[發明專利]一種三軸調平裝置及其應用

在審

• 申請號: 201910587501.7
• 申請日: 2019-07-02
• 公開（公告）號: CN110185902A
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發明（設計）人: 崔光磊;辛云川
• 申請（專利權）人: 中國科學院青島生物能源與過程研究所
• 主分類號: F16M11/32
• 分類號: F16M11/32;G01D11/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于水平面調節技術領域，具體的涉及一種可應用于要求調平的光學系統，光學測試系統，電學系統，電學測試系統，物理實驗的水平臺等的三軸調平裝置。三軸調平裝置包括底座（1）、軸向位移電機（2）、電機控制器（3）、平臺（4）、兩軸傾角傳感器（5）、電機控制器遙控（6），本發明兩軸傾角傳感器讀取的角度變化值，傳遞給電機控制器，經計算獲得各個支撐點需要調節的高度，驅動軸向位移電機實現精確調整。最終實現上表面角度誤差小于0.03度。相比于傳統手動三軸調平系統，本發明響應速度高，調整準確，無人為誤差，同時可以有效避免傳統手動調平過程中對需要置平設備的干擾。

技術領域

本發明屬于水平面調節技術領域，具體的涉及一種可應用于要求調平的光學系統，光學測試系統，電學系統，電學測試系統，物理實驗的水平臺等的三軸調平裝置。

背景技術

在光學，電學及相關測試中，經常要用到水平面，傳統的水平面多采用氣浮形式，即在兩個平面間插入多個充有空氣的氣墊，氣墊與氣泵連接，氣墊可以吸收絕大部分來自地面的震動，同時調節水平也較為簡單，只需要調節各個氣墊的充氣量就可實現上平面的調平；但氣浮調平適合體積較大，整體需要調平的系統，對于不需要整體調平，或僅部分需要調平的光學、電學及相關測試系統來說，氣浮調平就顯得有些 “大材小用”；且狹窄空間上，尤其是兩平面的豎直間距大于水平面所需長度或寬度時，采用氣浮調平方式支撐性反而沒有保證，整個系統會出現頭重腳輕的問題，容易出現側傾，甚至傾倒，氣浮調平系統價格較高，成本昂貴。所以，對于小尺寸需要調平的系統，一般采用三軸調平的方式，即在兩平面間支撐三根絲杠，或一個固定杠加兩根絲杠，絲杠下端支撐在底面，中間部分通過螺紋連接上表面，在上表面放置水平液泡。通過觀察液泡位置，手動調整絲桿的伸縮，實現上表面的調平。此方法對于精度要求不高的系統可以滿足要求，但對于高精度系統，此方法就不適用了。由于液體粘滯特性及張力作用，導致液泡不能準確響應上表面的傾角變化；而且液泡中心位置對準的認定，受觀察者及觀察者位置影響，隨機性和系統誤差都很大。在手調過程中存在觸碰需要置平設備的風險，操作非常不友好。針對此問題，本發明很好的做出了解決。本發明采用兩軸傾角傳感器讀取水平面的傾角值，其精度高達0.01度。在角度調節上，采用高精度軸向位移電機。兩軸傾角傳感器讀取的角度變化值，傳遞給電機控制器，經計算獲得各個支撐點需要調節的高度，驅動軸向位移電機實現精確調整。最終實現上表面角度誤差小于0.03度。相比于傳統手動三軸調平系統，該發明響應速度高，調整準確，沒有人為誤差，同時可以有效避免傳統手動調平過程中對需要置平設備的干擾。

發明內容

本發明為了解決上述存在的問題，提供了一種三軸調平裝置。

為了實現上述目的，本發明的技術方案是：

本發明適合對于震動要求較弱的電學系統，電學測試系統，光學系統，光學測試系統，及物理實驗中的水平臺，也可以應用在要求設定平面傾角值的測試系統中。本發明包括底座（1）、軸向位移電機（2）、電機控制器（3）、平臺（4）、兩軸傾角傳感器（5）、電機控制器遙控（6）。底座（1）為硬質材料平板結構，可以為金屬，硬質塑料或樹脂基復合材料，底座（1）可開孔固定于平面物體上或者直接放置于平面物體上，比如桌面或者地面等。軸向位移電機（2）固定在底座（1）上，呈三角排列，其電機軸具有軸向位移特性，沿軸方向伸縮；軸向位移電機（2）單步移動精度為0.05mm。電機控制器（3）通過導線連接軸向位移電機（2），控制軸向位移電機（2）的電機軸伸縮。平臺（4）為剛性材料，其上表面高度平整，下底面存在三個錐形孔，錐形孔中心點對應軸向位移電機（2）位移軸的軸心。平臺（4）放置在軸向位移電機（2）位移軸頂端。兩軸傾角傳感器（5）的“零”平面與平臺（4）的上表面平行，能夠跟隨平臺（4）的傾角變化，實時獲得平臺左右方向與絕對水平的夾角X值和前后方向與絕對水平的夾角Y值；兩軸傾角傳感器（5）角度分辨率優于0.01度，兩軸傾角傳感器（5）可以與電機控制器（3）通信，提供實時平臺傾角X、Y值。電機控制遙控（6），通過無線或有線方式與電機控制器（3）通信，調節三個軸向位移電機（2）位移軸的伸縮。

附圖說明