激光目标发生器的研究

摘 要 开发一种能在水平面内和垂直面内进行标线和标点的设备，即激光目标发生器。由于在车辆总装过程中，需要对装配的基准点和基准线进行精密定位，所以这种设备十分必要，中设计的方案综合的运用光电工程技术、光电轴角编码器技术、光学设计和微位移技术等多种理论，主要由激光器和三维微位移机构组成，满足装甲车辆装配过程中标线和标点的技术要求。

关键词 激光器；光学设计；微位移；轴角编码器

中图分类号 TN249 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2010)122-0149-01

目前，在国内某装甲车辆生产厂家，在车辆总装过程中，需要对装配的基准点和基准线进行精密定位。而市场上现有的标线和标点设备在功能上不能满足使用要求，在精度方面也远达不到装备生产的技术要求。因此，开发一种能进行水平面内和垂直面内标线和标点的设备是十分必要的。本文设计的激光目标发生器主要由能够发出十字光斑的光源部分和用来调整光斑位置的三维调整机构组成。（吉教科合字[2008]第440号）

1 总体结构研究

1）系统总体结构及工作原理：本系统由激光器指向机构、俯仰和回转机构和直线微位移机构三大部分组成，其中俯仰和回转机构由轴角编码器控制，直线微位移机构由光栅尺控制，并且通过计算机控制数显系统。

本文研究设计的激光目标发生器选用了差动螺旋微动装置，通过蜗轮蜗杆实现平台的旋转，由俯仰机构实现激光器的俯仰运动，在锁紧装置和微调机构进行精确定位后，旋转角度由轴角编码器测量得出，同时，由一维导轨实现微位移，微位移由光栅尺测量得出，从而达到标点和标线的目的。激光器发出“十字”光斑是用两个截面光焦度相互垂直的柱面透镜放在激光束会聚透镜前形成的。光斑的水平线可用来标定水平，垂直线可用来标定垂直，水平与垂直的交点，可标定点位置。激光发生器可通过三维调整机构实现水平线和垂直线的连续扫描，同时通过一维微位移机构实现对点位置的精确标定。

2）系统精度分析：①差动螺旋式微位移机构：它的螺杆1有两段螺距，分别为t2和t1的螺纹，t2>t1，且螺旋方向相同，则螺母2的微位移S为：，由技术指标可知，在x轴方向的位移是S为0～10mm，

式中，ψ为手轮转角。若t2和t1分别为0.75mm和0.7mm，其差值为0.05mm，手轮7的圆周刻度分划为50格，则手轮转动1格时，运动件3的位移量可小至1μm。②本文中的转角测量，选用的是长春光机所研制的JXllO-17型轴角编码器，分辨率α可达10"<20"；本课题中的直线微位移测量，选用的是德国海德汉公司的LC483型绝对式直线光栅尺，测量步距为0.1μm，分辨率达0.005μm<1μm。

图2 工作原理图

2 结论

本文研究的激光目标发生器是2008年吉林省教育厅“十一五”科学技术研究项目，课题中所作的主要工作包括：设计用于测量水平和垂直角度的综合系统；完成了三维系统的微位移机结构设计；利用实验室的现有设备和网络资源对系统的精度进行了分析。本课题解决的关键技术：可以实现水平面内和垂直面内的标线和标点，转动精度20"，位移精度为1μm。

参考文献

[1]李庆祥,王东生,李玉和. 现代精密仪器设计.北京:清华大学出版社,2004.2.

[2]戴蓉,谢铁邦.新型一维位移工作台的设计及特性分析.光学精密工程.2006,14(3):428-433.

[3]CHNE Rui-fen,LIU Qing.Research for reducing random error of grating measuring system. Transducer and Microsystem Technologies,2006,25(10):22-24.

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