一种组合式光学器件辅助定位装置
阅读说明：本技术 一种组合式光学器件辅助定位装置 (Combined auxiliary positioning device for optical device ) 是由 崔健磊 康浩哲 梅雪松 孙铮 刘斌 凡正杰 段文强 王文君 于 2021-09-01 设计创作，主要内容包括：一种组合式光学器件辅助定位装置,包括光学平台,光学平台顶部两侧分别设置有第一移动定位组件和第二移动定位组件,第一移动定位组件顶部与纵伸缩臂的底端相连接,纵伸缩臂的上端与夹持机构连接端相连接,横伸缩臂的一端与纵伸缩臂中段相连接,横伸缩臂的另一端与第二移动定位组件顶部相连接；本发明采用整体可拆卸式结构,能够根据各种光学器件的安装定位需要灵活搭建,操作简单,省时高效且成本低；通过光学平台及扩展平台上的第一移动定位组件及第二移动定位组件,精确对各种光学器件进行定位,具有精度高,通用性好的优点。(A combined type auxiliary positioning device for an optical device comprises an optical platform, wherein a first mobile positioning assembly and a second mobile positioning assembly are respectively arranged on two sides of the top of the optical platform, the top of the first mobile positioning assembly is connected with the bottom end of a longitudinal telescopic arm, the upper end of the longitudinal telescopic arm is connected with a connecting end of a clamping mechanism, one end of a transverse telescopic arm is connected with the middle section of the longitudinal telescopic arm, and the other end of the transverse telescopic arm is connected with the top of the second mobile positioning assembly; the invention adopts an integral detachable structure, can be flexibly built according to the installation and positioning requirements of various optical devices, and has the advantages of simple operation, time saving, high efficiency and low cost; through the first mobile positioning assembly and the second mobile positioning assembly on the optical platform and the expansion platform, various optical devices are accurately positioned, and the optical positioning device has the advantages of high precision and good universality.)
技术领域
本发明涉及一种光学器件定位装置，具体涉及一种组合式光学器件辅助定位装置。
背景技术
激光具有超高的峰值功率、较小的热影响区，并且加工精度高、适用范围广，属于非接触加工技术，可以以较高的效率加工超硬及高分子薄膜材料，并且可以实现亚微米级别的加工尺寸及加工精度。因此随着激光技术的不断进步及发展，当前激光加工技术已经成为克服上述困难的重要技术。
激光加工的加工尺寸、精度及效率与激光光路中各光学器件的安装精度等密不可分。当前激光光路的搭建、安装主要是通过光路搭建人员进行手动调节，根据光束位置手动调整，严重依赖于光路搭建人员的经验，难以准确按照设计位置进行搭建及安装；并且激光光路并非是一成不变的，在使用加工过程中往往需要频繁地调整、更换或新增各种光学器件，因此该工作十分繁琐并且效率低下。虽然当前有适用于光学器件的三维、四维或五维移动及旋转台，但由于其成本较为昂贵，且使用操作复杂，通用性差，因此在实际光学器件安装调整中使用率低。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种组合式光学器件辅助定位装置，通过整体可拆卸式结构，根据各种光学器件的安装定位需要，灵活搭建装置，操作简单，省时高效且成本低；通过光学平台及扩展平台上的移动定位组件，精确对各种光学器件进行定位，具有精度高，通用性好的优点。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种组合式光学器件辅助定位装置，包括光学平台1，所述光学平台1台面两侧分别设置有第一移动定位组件2和第二移动定位组件3，第一移动定位组件2顶部与纵伸缩臂6的底端相连接，纵伸缩臂6的上端与夹持机构5连接端相连接，横伸缩臂4的一端与纵伸缩臂6中段相连接，横伸缩臂4的另一端与第二移动定位组件3顶部相连接。
所述光学平台1顶面设置有由若干第一螺栓孔11均匀分布构成的第一螺栓孔阵列，且相邻的第一螺栓孔11的中心间距为定值L1、半径为定值r1。
所述第一移动定位组件2包括支撑座21，支撑座21一侧设有第一矩形定位外框22，第一矩形定位外框22内套设有与其相适的第一矩形定位内框23，第一矩形定位外框22顶部设有第一压板24，第一压板紧固螺钉25穿过第一压板24与光学平台上的第一螺栓孔11相连接；支撑座21另一侧设有竖支撑板26，竖支撑板26长度方向上设有第一滑道27，第一滑道27通过第一双头螺柱及其适配螺母28与纵伸缩臂滑道61相连接。
所述横伸缩臂4包括第一横伸缩杆42及第二横伸缩杆41，第一横伸缩杆42及第二横伸缩杆41杆身的长度方向上设有相适应的横伸缩臂滑道43，第一横伸缩杆42一端通过第二双头螺柱及其适配螺母44与纵伸缩臂滑道61相连接，第三双头螺柱及其适配螺母45穿过横伸缩臂滑道43将第一横伸缩杆42与第二横伸缩杆41相连接，第二横伸缩杆41末端与第二移动定位组件3相连接。
所述第二移动定位组件3包括与第二横伸缩杆41末端相连接的第二矩形定位外框31，第二矩形定位外框31内套设有与其相适的第二矩形定位内框33，第二矩形定位外框31上设有第二压板35，第二压板紧固螺钉34穿过第二压板35与扩展平台32上的第二螺栓孔321相连接；扩展平台32底部与三维移动台36顶部相连接，三维移动台36底部通过螺栓与光学平台1上的第一螺栓孔11相连接。
所述扩展平台32顶面设置有由若干第二螺栓孔321均匀分布构成的第二螺栓孔阵列，且相邻的第二螺栓孔321的中心间距为定值L2、半径为定值r2。
所述夹持机构5包括夹持臂51，夹持臂51的连接端设有第二滑道52，第二滑道52通过第四双头螺柱及其适配螺母53与纵伸缩臂滑道61相连接，夹持臂51的夹持端两侧分别通过螺钉及轴承连接有第一夹持单元与第二夹持单元，第一夹持单元包括第一固定件541，第一固定件541的外侧由第一夹持端盖54内部的第一凸缘542固定，角度调整旋钮543的螺纹端穿过第一夹持端盖54中心与第一固定件541外侧的内螺纹相连接，第一固定件541的外螺纹穿过轴承与第一弧形夹持板56上的内螺纹相连接；第二夹持单元包括第二固定件551，第二固定件551的外侧由第二夹持端盖55内部的第二凸缘553固定，第二固定件551的外螺纹穿过轴承与第二弧形夹持板57上的内螺纹相连接，第二夹持端盖55中间通过螺纹孔与锥头紧定螺钉552相连接。
所述第一矩形定位内框23内至少完全包含两个第一螺栓孔11。
所述第二矩形定位内框33内至少完全包含两个第二螺栓孔321。
所述第一矩形定位内框23的短边长为m1，满足m1≥L1+2r1，长边长为n1，满足n1≥2L1+2r1。
所述第二矩形定位内框33的短边长为m2，满足m2≥L2+2r2，长边长为n2，满足n2≥2L2+2r2。
相对于现有技术，本发明具有如下有益的技术效果：
1、纵伸缩臂6和横伸缩臂4采用二级伸缩结构，扩大了光学元件的可定位范围。
2、支撑座21及横伸缩臂6所含有的矩形定位框能够分别在光学平台1和扩展平台32上的任意位置用螺钉固定，能够在较大范围内得到与现有技术中三维移动平台移动精度相当的三维定位精度。
3、横伸缩臂4与纵伸缩臂6之间通过第二双头螺柱及其适配螺母44连接，能够在使用三维移动台36准确定位并固定后，方便地进行拆卸，取下横伸缩臂4与三维移动台36至其他光学平台1使用，从而大大地提高三维移动台36的使用率。
4、通过矩形定位框与光学平台1及扩展平台32上的螺栓孔阵列配合，实现精确的定位。
5、夹持臂51与纵伸缩臂6通过第四双头螺柱及其适配螺母53以及纵伸缩臂滑道61的连接，简化纵伸缩臂6的结构，并具有快速拆卸功能；此外，还可以在相当大的角度范围内实现角度的快速粗定位。
6、本发明可以通过旋转夹持机构5第一夹持端盖54上的锥头紧定螺钉552，快速方便地调节夹持机构5的旋转阻力以保证夹持不同重量的光学器件时夹持机构5的稳定性，从而避免由于重力作用导致的光学器件自转。
7、本发明结构简单，安装使用方便，定位快速精确，具有很强的适用性和扩展性。
附图说明
图1为本发明的主视图。
图2为本发明的俯视图。
图3为本发明的立体结构示意图。
图4为本发明的夹持机构5的剖面图。
图5为本发明的支撑座21及竖支撑板26的俯视图。
图6为本发明的第二伸缩杆41、第二矩形定位外框31及第二矩形定位内框33的俯视图；
图7为本发明的第一矩形定位内框23或第二矩形定位内框33边长设计计算图。
图中：1、光学平台；2、第一移动定位组件；3、第二移动定位组件；4、横伸缩臂；5、夹持机构；6、纵伸缩臂；11、第一螺栓孔；21、支撑座；22、第一矩形定位外框；23、第一矩形定位内框；24、第一压板；25、第一压板紧固螺钉；26、竖支撑板；27、第一滑道；28、第一双头螺柱及其适配螺母；31、第二矩形定位外框；32、扩展平台；321、第二螺栓孔；33、第二矩形定位内框；34、第二压板紧固螺钉；35、第二压板；36、三维移动台；41、第二横伸缩杆；42、第一横伸缩杆；43、横伸缩臂滑道；44、第二双头螺柱及其适配螺母；45、第三双头螺柱及其适配螺母；51、夹持臂；52、第二滑道；53、第四双头螺柱及其适配螺母；54、第一夹持端盖；541、第一固定件；542、第一凸缘；543、角度调整旋钮；55、第二夹持端盖；551、第二固定件；552、锥头紧定螺钉；553、第二凸缘；56、第一弧形夹持板；57、第二弧形夹持板；61、纵伸缩臂滑道。
具体实施方式
为了更好的阐明本发明，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。
如图1至图3所示，一种组合式光学器件辅助定位装置，包括光学平台1，所述光学平台1顶部两侧分别设置有第一移动定位组件2和第二移动定位组件3，第一移动定位组件2顶部与纵伸缩臂6的底端相连接，纵伸缩臂6的上端与夹持机构5连接端相连接，横伸缩臂4的一端与纵伸缩臂6中段相连接，横伸缩臂4的另一端与第二移动定位组件3顶部相连接。
所述光学平台1顶面设置有由若干第一螺栓孔11均匀分布构成的第一螺栓孔阵列，且相邻的第一螺栓孔11的中心间距为定值L1、半径为定值r1。
参见图5，所述第一移动定位组件2包括支撑座21，支撑座21一侧设有第一矩形定位外框22，第一矩形定位外框22内套设有与其相适的第一矩形定位内框23，第一矩形定位外框22顶部设有第一压板24，第一压板紧固螺钉25穿过第一压板24与光学平台上的第一螺栓孔11相连接；支撑座21另一侧设有竖支撑板26，竖支撑板26长度方向上设有第一滑道27，第一滑道27通过第一双头螺柱及其适配螺母28与纵伸缩臂滑道61相连接。
参见图6，所述横伸缩臂4包括第一横伸缩杆42及第二横伸缩杆41，第一横伸缩杆42及第二横伸缩杆41杆身的长度方向上设有相适应的横伸缩臂滑道43，第一横伸缩杆42一端通过第二双头螺柱及其适配螺母44与纵伸缩臂滑道61相连接，第三双头螺柱及其适配螺母45穿过横伸缩臂滑道43将第一横伸缩杆42与第二横伸缩杆41相连接，第二横伸缩杆41末端与第二移动定位组件3相连接。
所述第二移动定位组件3包括与第二横伸缩杆41末端相连接的第二矩形定位外框31，第二矩形定位外框31内套设有与其相适的第二矩形定位内框33，第二矩形定位外框31上设有第二压板35，第二压板紧固螺钉34穿过第二压板35与扩展平台32上的第二螺栓孔321相连接；扩展平台32底部与三维移动台36顶部相连接，三维移动台36底部通过螺栓与光学平台1上的第一螺栓孔11相连接。
所述扩展平台32顶面设置有由若干第二螺栓孔321均匀分布构成的第二螺栓孔阵列，且相邻的第二螺栓孔321的中心间距为定值L2、半径为定值r2。
如图4所示，所述夹持机构5包括夹持臂51，夹持臂51的连接端设有第二滑道52，第二滑道52通过第四双头螺柱及其适配螺母53与纵伸缩臂滑道61相连接，夹持臂51的夹持端两侧分别通过螺钉及轴承连接有第一夹持单元与第二夹持单元，第一夹持单元包括第一固定件541，第一固定件541的外侧由第一夹持端盖54内部的第一凸缘542固定，角度调整旋钮543的螺纹端穿过第一夹持端盖54中心与第一固定件541外侧的内螺纹相连接，第一固定件541的外螺纹穿过轴承与第一弧形夹持板56上的内螺纹相连接；第二夹持单元包括第二固定件551，第二固定件551的外侧由第二夹持端盖55内部的第二凸缘553固定，第二固定件551的外螺纹穿过轴承与第二弧形夹持板57上的内螺纹相连接，第二夹持端盖55中间通过螺纹孔与锥头紧定螺钉552相连接。角度调整旋钮543的螺纹端、第一固定件541的外螺纹及第二固定件551的外螺纹旋向相同，确保在转动角度调整旋钮534时，第一固定件541的外螺纹与第一弧形夹持板56上的内螺纹、第二固定件551的外螺纹与第二弧形夹持板57上的内螺纹都同时旋紧；通过旋紧或旋松锥头紧定螺钉552即可快速调整夹持机构5的旋转阻力以确保夹持机构5的稳定性。
所述第一矩形定位内框23内至少完全包含两个第一螺栓孔11。
所述第二矩形定位内框33内至少完全包含两个第二螺栓孔321。
所述第一矩形定位内框23的短边长为m1，满足m1≥L1+2r1，长边长为n1，满足n1≥2L1+2r1。
所述第二矩形定位内框33的短边长为m2，满足m2≥L2+2r2，长边长为n2，满足n2≥2L2+2r2。
参见图7，所述第一矩形定位内框23与第二矩形定位内框33的边长按如下方法得出：
对于螺栓孔中心间距为定值L、半径为定值r的螺栓孔阵列，令一矩形框的内框完全包含一个螺栓孔；
设该矩形框的内框短边长为m，长边长为n；当该矩形框平移或竖直移动时，设x为矩形框内的螺栓孔外缘至矩形框内框的最近距离，y为矩形框外的螺栓孔外缘与矩形框内框的最远距离，z为矩形框外的螺栓孔中心距内框的距离，则显然应有：
x＝y 1
其中
参见图7中，显然有以下几何关系L+r+x-z＝n 2
z＝y-r 3
则满足矩形框的内框至少完全包含一个螺栓孔要求的最小的短边m与长边n应有：
m＝n 4
联立1、2、3、4，可解得m＝n＝L+2r；
由于该结构具有各向同性，对于向上、下及向左、右移动时同理。
为保证螺栓固定连接的可靠性，矩形定位内框内至少应完全包含两个螺栓孔。此时，矩形定位内框可视为两个上述内框结构的连接。经计算，当矩形定位内框内至少完全包含两个螺栓孔时，内框的短边长满足m≥L+2r，长边长满足m≥2L+2r。
本发明工作原理如下：
用螺钉将三维移动台36和扩展平台32连接固定组成第二移动定位组件3，然后，用螺栓将第二移动定位组件3固定于光学平台1上；将光学器件固定在夹持机构5上。
将纵伸缩臂6插入第一移动定位组件2的竖支撑板26内，然后使用第一双头螺柱及其适配螺母28穿过第一滑道27与纵伸缩臂滑道61，将两者连接起来，此时不要将第一双头螺柱及其适配螺母44拧紧固定，应留有适当间隙，使纵伸缩臂6能够在第一滑道27上移动。
然后，使用第二双头螺柱及其适配螺母44将纵伸缩臂6和横伸缩臂4连接起来，此时不要将第二双头螺柱及其适配螺母44拧紧固定，应留有适当间隙，使横伸缩臂4能够在纵伸缩臂滑道61内上下移动。
接下来将第一移动定位组件2水平放置在光学平台1上边，调整纵伸缩臂6及横伸缩臂4的高度至恰好能将横伸缩臂4水平放置在已经固定的扩展平台32上，再将第二双头螺柱及其适配螺母44拧紧固定，使纵伸缩臂6及横伸缩臂4不能相对移动。
然后调整横伸缩臂4在扩展平台32上的位置进行本装置在水平面上的粗定位，粗定位后，把第二压板35放置在第二矩形定位内框33上并调整至适当位置，用第二压板紧固螺钉34将横伸缩臂4固定在扩展平台32上。
接下来使用第四双头螺柱及其适配螺母53将夹持机构5连接在纵伸缩臂6上的纵伸缩臂滑道61上，调整合适的高度及角度后，拧紧第四双头螺柱及其适配螺母53使二者不能相对移动。
接下来使用三维移动台36沿X、Y、Z轴方向对第一移动定位组件2进行定位，并通过第一矩形定位内框23保证该定位位置内至少完全包含两个螺栓孔，定位后将第一双头螺柱及其适配螺母28拧紧以固定第一移动定位组件2及纵伸缩臂6，再将第一压板24放置在第一矩形定位内框23上并调整至适当位置，使用第一压板紧固螺钉25将第一移动定位组件2固定在光学平台1上，然后旋动角度调整旋钮543对光学器件进行角度细调。
最后在定位完成后旋松第二双头螺柱及其适配螺母44并取下，此时横伸缩臂4及第二移动定位组件3可通过旋松第二压板紧固螺钉34及三维移动台36与光学平台1间的紧固螺钉分别取下。
综上所述，本发明结构简单，操作方便，提供了一种组合式光学器件辅助定位装置，可以先手动控制横伸缩臂带动纵伸缩臂进行光学器件的粗定位，随后可以使用三维移动平台对光学器件进行精定位，并且定位完成后取下横伸缩臂及三维移动平台，且不占用三维移动平台，可以极大提高其使用率。
以上所述本发明的实施方式，对本发明是说明性的，并不对本发明所保护范围进行限制。任何在本发明的精神和原则范围内进行的等效替换、修改和改进等，都应包含在本发明的保护范围之内。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：镜头组件、镜头模块及电子装置