架為管狀結(jié)構(gòu)，直接在鋼管的首部加工得到，具有較好的穩(wěn)定性。首部安裝架的內(nèi)部為圓柱面，圓柱面直徑略大于發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)的外徑。首部安裝架外側(cè)面上加工有外螺紋。三維光學(xué)變形測(cè)量裝置的發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)嵌入安裝在首部安裝架內(nèi)部，圓柱面用于對(duì)發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行限位。外螺紋用于安裝發(fā)射透鏡固定蓋。發(fā)射尾部調(diào)整架由方形框架和法蘭盤(pán)構(gòu)成。方形框架和法蘭盤(pán)為一體化結(jié)構(gòu)，由一段圓形鋼材整體加工得到，具本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于角秒級(jí)三維光學(xué)變形測(cè)量裝置的安裝裝置，其特征在于用于角秒級(jí)三維光學(xué)變形測(cè)量裝置的安裝裝置由發(fā)射模塊安裝裝置（13）和接收模塊安裝裝置（14）構(gòu)成，發(fā)射模塊安裝裝置（13）由發(fā)射主鏡筒（44）、發(fā)射尾部調(diào)整架（43）、光源安裝架（42）、發(fā)射透鏡壓圈（41）、發(fā)射透鏡固定蓋（46）、光闌安裝板（40）和光源安裝板（45）組成；發(fā)射尾部調(diào)整架（43）、發(fā)射透鏡壓圈（41）和發(fā)射透鏡固定蓋（46）安裝在發(fā)射主鏡筒（44）上，光源安裝架（42）安裝在發(fā)射尾部調(diào)整架（43）上，光闌安裝板（40）和光源安裝板（45）安裝在光源安裝架（42）上；發(fā)射主鏡筒（44）由鋼管（54）、軸向加強(qiáng)筋（52）、徑向加強(qiáng)筋（53）、尾部支撐架（50）、首部支撐架（56）、尾部安裝架（51）和首部安裝架（55）構(gòu)成；多組軸向加強(qiáng)筋（52）和多組徑向加強(qiáng)筋（53）通過(guò)焊接方式連接到鋼管（54）上，軸向加強(qiáng)筋（52）和徑向加強(qiáng)筋（53）交界處也通過(guò)焊接方式加強(qiáng)；尾部支撐架（50）焊接在尾部的徑向加強(qiáng)筋（53）上，首部支撐架（56）焊接在首部的徑向加強(qiáng)筋（53）上；尾部安裝架（51）在尾部的徑向加強(qiáng)筋（53）上加工得到，首部安裝架（55）在鋼管（54）的首部上加工得到；發(fā)射尾部調(diào)整架（43）安裝在尾部安裝架（51）上；鋼管（54）是空心鋼管結(jié)構(gòu)，軸向加強(qiáng)筋（52）沿鋼管（54）外側(cè)圓周成等角度間隔分布，徑向加強(qiáng)筋沿鋼管（54）中心軸向等距離間隔分布，軸向加強(qiáng)筋和徑向加強(qiáng)筋均由鋼板切割加工而成；尾部支撐架（50）和首部支撐架（56）為板狀結(jié)構(gòu)，尾部支撐架（50）和首部支撐架（56）的兩側(cè)分別焊接有2個(gè)三角形板狀加強(qiáng)筋（57）；發(fā)射主鏡筒（44）采用三點(diǎn)式安裝結(jié)構(gòu)，即尾部支撐架（50）的兩側(cè)加工2個(gè)安裝通孔及相應(yīng)安裝凸臺(tái)、首部支撐架（56）的中間加工1個(gè)安裝通孔及相應(yīng)安裝凸臺(tái)，總共有3個(gè)安裝通孔及3個(gè)安裝凸臺(tái)，3個(gè)安裝凸臺(tái)共面；尾部安裝架（51）由安裝平板（63）和限位環(huán)（64）組成，安裝平板（63）為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，中間為圓形通孔，安裝平板（63）上加工有一組螺紋孔，該組螺紋孔繞圓形通孔均勻分布；限位環(huán)（64）為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，發(fā)射尾部調(diào)整架（43）通過(guò)螺栓安裝在安裝平板（63）上；首部安裝架（55）為管狀結(jié)構(gòu)，首部安裝架（55）的內(nèi)部為圓柱面（62）；首部安裝架（55）外側(cè)面上加工有外螺紋（61），外螺紋（61）用于安裝發(fā)射透鏡固定蓋（46）；發(fā)射尾部調(diào)整架（43）由方形框架（72）和法蘭盤(pán)（76）構(gòu)成；方形框架（72）和法蘭盤(pán)（76）為一體化結(jié)構(gòu)，由一段圓形鋼材整體加工得到，法蘭盤(pán)（76）為圓形板狀結(jié)構(gòu)，中心加工有一個(gè)方形通孔；法蘭盤(pán)（76）的邊沿加工有一組呈圓形分布的通孔，該通孔與尾部安裝架（51）的安裝平板（63）上的螺紋孔配合；方形框架（72）為方形管狀結(jié)構(gòu)，方形框架（72）底部?jī)?nèi)壁加工有2個(gè)水平安裝凸臺(tái)（70），內(nèi)側(cè)一個(gè)壁加工有一個(gè)垂直安裝凸臺(tái)（71），水平安裝凸臺(tái)（70）和垂直安裝凸臺(tái)（71）均為長(zhǎng)方形，長(zhǎng)度與方形框架（72）的長(zhǎng)度相等，2個(gè)水平安裝凸臺(tái)（70）共面；方形框架（72）的頂部加工有2排螺紋孔（75），2排螺紋孔分別在2個(gè)水平安裝凸臺(tái)（70）正上方；方形框架（72）的未加工垂直安裝凸臺(tái)（71）的側(cè)壁上加工有1排螺紋孔（74），該螺紋孔的高度與垂直安裝凸臺(tái)（71）的高度相對(duì)應(yīng)；光源安裝架（42）由方形支撐架（85）、光源安裝結(jié)構(gòu)（80）、光闌安裝結(jié)構(gòu)（88）和安裝凸臺(tái)（87）構(gòu)成，光源安裝結(jié)構(gòu)（80）、光闌安裝結(jié)構(gòu)（88）和安裝凸臺(tái)（87）在方形支撐架（85）內(nèi)部，光源安裝結(jié)構(gòu)（80）在光闌安裝結(jié)構(gòu)（88）和安裝凸臺(tái)（87）之間；光源安裝架（42）為一體化結(jié)構(gòu)，由一段方形鋼材整體加工得到；方形支撐架（85）為方形管狀結(jié)構(gòu)，外側(cè)和內(nèi)側(cè)都為倒圓角的方形；方形支撐架（85）的高度H和寬度L小于發(fā)射尾部調(diào)整架（43）的方形框架（72）的內(nèi)部高度H1和寬度L1；光源安裝結(jié)構(gòu)（80）為方形管狀結(jié)構(gòu)，中間為倒圓角的方形通孔，外表面與方形支撐架（85）內(nèi)側(cè)連為一體；光源安裝結(jié)構(gòu)（80）的后表面上加工有4個(gè)螺紋孔（81），用于安裝光源安裝板（45）；光闌安裝結(jié)構(gòu)（88）為方 形管狀結(jié)構(gòu)，中間為倒圓角的方形通孔，外表面與方形支撐架（85）內(nèi)側(cè)連為一體；光闌安裝結(jié)構(gòu)（88）前表面加工有安裝凸臺(tái)（87），安裝凸臺(tái)（87）外表面與方形支撐架（85）內(nèi)側(cè)連為一體，內(nèi)部為方形；安裝凸臺(tái)（87）上加工有4個(gè)螺紋孔（89），光源安裝架（42）的底部外壁為水平基準(zhǔn)面（84），左...

【技術(shù)特征摘要】

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：胡春生，黃宗升，秦石喬，王省書(shū)，高旸，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：中國(guó)人民解放軍國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：