[发明专利]拼接光栅的高精密位姿调整装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种光栅组高精密位姿调整装置。

背景技术

大口径衍射光栅在许多技术领域中都发挥着重要作用，例如光谱天文望远镜系统、惯性约束聚变系统、同步辐射系统等领域。目前，直接制造大口径高质量的多层介质膜光栅在技术和经济上都是不切合实际的，因此采用若干小光栅拼接成一个大口径的光栅组成为实现大口径高质量衍射光栅制造的重要手段。一般来说，完成拼接后的光栅组需要搭建光栅压缩器。压缩器内的光栅组需要调整其相对位置实现压缩脉冲。光栅位置和姿态调整装置是实现多级大面积光栅拼接装置相互位置关系精确调整的一种关键设备。目前，为了适应光栅调整任务的多自由度、结构复杂和高定位精度等要求，光栅调整机构必须是高精度机构，这种机构应该具有结构紧凑、刚度大、低摩擦、稳定性好的特点。

高精度光栅姿态调整技术是涉及精密机械设计、超精密制造工艺、计算机控制技术等多学科的复杂技术，是国防和民用领域中十分重要的关键技术，而目前国内外关于大口径光栅高精度光栅姿态调整装置方面的研究还比较少。可查的多自由度装置多采用驱动器并联控制方式，这种方式的最大缺点是：调整行程及转动角度范围上受到一定的限制，另外某些自由度之间存在一定的耦合情况，影响调整精度，所以无法实现多自由度精密调整。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的高精度光栅姿态调整装置无法实现多自由度光栅精密调整的问题，进而提供一种拼接光栅的高精密位姿调整装置。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：本发明的拼接光栅的高精密位姿调整装置由俯仰调整单元、偏摆调整单元、面内调整单元、直线调整单元和调整基座组成；俯仰调整单元由俯仰调整板、俯仰调整右侧护板、俯仰调整左侧护板、俯仰调整导轨总成、俯仰调整微驱动器和俯仰调整连接件组成，俯仰调整导轨总成由一段俯仰调整左圆弧形导轨、一段俯仰调整右圆弧形导轨、一对俯仰调整左导轨滑块和一对俯仰调整右导轨滑块组成；

所述偏摆调整单元由偏摆调整框架、偏摆调整微驱动器、偏摆调整支柱、后侧偏摆调整导轨总成和前侧偏摆调整导轨总成组成，后侧偏摆调整导轨总成由一段后侧偏摆圆弧形导轨和一对后侧偏摆导轨滑块组成，所述前侧偏摆调整导轨总成由两段前侧偏摆圆弧形导轨及两对前侧偏摆导轨滑块组成；

所述面内调整单元由面内调整框架、面内调整微驱动器、面内调整前侧护板、面内调整后侧护板、面内微驱动器连接件和面内调整导轨总成组成，面内调整导轨总成由一段面内调整后侧圆弧形导轨、一段面内调整前侧圆弧形导轨、一对面内调整前侧导轨滑块和一对面内调整后侧导轨滑块组成；

所述直线调整单元由直线调整框架、直线调整微驱动器和直线调整导轨总成组成，所述直线调整导轨总成由一段左直线导轨、一对左直线导轨滑块、一段右直线导轨和一对右直线导轨滑块组成；

俯仰调整板、偏摆调整框架、面内调整框架、直线调整框架和调整基座由上至下依次设置，俯仰调整左侧护板与俯仰调整板下端面的左端固接，俯仰调整右侧护板与俯仰调整板下端面的右端固接；偏摆调整框架的左侧面沿其宽度方向固定有一段俯仰调整左圆弧形导轨，该段俯仰调整左圆弧形导轨上套装有一对与其滑动连接的俯仰调整左导轨滑块，该对俯仰调整左导轨滑块与俯仰调整左侧护板固接；偏摆调整框架的右侧面沿其宽度方向固定有一段俯仰调整右圆弧形导轨，该段俯仰调整右圆弧形导轨上套装有一对与其滑动连接的俯仰调整右导轨滑块，该对俯仰调整右导轨滑块与俯仰调整右侧护板固接；俯仰调整微驱动器与俯仰调整右侧护板固接，俯仰调整微驱动器通过俯仰调整连接件与偏摆调整框架的右侧面固接；

偏摆调整微驱动器固定于偏摆调整框架上的后端，偏摆调整微驱动器固接于偏摆调整支柱上，偏摆调整支柱固定在面内调整框架上的后端，前侧偏摆调整导轨总成和后侧偏摆调整导轨总成由前至后设置在面内调整框架的上端面上，两段前侧偏摆圆弧形导轨相对于面内调整框架长度方向的中心线对称并固定在面内调整框架上的左端和右端，两段前侧偏摆圆弧形导轨位于同一圆周上，两段前侧偏摆圆弧形导轨均与面内调整框架的上端面固接，每段前侧偏摆圆弧形导轨上套装有一对与该段前侧偏摆圆弧形导轨滑动连接的前侧偏摆导轨滑块；后侧偏摆圆弧形导轨设置在两段前侧偏摆圆弧形导轨的后部，后侧偏摆圆弧形导轨与面内调整框架的上端面固接，后侧偏摆圆弧形导轨上套装有一对与该后侧偏摆圆弧形导轨滑动连接的后侧偏摆导轨滑块；两对前侧偏摆导轨滑块和一对后侧偏摆导轨滑块均与偏摆调整框架的下端面固接；