1.本发明涉及光栅姿态调整技术领域，特别是涉及一种三光栅多方位姿态调整塔。
背景技术：
2.随着光谱仪器产业的蓬勃发展，国内外尖端光谱的研发对单色仪的性能要求也越来越迫切，研制出一款较高分辨率的单色仪产品具有重要的科学意义和广泛的应用前景。其中光栅单色仪的应用更为广泛，而光栅单色仪中三光栅装置的方位调整对单色仪的光谱分辨率有着重要的影响，现有的三光栅调整支架大多只能实现左右方向或上下方向的调节,只有小部分支架能够实现转向调节，例如采用行星齿轮结构、齿轮传动结构或者齿轮齿条传动结构来作为转动调节的三光栅姿态调整支架，这些三光栅姿态调整支架方案存在着转动调节结构复杂,不易调整的缺点，这些缺点都会影响单色仪整体的波长扫描效果。而且齿轮传动结构存在着不紧凑，同时还存在占用空间大的问题，另外，齿轮传动、齿轮条传动的误差将会影响三光栅绕z轴转动的精度。因此，总的来讲，现有的三光栅调整支架的转动调节结构存在结构复杂、体积大、调节不便、转动调节误差大的问题。
技术实现要素：
3.基于此，本发明的一目的是，提供一种三光栅多方位姿态调整塔，所述三光栅多方位姿态调整塔能够实现在俯仰方向和z轴旋转方向对三光栅装置进行调节，整体结构简单、结构紧凑、调整方式简单、灵活且调整精度高。
4.为实现以上发明目的，本发明提供了一种三光栅多方位姿态调整塔，包括：
5.光栅塔工作台，所述光栅塔工作台包括第一侧面和与所述第一侧面相对的第二侧面；
6.俯仰调节模块，所述俯仰调节模块包括三个呈三角形分布地设置于所述光栅塔工作台的所述第一侧面的俯仰调节组件；
7.三光栅装置，所述三光栅装置包括三个光栅模块，各所述光栅模块支撑于对应的所述俯仰调节组件之上，并经由所述俯仰调节组件调节其俯仰角度；以及
8.转动调节单元，所述转动调节单元设置于所述光栅塔工作台的所述第二侧面，用于驱动所述光栅塔工作台转动，从而调整所述三光栅装置绕z轴的旋转角度。
9.在本发明的一实施例中，各所述俯仰调节组件包括固定连接于所述光栅塔工作台的光栅底座、设置于所述光栅底座之上的光栅底板支架、连接所述光栅底座和所述光栅底板支架的前端部的细牙螺纹副、以及连接所述光栅底座和所述光栅底板支架的后端部的俯仰调整弹簧片，其中所述俯仰调节组件通过控制所述细牙螺纹副的旋入长度来控制所述俯仰调整弹簧片的变形程度，从而调整所述光栅底板支架的俯仰姿态，进而实现对相应的所述光栅模块的俯仰角度的调节。
10.在本发明的一实施例中，所述细牙螺纹副为三个，所述光栅底板支架包括三个用于装配所述细牙螺纹副的装配孔；各所述细牙螺纹副包括螺杆和套设于所述螺杆上的螺
母，所述螺杆能够于所述螺母中被转动，且其底部设置有滚珠，所述滚珠与所述光栅底座相抵撑，其中在所述螺杆于所述螺母中被转动时，所述俯仰调整弹簧片被联动而产生弹性变形，以此经由对所述螺杆旋入所述螺母的长度的调节，能够对应调节所述俯仰调整弹簧片的变形程度，从而对应调节所述光栅模块的俯仰角度。
11.在本发明的一实施例中，各所述光栅模块包括支撑于所述光栅底板支架的后端部之上的光栅立板支架、支撑于所述光栅底板支架的前端部之上的光栅安装框、装配于所述光栅立板支架的光栅框转轴端盖、以及装配于所述光栅立板支架的光栅镜片。
12.在本发明的一实施例中，所述光栅立板支架包括立板支架板体、设置于所述立板支架板体中部的安装槽、以及设置于所述立板支架板体的底部的多个第一固定孔，所述光栅底板支架的后端部设置有与所述第一固定孔相对应的多个第一穿孔，以供所述光栅底板支架和所述光栅立板支架能够经由多个固定件形成固定连接，所述光栅框转轴端盖设置于所述安装槽。
13.在本发明的一实施例中，所述光栅安装框包括安装框板体和自所述安装框板体向远离于所述光栅立板支架的方向延伸的两块延伸板，所述安装框板体和两块延伸板之间形成有用于装配所述光栅镜片的装配空间。
14.在本发明的一实施例中，所述光栅安装框还包括设置于所述安装框板体的正面的多个安装孔和设置于所述安装框板体的背部的凹槽，所述凹槽贯通于所述安装孔和所述安装槽，以供多个连接件能够贯穿所述安装孔、所述凹槽以及所述安装槽地将所述光栅框转轴端盖固定于所述安装槽。
15.在本发明的一实施例中，所述转动调节单元包括设置于所述光栅塔工作台的所述第二侧面的蜗轮和与所述蜗轮相啮合的蜗杆，所述转动调节单元通过所述蜗轮和所述蜗杆的啮合传动来带动所述光栅塔工作台转动，从而调整所述三光栅装置绕z轴的旋转角度。
16.在本发明的一实施例中，所述蜗轮包括蜗轮本体和延伸自所述蜗轮本体的蜗轮轴，所述转动调节单元还包括联动于所述蜗轮轴的蜗轮转轴、套设于所述蜗轮轴的蜗轮轴下端盖、以及套设于所述蜗轮转轴与所述蜗轮轴下端盖的蜗轮轴承支座。
17.在本发明的一实施例中，所述蜗轮转轴包括中间环形部、延伸自所述中间环形部一端的下端部、以及延伸自所述中间环形部的另一端的上端部，所述蜗轮轴承支座包括第一支座端部和延伸自所述第一支座端部的第二支座端部，所述第一支座端部的直径大于所述第二支座端部的直径，且所述第一支座端部内部设置有第一抵撑面，所述第二支座端部内部设置有第二抵撑面，所述第一抵撑面与所述蜗轮轴下端盖的表面相抵撑，所述第二抵撑面与所述中间环形部相抵撑。
18.本发明通过调节所述细牙螺纹副来控制所述俯仰调整弹簧片的弹性变形程度，来完成所述光栅模块的俯仰动作，具体通过对所述细牙螺纹副的所述螺杆的旋入长度的控制，来控制所述俯仰调整弹簧片的弹性变形程度，能够精确地控制所述光栅模块的俯仰角度，同时利用俯仰调整弹簧片的弹性变形程度来调整俯仰角度，还能够扩大俯仰角度的可调范围。
19.本发明的所述俯仰调整弹簧片和所述光栅底座、所述光栅底板支架之间形成紧凑的连接结构，能够防止所述光栅安装框因过重调整俯视姿态而导致所述光栅镜片掉落，三个所述细牙螺纹副的三滚珠支撑可以防止所述光栅模块安装后因重心失衡而向两侧倾斜
掉落。
20.本发明通过所述蜗轮和所述蜗杆的啮合传动来带动所述光栅塔工作台和所述三光栅装置绕z轴旋转，所述蜗轮和所述蜗杆的啮合传动结构紧凑、占用空间小，而且传动平缓、传动误差小、精度可调、保证了所述三光栅装置绕z轴旋转的稳定性，并有利于确保所述转动调节单元调整所述三光栅装置绕z轴的旋转角度的精度。
21.通过对随后的描述和附图的理解，本发明进一步的目的和优势将得以充分体现。
附图说明
22.图1为本发明的一优选实施例的所述三光栅多方位姿态调整塔在一角度下的立体结构示意图；
23.图2为本发明的上述优选实施例的所述三光栅多方位姿态调整塔在另一角度下的立体结构示意图；
24.图3为本发明的上述优选实施例的所述三光栅多方位姿态调整塔的光栅塔工作台的立体结构示意图；
25.图4为本发明的上述优选实施例的所述三光栅多方位姿态调整塔的部分结构的立体结构示意图；
26.图5为本发明的上述优选实施例的所述三光栅多方位姿态调整塔的光栅底板支架的立体结构示意图；
27.图6为本发明的上述优选实施例的所述三光栅多方位姿态调整塔的光栅底座的立体结构示意图；
28.图7为本发明的上述优选实施例的所述三光栅多方位姿态调整塔的俯仰调整弹簧片的立体结构示意图；
29.图8为本发明的上述优选实施例的所述三光栅多方位姿态调整塔的细牙螺纹副的立体结构示意图；
30.图9为本发明的上述优选实施例的所述三光栅多方位姿态调整塔的细牙螺纹副的爆炸图；
31.图10为本发明的上述优选实施例的所述三光栅多方位姿态调整塔的光栅转轴端盖的立体结构示意图；
32.图11为本发明的上述优选实施例的所述三光栅多方位姿态调整塔的光栅立板支架的立体结构示意图；
33.图12为本发明的上述优选实施例的所述三光栅多方位姿态调整塔的光栅安装框的正面示意图；
34.图13为本发明的上述优选实施例的所述三光栅多方位姿态调整塔的光栅安装框的背面示意图；
35.图14为本发明的上述优选实施例的所述三光栅多方位姿态调整塔的光栅镜片的立体结构示意图；
36.图15为本发明的上述优选实施例的所述三光栅多方位姿态调整塔的蜗轮在一视角下的立体结构示意图；
37.图16为本发明的上述优选实施例的所述三光栅多方位姿态调整塔的蜗轮在另一
视角下的立体结构示意图；
38.图17为本发明的上述优选实施例的所述三光栅多方位姿态调整塔的蜗轮转轴的立体结构示意图；
39.图18为本发明的上述优选实施例的所述三光栅多方位姿态调整塔的蜗轮轴下端盖的立体结构示意图；
40.图19为本发明的上述优选实施例的所述三光栅多方位姿态调整塔的蜗轮轴承支座在一视角下的立体结构示意图；
41.图20为本发明的上述优选实施例的所述三光栅多方位姿态调整塔的蜗轮轴承支座在另一视角下的立体结构示意图；
42.图21为本发明的上述优选实施例的所述三光栅多方位姿态调整塔的蜗杆的立体结构示意图。
43.附图标号说明：光栅塔工作台8；第一侧面81；第二侧面82；定位孔83；轴孔84；光栅底座7；光栅底座板体71；第三穿孔72；第四穿孔73；光栅底板支架6；底板支架板体61；装配孔62；第一穿孔63；第二穿孔64；细牙螺纹副5；螺杆51；操作孔511；滚珠53；螺母52；活动槽521；拓展端522；俯仰调整弹簧片13；连接孔131；光栅立板支架2；立板支架板体21；安装槽22；第一固定孔23；光栅安装框3；安装框板体31；安装孔32；凹槽33；延伸板34；装配空间35；光栅框转轴端盖1；中心圆孔11；圆形板体12；光栅镜片4；第一镜面41；第二镜面42；第三镜面43；蜗轮9；蜗轮本体91；蜗轮轴92；蜗轮转轴14；中间环形部141；下端部142；上端部143；蜗轮轴下端盖12；通孔121；蜗轮轴承支座11；第一支座端部111；第一抵撑面112；第二支座端部113；第二抵撑面114；蜗杆15；中心轴151；交错齿152；紧固定位螺栓10。
具体实施方式
44.以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、形变方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。
45.本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“竖向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
46.可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
47.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
48.如图1至图21所示，根据本发明的一种三光栅多方位姿态调整塔的结构被具体阐明。
49.如图1至图3所示，所述三光栅多方位姿态调整塔包括光栅塔工作台8、设置于所述光栅塔工作台8的一侧的俯仰调节模块、支撑于所述俯仰调节模块之上的三光栅装置、以及设置于所述光栅塔工作台8的另一侧的转动调节单元，其中所述俯仰调节模块用于调节所述三光栅装置的俯仰角度，所述转动调节单元用于调节所述三光栅装置绕z轴转动的角度，其中z轴与所述光栅塔工作台8的中心轴线在同一直线上。
50.具体地，所述光栅塔工作台8包括第一侧面81和与所述第一侧面81相对的第二侧面82；所述俯仰调节模块包括三个呈三角形分布地设置于所述光栅塔工作台8的所述第一侧面81的俯仰调节组件；所述三光栅装置包括三个光栅模块，各所述光栅模块支撑于对应的所述俯仰调节组件之上，并经由所述俯仰调节组件调节其俯仰角度；所述转动调节单元设置于所述光栅塔工作台8的所述第二侧面82，用于驱动所述光栅塔工作台8转动，从而调整所述三光栅装置绕z轴的旋转角度。
51.更具体地，如图4至图9所示，各所述俯仰调节组件包括固定连接于所述光栅塔工作台8的光栅底座7、设置于所述光栅底座7之上的光栅底板支架6、连接所述光栅底座7和所述光栅底板支架6的前端部的细牙螺纹副5、以及连接所述光栅底座7和所述光栅底板支架6的后端部的俯仰调整弹簧片13，其中所述俯仰调节组件通过控制所述细牙螺纹副5的旋入长度来控制所述俯仰调整弹簧片13的变形程度，从而调整所述光栅底板支架6的俯仰姿态，进而实现对相应的所述光栅模块的俯仰角度的调节。
52.特别地，所述细牙螺纹副5为三个，所述光栅底板支架6包括三个用于装配所述细牙螺纹副5的装配孔62；各所述细牙螺纹副5包括螺杆51和套设于所述螺杆51上的螺母52，所述螺杆51能够于所述螺母52中被转动，且其底部设置有滚珠53，所述滚珠53与所述光栅底座7相抵撑，其中在所述螺杆51于所述螺母52中被转动时，所述俯仰调整弹簧片13被联动而产生弹性变形，以此经由对所述螺杆51旋入所述螺母52的长度的调节，能够对应调节所述俯仰调整弹簧片13的变形程度，从而对应调节所述光栅模块的俯仰角度。
53.值得一提的是，所述螺杆51设置有操作孔511，用于供如螺丝刀等辅助工具插入将所述螺杆51转动，以控制调节所述螺杆51旋入的长度。本发明对所述操作孔511的形状不作限制。
54.还值得一提的是，所述螺母52设置有供所述螺杆51旋入的活动槽521，且所述螺母52的靠近于所述光栅底座7的一端为拓展端522，所述拓展端522的直径大于所述螺母52的直径。
55.此外，还值得一提的是，所述俯仰调整弹簧片13为四方形板体结构，两侧分别设置有两个连接孔131，用于与所述光栅底座7和所述光栅底板支架6形成固定连接。
56.可以理解的是，本发明通过调节所述细牙螺纹副5来控制所述俯仰调整弹簧片13的弹性变形程度，来完成所述光栅模块的俯仰动作，具体通过对所述细牙螺纹副5的所述螺杆51的旋入长度的控制，来控制所述俯仰调整弹簧片13的弹性变形程度，能够精确地控制所述光栅模块的俯仰角度，同时利用俯仰调整弹簧片13的弹性变形程度来调整俯仰角度，还能够扩大俯仰角度的可调范围。
57.值得一提的是，所述光栅底板支架6包括底板支架板体61、设置于所述底板支架板
体61的所述装配孔62、第一穿孔63和多个用于与所述光栅底座7形成固定连接的第二穿孔64，所述底板支架板体61为“凸”字形结构。
58.还值得一提的是，所述光栅底座7包括光栅底座板体71和设置于所述光栅底座板体71的多个第三穿孔72和第四穿孔73，所述第三穿孔72与所述第二穿孔64相对应，所述第四穿孔73用于供多个紧固定位螺栓10将所述光栅底座7固定安装于所述光栅塔工作台8上。
59.具体地，所述光栅底座7包括3个所述第四穿孔73，通过三个所述紧固定位螺栓10固定于所述光栅塔工作台8。
60.进一步地，如图10至图14，单个的所述光栅模块的具体结构被阐明。具体地，各所述光栅模块包括支撑于所述光栅底板支架6的后端部之上的光栅立板支架2、支撑于所述光栅底板支架6的前端部之上的光栅安装框3、装配于所述光栅立板支架2的光栅框转轴端盖1、以及装配于所述光栅立板支架2的光栅镜片14。
61.如图10所示，所述光栅框转轴端盖1为具有中心圆孔11的圆形板体12。
62.如图11所示，所述光栅立板支架2包括立板支架板体21、设置于所述立板支架板体21中部的安装槽22、以及设置于所述立板支架板体21的底部的多个第一固定孔23，所述光栅底板支架6的后端部设置有与所述第一固定孔23相对应的多个第一穿孔63，以供所述光栅底板支架6和所述光栅立板支架2能够经由多个固定件形成固定连接，所述光栅框转轴端盖1设置于所述安装槽22。
63.值得一提的是，所述光栅框转轴端盖1的直径小于等于所述安装槽22的直径，以允许所述光栅框转轴端盖1能够安装于所述安装槽22内。
64.如图12和图13所示，所述光栅安装框3包括安装框板体31和自所述安装框板体31向远离于所述光栅立板支架2的方向延伸的两块延伸板34，所述安装框板体31和两块延伸板34之间形成有用于装配所述光栅镜片14的装配空间35。
65.如图14所示，所述光栅镜片14为四方体结构，具体地，所述光栅镜片14具有贴合于所述安装框板体31的第一镜面41，分别贴合于对应的所述延伸板34的两个第二镜面42和两个外露的第三镜面43。也就是说，所述光栅安装框3包裹所述光栅镜片14的三个面。
66.进一步地，所述光栅安装框3还包括设置于所述安装框板体31的正面的多个安装孔32和设置于所述安装框板体31的背部的凹槽33，所述凹槽33贯通于所述安装孔32和所述安装槽22，以供多个连接件能够贯穿所述安装孔32、所述凹槽33以及所述安装槽22地将所述光栅框转轴端盖1固定于所述安装槽22。
67.可以理解的是，所述光栅框转轴端盖1、所述光栅底板支架6以及所述光栅安装框3形成固定连接是为了夹紧所述光栅镜片14，防止所述光栅镜片14侧滑或者在俯仰姿态调整时掉落，而且，所述光栅模块在组装好之后，由于所述光栅模块的整体重心过高，本发明通过将所述俯仰调整弹簧片13和所述光栅底座7、所述光栅底板支架6之间形成紧凑的连接结构，能够防止所述光栅安装框3因过重调整俯视姿态而导致所述光栅镜片14掉落，通过采用三个所述细牙螺纹副5的三滚珠53支撑，可以防止所述光栅模块安装后因重心失衡而向两侧倾斜掉落。以此，本发明提供了一种结构紧凑、俯仰调节稳定性高的所述三光栅多方位姿态调整塔。
68.进一步地，如图15至图21所示，本发明的所述转向调节单元的具体结构被阐明。具体地，所述转动调节单元包括设置于所述光栅塔工作台8的所述第二侧面82的蜗轮9和与所
述蜗轮9相啮合的蜗杆15，所述转动调节单元通过所述蜗轮9和所述蜗杆15的啮合传动来带动所述光栅塔工作台8转动，从而调整所述三光栅装置绕z轴的旋转角度。
69.可以理解的是，本发明通过所述蜗轮9和所述蜗杆15的啮合传动来带动所述光栅塔工作台8和所述三光栅装置绕z轴旋转，所述蜗轮9和所述蜗杆15的啮合传动结构存在结构紧凑、占用空间小、传动平缓、传动误差小、精度可调等特点，保证了所述三光栅装置绕z轴旋转的稳定性，并有利于确保所述转动调节单元调整所述三光栅装置绕z轴的旋转角度的精度。
70.具体地，所述蜗轮9包括蜗轮本体91和延伸自所述蜗轮本体91的蜗轮轴92，所述转动调节单元还包括联动于所述蜗轮轴92的蜗轮转轴14、套设于所述蜗轮轴92的蜗轮轴下端盖12、以及套设于所述蜗轮转轴14与所述蜗轮轴下端盖12的蜗轮轴承支座11。所述蜗轮本体91的与延伸有所述蜗轮轴92的面相对的一面连接于所述光栅塔工作台8，所述蜗轮转轴14连接于所述蜗轮轴92，以形成所述蜗轮转轴14联动于所述蜗轮轴92的状态。
71.值得一提的是，所述光栅塔工作台8还设置有多个定位孔83和轴孔84，所述定位孔83用于通过螺钉等固定件形成所述光栅塔工作台8和所述蜗轮9之间的固定连接，所述轴孔84用于适配所述蜗轮9的蜗轮轴92，以形成所述光栅塔工作台8联动于所述蜗轮9的状态，从而所述蜗轮9和所述蜗杆15啮合传动时，能够联动所述光栅塔工作台8和所述光栅塔工作台8之上的所述俯仰调节模块和所述三光栅装置绕z轴转动。
72.此外，还值得一提的是，所述蜗轮轴下端盖12、所述蜗轮转轴14、所述蜗轮轴承支座11设置有相对应的通孔121，以便于所述蜗轮轴下端盖12、所述蜗轮转轴14、所述蜗轮轴承支座11以此套设于所述蜗轮9的所述蜗轮轴92上。
73.更具体地，所述蜗轮转轴14包括中间环形部141、延伸自所述中间环形部141一端的下端部142、以及延伸自所述中间环形部141的另一端的上端部143，所述蜗轮轴承支座11包括第一支座端部111和延伸自所述第一支座端部111的第二支座端部113，所述第一支座端部111的直径大于所述第二支座端部113的直径，且所述第一支座端部111内部设置有第一抵撑面112，所述第二支座端部113内部设置有第二抵撑面114，所述第一抵撑面112与所述蜗轮轴下端盖12的表面相抵撑，所述第二抵撑面114与所述中间环形部141相抵撑。
74.也就是说，所述蜗轮轴承支座11分别于所述第一支座端部111和所述第二支座端部113形成有台阶结构，用于形成所述蜗轮轴下端盖12、所述蜗轮转轴14、所述蜗轮轴承支座11三者相套接的结构。
75.如图21所示，所述蜗杆15包括中心轴151和设置于所述中心轴151的交错齿152，所述蜗杆15和所述蜗轮9紧密啮合，通过所述蜗杆15的传动来带动所述蜗轮9绕z轴旋转，进而控制调节所述光栅塔工作台8和所述三光栅装置绕z轴的旋转角度。
76.综上，本发明提供了一种能够多方位准确调整三光栅装置姿态的调整塔，旨在实现具有三块光栅的光栅塔上完成z轴旋转与俯仰方向的精确调整，确保了俯仰调整时装置整体的稳定性。本发明的所述三光栅多方位姿态调整塔的调整效率高，使用便捷，结构简单，提高了光栅调节的灵活性，在完成单色仪自动波长的扫描过程中获得更宽的光谱范围和更高的光谱分辨率，具有较高的使用价值。
77.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛
盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
78.以上实施例仅表达了本发明的优选的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。