一種六自由度次鏡調(diào)節(jié)機構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種六自由度次鏡調(diào)節(jié)機構(gòu)，包括底板、調(diào)節(jié)單元和用于放置次鏡的頂臺；調(diào)節(jié)單元固定在底板上，位于底板與頂臺之間；調(diào)節(jié)單元有六個，六個調(diào)節(jié)單元構(gòu)成一個六邊形；調(diào)節(jié)單元包括音圈電機、滑塊、鉸鏈和導軌；音圈電機和導軌均垂直固定在底板上，音圈電機包括電機動子；電機動子上固定有所述滑塊，電機動子運動時，電機動子能夠帶動滑塊沿導軌的軸向滑動；鉸鏈的一端與滑塊和/或電機動子固連，鉸鏈另一端與頂臺固連。本實用新型提供的六自由度次鏡調(diào)節(jié)機構(gòu)，具有調(diào)節(jié)精度高、調(diào)節(jié)范圍大、以及可避免對望遠鏡入射光的過度遮擋的優(yōu)點。
【專利說明】一種六自由度次鏡調(diào)節(jié)機構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種次鏡調(diào)節(jié)機構(gòu)，為望遠鏡次鏡提供一種高精度調(diào)節(jié)的裝置，具體涉及一種六自由度次鏡調(diào)節(jié)機構(gòu)，屬于同軸反射式望遠鏡調(diào)節(jié)機構(gòu)領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]次鏡調(diào)節(jié)機構(gòu)是望遠鏡系統(tǒng)中的重要部件，次鏡調(diào)節(jié)的高靈敏度是望遠鏡系統(tǒng)成像質(zhì)量的有效保證。目前，人們提出了多種六自由度次鏡調(diào)節(jié)方案，這些方案大多采用典型的Stewart平臺結(jié)構(gòu)。次鏡調(diào)節(jié)機構(gòu)對外形包絡直徑要求較嚴格，以避免對望遠鏡入射光的過度遮擋。而采用典型的Stewart平臺結(jié)構(gòu)，將作動器(即電機)內(nèi)嵌至斜支架中，使整體結(jié)構(gòu)外形包絡直徑較大，過度遮擋了望遠鏡的入射光；同時，對于口徑較小的同軸反射式望遠鏡來說，難以采用具有典型Stewart平臺結(jié)構(gòu)的次鏡調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
[0003]目前，人們通常采用直線步進電機作為Stewart平臺的作動器，由于直線步進電機難以實現(xiàn)連續(xù)運動，且難以比較驅(qū)動器向步進電機發(fā)出的脈沖數(shù)和步進電機實際運動的脈沖數(shù)，使得Stewart平臺的整體精度難以得到保證。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型提供一種可避免對望遠鏡入射光的過度遮擋的六自由度次鏡調(diào)節(jié)機構(gòu)。
[0005]本實用新型給出以下技術(shù)方案:
[0006]一種六自由度次鏡調(diào)節(jié)機構(gòu)，包括底板、調(diào)節(jié)單元和用于放置次鏡的頂臺；調(diào)節(jié)單元固定在底板上，位于底板與頂臺之間；其特殊之處在于:
[0007]所述調(diào)節(jié)單元有六個，六個調(diào)節(jié)單元構(gòu)成一個六邊形；
[0008]所述調(diào)節(jié)單元包括音圈電機、滑塊、鉸鏈和導軌；音圈電機和導軌均垂直固定在底板上，音圈電機包括電機動子；電機動子上固定有所述滑塊，電機動子運動時，電機動子能夠帶動滑塊沿導軌的軸向滑動；
[0009]所述鉸鏈的一端與滑塊和/或電機動子固連，鉸鏈另一端與頂臺固連。
[0010]上述調(diào)節(jié)單元還包括光柵，光柵包括光柵尺和用于監(jiān)控光柵尺運動距離的光柵讀數(shù)頭，光柵讀數(shù)頭包括光學窗口 ；
[0011]電機動子或滑塊上固定有所述光柵尺，光柵尺與所述導軌平行，每個光柵尺對應一個光柵讀數(shù)頭，光柵讀數(shù)頭固定在底板上，光學窗口與相應光柵尺平行。
[0012]上述次鏡調(diào)節(jié)機構(gòu)還包括導軌支架、滑塊支架、光柵支架和讀數(shù)頭支架，所述導軌通過導軌支架固定在底板上，滑塊通過滑塊支架固定在電機動子上，光柵尺通過光柵支架固定在電機動子或滑塊上，光柵讀數(shù)頭通過讀數(shù)頭支架固定在底板上。
[0013]上述光柵讀數(shù)頭位于六邊形內(nèi)。
[0014]上述電機動子通過彈簧固定在底板上。
[0015]上述鉸鏈是柔性鉸鏈，所述柔性鉸鏈包括依次相連的上底座、第一偏轉(zhuǎn)鉸鏈、旋轉(zhuǎn)鉸鏈、第二偏轉(zhuǎn)鉸鏈和下底座；
[0016]所述上底座與頂臺固連，下底座與滑塊或電機動子固連。
[0017]上述第一偏轉(zhuǎn)鉸鏈和第二偏轉(zhuǎn)鉸鏈均包括兩個片狀部件，旋轉(zhuǎn)鉸鏈包括四個片狀部件。
[0018]本實用新型的優(yōu)點在于:
[0019]1、外形包絡直徑小，音圈電機軸向與底板垂直，避免了對望遠鏡入射光的過度遮擋，可以滿足中小口徑望遠鏡次鏡調(diào)節(jié)機構(gòu)的要求；
[0020]2、調(diào)節(jié)精度高，通過采用音圈電機和光柵的配合，可以達到作動器連續(xù)運動且實時監(jiān)控的目的，將極大地提高Stewart平臺的整體精度；由于光柵尺固定在電機動子上，本實用新型可在調(diào)節(jié)過程中監(jiān)控電機的運動距離，因而本實用新型的調(diào)節(jié)精度高；
[0021]3、采用柔性鉸鏈消除機械摩擦和間隙，容易得到較高的運動精度，并利用光柵測量反饋控制再次提高了運動精度；因此，在本實用新型空間較小時，該調(diào)節(jié)機構(gòu)也可具有高的調(diào)節(jié)精度和調(diào)節(jié)范圍；
[0022]4、調(diào)節(jié)范圍大,利用首圈電機、導軌和光棚的組合容易獲得較大的運動范圍；
[0023]5、整體剛度高，采用六桿并聯(lián)結(jié)構(gòu)使該調(diào)節(jié)機構(gòu)具有較高整體剛度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2為柔性鉸鏈示意圖；
[0026]圖3為調(diào)節(jié)單元在底板上的分布圖；
[0027]圖4為調(diào)節(jié)單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]附圖標記:
[0029]1-底板、2-音圈電機、3-導軌、4-滑塊、5-彈簧、6_光柵讀數(shù)頭、7_鉸鏈、8_頂臺、9-調(diào)節(jié)單元、51-上螺紋固定柱、52-下螺紋固定柱、71-柔性鉸鏈底座、72-第一偏轉(zhuǎn)鉸鏈、73-旋轉(zhuǎn)柔性鉸鏈、74-第二偏轉(zhuǎn)鉸鏈、75-下底座、91-導軌支架、92-滑塊支架、93-光柵尺94-讀數(shù)頭支架。

【具體實施方式】
[0030]本實用新型提供一種六自由度次鏡調(diào)節(jié)機構(gòu)，如附圖1所示，包括底板1、調(diào)節(jié)單元9和用于放置次鏡的頂臺8 ;底板為本實用新型與望遠鏡系統(tǒng)連接部件；調(diào)節(jié)單元固定在底板上，位于底板與頂臺之間；調(diào)節(jié)單元有六個，六個調(diào)節(jié)單元構(gòu)成一個六邊形；所述調(diào)節(jié)單兀包括音圈電機2、滑塊4、鉸鏈7和導軌3 ;音圈電機和導軌均垂直規(guī)定在底板上,音圈電機包括電機動子；電機動子上固定有所述滑塊，每個滑塊能夠沿相應導軌的軸向滑動，電機動子運動時，電機動子帶動滑塊沿導軌的軸向滑動，通過滑塊與導軌之間的配合，限制音圈電機動子的運動；鉸鏈的一端與滑塊和/或電機動子固連，鉸鏈另一端與頂臺固連，當電機動子運動時，帶動相應的滑塊動，通過電機動子和滑塊帶動鉸鏈動，進而帶動頂臺動，方可實現(xiàn)調(diào)節(jié)頂臺高度或傾斜度或水平度的目的，可在底板上設置導軌支架，將導軌固定在導軌支架上。
[0031]本實用新型的調(diào)節(jié)單元還包括光柵，光柵包括光柵尺和用于監(jiān)控光柵尺運動距離的光柵讀數(shù)頭，光柵讀數(shù)頭包括光學窗口 ；電機動子或固定在電機動子的光柵支架上固定有所述光柵尺，光柵尺最好固定在電機動子上，光柵尺與導軌平行，即光柵尺平行于音圈電機軸向，每個光柵尺對應一個光柵讀數(shù)頭，光柵讀數(shù)頭固定在底板上，光學窗口與相應光柵尺安裝平面保持平行，可通過觀察窗口讀取光柵尺的運動距離，由于光柵尺固定在電機動子上，因而會得到相應的音圈電機的運動距離，因此，本實用新型可對音圈電機的運動距離進行實時監(jiān)控。為了減小本實用新型的尺寸，同時還便于監(jiān)控光柵尺的運動距離，將光柵讀數(shù)頭設置在六個音圈電機構(gòu)成的六邊形內(nèi)，即將光柵讀數(shù)頭放置于音圈電機內(nèi)側(cè)。為保證本實用新型的穩(wěn)定性，防止外界干擾，限制音圈電機在斷電等意外情況發(fā)生時的運動范圍，將電機動子通過彈簧固定在底板上，即電機動子上設有上螺紋固定柱51，底板上設有下螺紋固定柱52，將電機動子由彈簧5通過上螺紋固定柱51和下螺紋固定柱52進行安裝，并可通過調(diào)節(jié)兩個螺紋固定柱的嚙合尺寸來調(diào)節(jié)彈簧的初始預緊力。
[0032]其中，本實用新型還包括導軌支架91、滑塊支架92、光柵支架和讀數(shù)頭支架94，導軌3通過導軌支架91固定可在底板上，滑塊4可通過滑塊支架92固定在電機動子上，光柵尺93可通過光柵支架固定在電機動子或滑塊上，光柵讀數(shù)頭6可通過讀數(shù)頭支架94固定在底板上。
[0033]如附圖2所示，鉸鏈是柔性鉸鏈，柔性鉸鏈包括柔性上底座71、第一偏轉(zhuǎn)鉸鏈72 ( 一般采用兩薄片結(jié)構(gòu))、旋轉(zhuǎn)鉸鏈73 ( 一般采用四薄片結(jié)構(gòu))、第二偏轉(zhuǎn)鉸鏈74 ( 一般采用兩薄片結(jié)構(gòu))和下底座75，上底座、第一偏轉(zhuǎn)鉸鏈、旋轉(zhuǎn)鉸鏈、第二偏轉(zhuǎn)鉸鏈和下底座依次相連，上底座71與頂臺固定，下底座75與電機動子上托架固定，上底座也可與滑塊固定。第一偏轉(zhuǎn)鉸鏈和第二偏轉(zhuǎn)鉸鏈釋放了兩個偏轉(zhuǎn)自由度，旋轉(zhuǎn)鉸鏈釋放了一個旋轉(zhuǎn)自由度。
[0034]根據(jù)望遠鏡光學系統(tǒng)的像差得出對次鏡六個自由度調(diào)節(jié)的要求，計算出六個音圈電機的運動距離及方向，分別控制六個音圈電機完成相應的運動，即可完成對次鏡六個自由度的調(diào)節(jié)。
[0035]本實用新型的調(diào)節(jié)精度取決于音圈電機運動精度和逆向求解精度。音圈電機運動精度由光柵尺及光柵讀數(shù)頭保證，逆向求解精度通過實驗結(jié)果與計算結(jié)果比較，并在計算過程中添加修正參數(shù)保證。
[0036]以上所述，僅是本實用新型的實施例，并非對本實用新型作任何限制，凡是根據(jù)本實用新型技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本實用新型技術(shù)方案的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種六自由度次鏡調(diào)節(jié)機構(gòu)，包括底板、調(diào)節(jié)單元和用于放置次鏡的頂臺；調(diào)節(jié)單元固定在底板上，位于底板與頂臺之間；其特征在于: 所述調(diào)節(jié)單元有六個，六個調(diào)節(jié)單元構(gòu)成一個六邊形； 所述調(diào)節(jié)單元包括音圈電機、滑塊、鉸鏈和導軌；音圈電機和導軌均垂直固定在底板上，音圈電機包括電機動子；電機動子上固定有所述滑塊，電機動子運動時，電機動子能夠帶動滑塊沿導軌的軸向滑動； 所述鉸鏈的一端與滑塊和/或電機動子固連，鉸鏈另一端與頂臺固連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種六自由度次鏡調(diào)節(jié)機構(gòu)，其特征在于: 所述調(diào)節(jié)單元還包括光柵，光柵包括光柵尺和用于監(jiān)控光柵尺運動距離的光柵讀數(shù)頭，光柵讀數(shù)頭包括光學窗口 ； 電機動子或滑塊上固定有所述光柵尺，光柵尺與所述導軌平行，每個光柵尺對應一個光柵讀數(shù)頭，光柵讀數(shù)頭固定在底板上，光學窗口與相應光柵尺平行。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種六自由度次鏡調(diào)節(jié)機構(gòu)，其特征在于: 所述次鏡調(diào)節(jié)機構(gòu)還包括導軌支架、滑塊支架、光柵支架和讀數(shù)頭支架，所述導軌通過導軌支架固定在底板上，滑塊通過滑塊支架固定在電機動子上，光柵尺通過光柵支架固定在電機動子或滑塊上，光柵讀數(shù)頭通過讀數(shù)頭支架固定在底板上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種六自由度次鏡調(diào)節(jié)機構(gòu)，其特征在于:所述光柵讀數(shù)頭位于六邊形內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種六自由度次鏡調(diào)節(jié)機構(gòu)，其特征在于:所述電機動子通過彈簧固定在底板上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種六自由度次鏡調(diào)節(jié)機構(gòu)，其特征在于:所述鉸鏈是柔性鉸鏈，所述柔性鉸鏈包括依次相連的上底座、第一偏轉(zhuǎn)鉸鏈、旋轉(zhuǎn)鉸鏈、第二偏轉(zhuǎn)鉸鏈和下底座； 所述上底座與頂臺固連，下底座與滑塊或電機動子固連。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種六自由度次鏡調(diào)節(jié)機構(gòu)，其特征在于:所述第一偏轉(zhuǎn)鉸鏈和第二偏轉(zhuǎn)鉸鏈均包括兩個片狀部件，旋轉(zhuǎn)鉸鏈包括四個片狀部件。
【文檔編號】G02B23/16GK204203544SQ201420603546
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月17日
【發(fā)明者】周楠, 李創(chuàng), 高偉, 宋宗璽 申請人:中國科學院西安光學精密機械研究所