專利名稱：一種三點(diǎn)式高精度大口徑電動(dòng)反射鏡架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種三點(diǎn)式高精度大口徑電動(dòng)反射鏡架，具體涉及一種用于慣性約束激光核聚變的三點(diǎn)式高精度大口徑電動(dòng)反射鏡架。
背景技術(shù)：
大口徑電動(dòng)反射鏡架是實(shí)現(xiàn)400mm-600mm 口徑高能量激光光路調(diào)整的精密機(jī)電設(shè)備。目前，在激光核聚變相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，未發(fā)現(xiàn)有對(duì)于400mm以上的大口徑激光束傳輸方向進(jìn)行高精度引導(dǎo)的電動(dòng)反射鏡架，已知的傳統(tǒng)反射鏡架調(diào)整精度較低且難于控制，對(duì)于光束的準(zhǔn)直弓I導(dǎo)和光束近場(chǎng)調(diào)整的靈活性差。不適用于大口徑高精度激光束傳輸方向的調(diào)整。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了實(shí)現(xiàn)對(duì)大口徑激光束的傳輸方向進(jìn)行精確弓I導(dǎo)和控制，完成對(duì)慣性約束激光核聚變裝置中激光光束的準(zhǔn)直引導(dǎo)和光束近場(chǎng)調(diào)整的問題，進(jìn)而提供一種三點(diǎn)式高精度大口徑電動(dòng)反射鏡架。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種三點(diǎn)式高精度大口徑電動(dòng)反射鏡架包括鏡架組件、機(jī)架組件、兩個(gè)微驅(qū)動(dòng)器組件和驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，鏡架組件設(shè)置在機(jī)架組件的前端，且鏡架組件與機(jī)架組件之間可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，兩個(gè)微驅(qū)動(dòng)器組件由前至后依次穿設(shè)在鏡架組件和機(jī)架組件上，驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)通過導(dǎo)線連接并控制兩個(gè)微驅(qū)動(dòng)器組件，所述鏡架組件包括框體、支撐連接塊、球形支撐、反射鏡晶體、兩個(gè)把手、平面支撐塊、V型支撐塊和四個(gè)晶體壓片，支撐連接塊設(shè)置在框體后端面上部的中心，球形支撐固裝在支撐連接塊的下端，框體的左右兩端各設(shè)有一個(gè)把手，平面支撐塊、V型支撐塊相對(duì)于支撐連接塊對(duì)稱設(shè)置在框體后端面的下部，四個(gè)晶體壓片分別設(shè)置在框體的上端面和下端面上，反射鏡晶體通過四個(gè)晶體壓片設(shè)置在框體的前端面上，所述機(jī)架組件包括支撐座、機(jī)架、基座、兩個(gè)限位開關(guān)和兩個(gè)轉(zhuǎn)接板，機(jī)架豎直固裝在基座上，支撐座固裝在機(jī)架的上端，機(jī)架的兩側(cè)各設(shè)有一個(gè)轉(zhuǎn)接板，每個(gè)轉(zhuǎn)接板上均設(shè)有一個(gè)限位開關(guān)，支撐座的中心設(shè)有凹槽，球形支撐設(shè)置在支撐座上的凹槽內(nèi)，鏡架組件通過球形支撐掛于機(jī)架上，所述微驅(qū)動(dòng)器組件包括電機(jī)、電機(jī)支撐座、聯(lián)軸器、絲桿、卡環(huán)、內(nèi)擋圈、外擋圈、軸承組件、軸承座、蓋板、預(yù)緊彈簧、螺母、第一端蓋、調(diào)整塊、外環(huán)、保持架、多個(gè)滾珠、第二端蓋、內(nèi)環(huán)、球形頂尖和限位板，微驅(qū)動(dòng)器組件由前至后依次穿設(shè)在鏡架組件和機(jī)架組件的兩端，電機(jī)固裝在電機(jī)支撐座上，絲桿設(shè)置在電機(jī)的輸出端一側(cè)，絲桿與電機(jī)之間通過聯(lián)軸器連接，卡環(huán)、內(nèi)擋圈、軸承組件、蓋板、預(yù)緊彈簧和螺母由右至左依次套裝在絲桿上，且卡環(huán)與聯(lián)軸器相抵，外擋圈套裝在內(nèi)擋圈上，軸承座套裝在軸承組件上，并與外擋圈相抵，內(nèi)環(huán)的右端固裝在螺母和絲桿的右端，內(nèi)環(huán)上由內(nèi)至外依次設(shè)有多個(gè)滾珠、保持架、調(diào)整塊和外環(huán)，第二端蓋和第一端蓋由左至右設(shè)置在多個(gè)滾珠、保持架、調(diào)整塊和外環(huán)的外端，內(nèi)環(huán)的左端設(shè)有球形頂尖，限位板設(shè)置在螺母與預(yù)緊彈簧之間的絲桿上；左側(cè)的球形頂尖與平面支撐塊接觸、右側(cè)的球形頂尖與V型支撐塊接觸。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下效果本發(fā)明通過采用微驅(qū)動(dòng)器帶動(dòng)鏡片實(shí)現(xiàn)俯仰和偏擺的二維角度調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對(duì)大口徑激光束的傳輸方向進(jìn)行精確引導(dǎo)和控制，完成對(duì)激光光束的準(zhǔn)直引導(dǎo)和光束近場(chǎng)調(diào)整。球形支撐實(shí)現(xiàn)了快速拆裝；兩個(gè)球形頂尖實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)角度的高精度調(diào)整；利用反射鏡的自重實(shí)現(xiàn)預(yù)緊，避免使用傳統(tǒng)彈簧實(shí)現(xiàn)預(yù)緊。本發(fā)明還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝、調(diào)試和維修操作方便，工作性能的可靠性和穩(wěn)定性高。


圖1為本發(fā)明的軸測(cè)圖；圖2是圖1去掉驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)后的主視圖；圖3是圖1去掉驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)后的俯視圖；圖4是圖1去掉驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)后的側(cè)視圖；圖5是微驅(qū)動(dòng)器組件的剖視圖。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一結(jié)合圖1-圖5說明本實(shí)施方式,本實(shí)施方式的一種三點(diǎn)式高精度大口徑電動(dòng)反射鏡架包括鏡架組件、機(jī)架組件、兩個(gè)微驅(qū)動(dòng)器組件和驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，鏡架組件設(shè)置在機(jī)架組件的前端，且鏡架組件與機(jī)架組件之間可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，兩個(gè)微驅(qū)動(dòng)器組件由前至后依次穿設(shè)在鏡架組件和機(jī)架組件上，驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)通過導(dǎo)線連接并控制兩個(gè)微驅(qū)動(dòng)器組件，所述鏡架組件包括框體1、支撐連接塊2、球形支撐3、反射鏡晶體4、兩個(gè)把手5、平面支撐塊6、V型支撐塊40和四個(gè)晶體壓片7，支撐連接塊2設(shè)置在框體I后端面上部的中心，球形支撐3固裝在支撐連接塊2的下端，框體I的左右兩端各設(shè)有一個(gè)把手5，平面支撐塊6、V型支撐塊40相對(duì)于支撐連接塊2對(duì)稱設(shè)置在框體I后端面的下部，四個(gè)晶體壓片7分別設(shè)置在框體I的上端面和下端面上，反射鏡晶體4通過四個(gè)晶體壓片7設(shè)置在框體I的前端面上，所述機(jī)架組件包括支撐座9、機(jī)架10、基座11、兩個(gè)限位開關(guān)12和兩個(gè)轉(zhuǎn)接板13，機(jī)架10豎直固裝在基座11上，支撐座9固裝在機(jī)架10的上端，機(jī)架10的兩側(cè)各設(shè)有一個(gè)轉(zhuǎn)接板13，每個(gè)轉(zhuǎn)接板13上均設(shè)有一個(gè)限位開關(guān)12，支撐座9的中心設(shè)有凹槽9-1，球形支撐3設(shè)置在支撐座9上的凹槽9-1內(nèi)，鏡架組件通過球形支撐3掛于機(jī)架10上，所述微驅(qū)動(dòng)器組件包括電機(jī)14、電機(jī)支撐座15、聯(lián)軸器16、絲桿17、卡環(huán)18、內(nèi)擋圈19、外擋圈20、軸承組件21、軸承座22、蓋板23、預(yù)緊彈簧24、螺母25、第一端蓋26、調(diào)整塊27、外環(huán)28、保持架29、多個(gè)滾珠30、第二端蓋31、內(nèi)環(huán)32、球形頂尖33和限位板34，微驅(qū)動(dòng)器組件由前至后依次穿設(shè)在鏡架組件和機(jī)架組件的兩端，電機(jī)14固裝在電機(jī)支撐座15上，絲桿17設(shè)置在電機(jī)14的輸出端一側(cè)，絲桿17與電機(jī)14之間通過聯(lián)軸器16連接，卡環(huán)18、內(nèi)擋圈19、軸承組件21、蓋板23、預(yù)緊彈簧24和螺母25由右至左依次套裝在絲桿17上，且卡環(huán)18與聯(lián)軸器16相抵，外擋圈20套裝在內(nèi)擋圈19上，軸承座22套裝在軸承組件21上，并與外擋圈20相抵，內(nèi)環(huán)32的右端固裝在螺母25和絲桿17的右端，內(nèi)環(huán)32上由內(nèi)至外依次設(shè)有多個(gè)滾珠30、保持架29、調(diào)整塊27和外環(huán)28，第二端蓋31和第一端蓋26由左至右設(shè)置在多個(gè)滾珠30、保持架29、調(diào)整塊27和外環(huán)28的外端，內(nèi)環(huán)32的左端設(shè)有球形頂尖33，限位板34設(shè)置在螺母25與預(yù)緊彈簧24之間的絲桿17上；左側(cè)的球形頂尖33與平面支撐塊6接觸、右側(cè)的球形頂尖33與V型支撐塊40接觸。反射鏡的預(yù)緊力F大小由反射鏡自身重力G、反射鏡重心到球形支撐(3)中心的水平距離L1、球形頂尖(33)中心到球形支撐(3)中心的垂直距離L2決定，以球形支撐(3)的球心為旋轉(zhuǎn)中心，力矩平衡原理方程為FX L2=GX L115本實(shí)施方式的電動(dòng)反射鏡架的主要功能是完成激光束的準(zhǔn)直引導(dǎo)和光束近場(chǎng)調(diào)整，其工作模式有二種一是在多光束靶傳感器的監(jiān)控下，自動(dòng)調(diào)整反射鏡的二維轉(zhuǎn)角，實(shí)現(xiàn)光束方向的精確引導(dǎo)和控制；二是人工設(shè)定反射鏡二維轉(zhuǎn)角的數(shù)值，電動(dòng)調(diào)整反射鏡片的二維轉(zhuǎn)角，實(shí)現(xiàn)控制光束方向的盲調(diào)功能。本實(shí)施方式的電動(dòng)反射鏡架主要由鏡架組件、機(jī)架組件、微驅(qū)動(dòng)器組件和驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)組成。本實(shí)施方式的微驅(qū)動(dòng)器用于驅(qū)動(dòng)鏡片俯仰和偏擺運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)鏡片二維角度調(diào)整并具有自鎖功能。電機(jī)驅(qū)動(dòng)滑動(dòng)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，滑動(dòng)絲桿帶動(dòng)螺母在滾動(dòng)導(dǎo)軌內(nèi)實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)，通過球頭與平面副將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為鏡片的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，由滑動(dòng)絲桿/螺母副實(shí)現(xiàn)鏡架的自鎖功能。本實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)打靶流程的任務(wù)要求，控制微驅(qū)動(dòng)器運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)反射鏡片二維角度的自動(dòng)調(diào)整。驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)控制電動(dòng)反射鏡的轉(zhuǎn)角運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)激光束的準(zhǔn)直引導(dǎo)和光束近場(chǎng)調(diào)整，具有本地控制和遠(yuǎn)程集中控制兩種控制模式。在集中控制模式中，系統(tǒng)受中央控制臺(tái)的統(tǒng)一協(xié)調(diào)指揮，通過網(wǎng)絡(luò)接口接受集中控制系統(tǒng)發(fā)出的命令，在通過網(wǎng)絡(luò)接口傳送信息，驅(qū)動(dòng)指定的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)，完成動(dòng)作后，再將有關(guān)的信息反饋給中央處理單元。在本地控制模式中，操作者可以在操作現(xiàn)場(chǎng)，用鍵盤、鼠標(biāo)等通過輸入界面控制電動(dòng)反射鏡。
權(quán)利要求
1.一種三點(diǎn)式高精度大口徑電動(dòng)反射鏡架，其特征在于它包括鏡架組件、機(jī)架組件、兩個(gè)微驅(qū)動(dòng)器組件和驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，鏡架組件設(shè)置在機(jī)架組件的前端，且鏡架組件與機(jī)架組件之間可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，兩個(gè)微驅(qū)動(dòng)器組件由前至后依次穿設(shè)在鏡架組件和機(jī)架組件上，驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)通過導(dǎo)線連接并控制兩個(gè)微驅(qū)動(dòng)器組件，所述鏡架組件包括框體(I)、支撐連接塊(2)、球形支撐(3)、反射鏡晶體(4)、兩個(gè)把手(5 )、平面支撐塊(6 )、V型支撐塊(40 )和四個(gè)晶體壓片(7 )，支撐連接塊(2 )設(shè)置在框體(I)后端面上部的中心，球形支撐(3)固裝在支撐連接塊(2)的下端，框體(I)的左右兩端各設(shè)有一個(gè)把手(5 )，平面支撐塊(6 )、V型支撐塊(40 )相對(duì)于支撐連接塊(2 )對(duì)稱設(shè)置在框體(I)后端面的下部，四個(gè)晶體壓片(7)分別設(shè)置在框體(I)的上端面和下端面上，反射鏡晶體(4)通過四個(gè)晶體壓片(7)設(shè)置在框體(I)的前端面上，所述機(jī)架組件包括支撐座(9)、機(jī)架(10)、基座(11)、兩個(gè)限位開關(guān)(12)和兩個(gè)轉(zhuǎn)接板(13)，機(jī)架(10)豎直固裝在基座(11)上，支撐座(9)固裝在機(jī)架(10)的上端，機(jī)架(10)的兩側(cè)各設(shè)有一個(gè)轉(zhuǎn)接板(13)，每個(gè)轉(zhuǎn)接板(13)上均設(shè)有一個(gè)限位開關(guān)(12)，支撐座(9)的中心設(shè)有凹槽(9-1)，球形支撐(3)設(shè)置在支撐座(9)上的凹槽(9-1)內(nèi)，鏡架組件通過球形支撐(3)掛于機(jī)架(10)上，所述微驅(qū)動(dòng)器組件包括電機(jī)(14)、電機(jī)支撐座(15)、聯(lián)軸器(16)、絲桿(17)、卡環(huán)(18)、內(nèi)擋圈(19)、外擋圈(20)、軸承組件(21)、軸承座(22)、蓋板(23)、預(yù)緊彈簧(24)、螺母(25)、第一端蓋(26)、調(diào)整塊(27)、外環(huán)(28)、保持架(29)、多個(gè)滾珠(30)、第二端蓋(31)、內(nèi)環(huán)(32)、球形頂尖(33)和限位板(34)，微驅(qū)動(dòng)器組件由前至后依次穿設(shè)在鏡架組件和機(jī)架組件的兩端，電機(jī)(14)固裝在電機(jī)支撐座(15)上，絲桿(17)設(shè)置在電機(jī)(14)的輸出端一側(cè)，絲桿(17)與電機(jī)(14)之間通過聯(lián)軸器(16)連接,卡環(huán)(18)、內(nèi)擋圈(19)、軸承組件(21)、蓋板(23)、預(yù)緊彈簧(24)和螺母(25)由右至左依次套裝在絲桿(17)上，且卡環(huán)(18 )與聯(lián)軸器(16 )相抵，外擋圈(20 )套裝在內(nèi)擋圈(19 )上，軸承座(22 )套裝在軸承組件(21)上，并與外擋圈(20)相抵，內(nèi)環(huán)(32)的右端固裝在螺母(25)和絲桿(17)的右端，內(nèi)環(huán)(32)上由內(nèi)至外依次設(shè)有多個(gè)滾珠(30)、保持架(29)、調(diào)整塊(27)和外環(huán)(28)，第二端蓋(31)和第一端蓋(26)由左至右設(shè)置在多個(gè)滾珠(30)、保持架(29)、調(diào)整塊(27)和外環(huán)(28)的外端，內(nèi)環(huán)(32)的左端設(shè)有球形頂尖(33)，限位板(34)設(shè)置在螺母(25)與預(yù)緊彈簧(24)之間的絲桿(17)上；左側(cè)的球形頂尖(33)與平面支撐塊(6)接觸、右側(cè)的球形頂尖(33)與V型支撐塊(40)接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三點(diǎn)式高精度大口徑電動(dòng)反射鏡架，其特征在于反射鏡的預(yù)緊力F大小由反射鏡自身重力G、反射鏡重心到球形支撐(3)中心的水平距離L1、球形頂尖(33)中心到球形支撐(3)中心的垂直距離L2決定，以球形支撐(3)的球心為旋轉(zhuǎn)中心，力矩平衡原理方程為FXL2=GXL11全文摘要
一種三點(diǎn)式高精度大口徑電動(dòng)反射鏡架，它涉及一種電動(dòng)反射鏡架。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)對(duì)大口徑激光束的傳輸方向進(jìn)行精確引導(dǎo)和控制，完成對(duì)慣性約束激光核聚變裝置中激光光束的準(zhǔn)直引導(dǎo)和光束近場(chǎng)調(diào)整的問題。本發(fā)明的鏡架組件設(shè)置在機(jī)架組件的前端，且鏡架組件與機(jī)架組件之間可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，兩個(gè)微驅(qū)動(dòng)器組件由前至后依次穿設(shè)在鏡架組件和機(jī)架組件上，驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)通過導(dǎo)線連接并控制兩個(gè)微驅(qū)動(dòng)器組件，鏡架組件通過球形支撐掛于機(jī)架上，左側(cè)的球形頂尖與平面支撐塊接觸、右側(cè)的球形頂尖與V型支撐塊接觸。本發(fā)明適用于慣性約束激光核聚變?cè)O(shè)備中。
文檔編號(hào)G02B7/182GK103018896SQ201210554630
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月19日
發(fā)明者張宏志, 梁迎春, 胡富強(qiáng), 張鵬 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)