本發(fā)明涉及精密光學(xué)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種通用大口徑剛性承載式快速反射鏡，其中心使用萬(wàn)向球軸承，四周使用柔性環(huán)進(jìn)行連接支撐，采用電渦流傳感器進(jìn)行角度反饋。

背景技術(shù)：

快速反射鏡是在光源和接收器之間進(jìn)行視軸調(diào)整和穩(wěn)定的重要部件，國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究所和單位對(duì)快速反射鏡進(jìn)行了大量的研究，并且成功應(yīng)用于航空航天、海上以及路基的光電設(shè)備中。

目前，快速反射鏡的結(jié)構(gòu)形式主要分為柔性軸式和剛性軸承式兩種。柔性軸式結(jié)構(gòu)承載能力有限，剛性軸承式結(jié)構(gòu)能夠?yàn)榇罂趶狡矫娣瓷溏R提供良好地支撐，但是目前剛性軸承式快速反射鏡無(wú)法限制Z向轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，且小型化困難，無(wú)法實(shí)現(xiàn)通用安裝，使其應(yīng)用領(lǐng)域受限。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決現(xiàn)有剛性承載式快速反射鏡無(wú)法限制Z向轉(zhuǎn)動(dòng)自由度、小型化困難以及通用性差等問(wèn)題，提供一種通用大口徑剛性承載式快速反射鏡。

通用大口徑剛性承載式快速反射鏡，包括電渦流位移傳感器、反射鏡座、柔性環(huán)、直線式音圈電機(jī)、基座、安裝上蓋、底板、軸承轉(zhuǎn)接座和萬(wàn)向球軸承，平面反射鏡通過(guò)光學(xué)環(huán)氧膠與反射鏡座上表面粘結(jié)；所述反射鏡座的下表面中心通過(guò)螺紋與萬(wàn)向球軸承連接，并采用圓螺母進(jìn)行防松；

所述萬(wàn)向球軸承通過(guò)軸承轉(zhuǎn)接座安裝于基座中心；所述反射鏡座中心與基座中心位于Z軸軸線上；所述柔性環(huán)固定于基座上的柔性環(huán)安裝立柱上，并通過(guò)安裝孔固定于反射鏡座與直線式音圈電機(jī)之間；所述電渦流傳感器與直線式音圈電機(jī)成45度間隔固定在基座(8)上，所述安裝上蓋與底板分別通過(guò)螺釘與基座連接。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明所述的剛性承載式快速反射鏡在機(jī)載、車載、艦載光電設(shè)備上的應(yīng)用，本發(fā)明提供了一種由直線式音圈電機(jī)驅(qū)動(dòng)反射鏡座、反射鏡座中心剛性支撐四周柔性支撐、4個(gè)電渦流傳感器X、Y軸線對(duì)稱布置進(jìn)行角度測(cè)量的通用大口徑剛性承載式快速反射鏡。

一、根據(jù)快速反射鏡系統(tǒng)中反射鏡二維方向角度調(diào)整和運(yùn)動(dòng)解耦的要求，設(shè)計(jì)了一種剛性軸承與柔性環(huán)相結(jié)合的結(jié)構(gòu)方式。

二、本發(fā)明中的剛性軸承承載式結(jié)構(gòu)，能有有效支撐大口徑平面反射鏡，柔性環(huán)能夠?yàn)榉瓷溏R提供繞X、Y兩維旋轉(zhuǎn)自由度并限制其他方向的自由度，實(shí)現(xiàn)了兩維運(yùn)動(dòng)的解耦。

三、本發(fā)明中的平面反射鏡與反射鏡座采用膠粘的連接方式，能夠有效減小振動(dòng)和溫度對(duì)反射鏡面性的影響。

四、本發(fā)明采用四個(gè)相同的音圈電機(jī)對(duì)稱布置兩兩推拉的驅(qū)動(dòng)方式，既增加了驅(qū)動(dòng)力矩，又便于控制系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)角度的解算。

五、本發(fā)明中的四個(gè)傳感器與四個(gè)音圈電機(jī)對(duì)稱交錯(cuò)布置，減小了快速反射鏡結(jié)構(gòu)尺寸，傳感器差動(dòng)測(cè)量的方式提高了控制系統(tǒng)的精度。

六、本發(fā)明中采用安裝上蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，既能保護(hù)快速反射鏡內(nèi)部精密結(jié)構(gòu)，又方便與光電設(shè)備安裝連接。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明所述的通用大口徑剛性承載式快速反射鏡的外部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明所述的通用大口徑剛性承載式快速反射鏡的組成結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖2的A-A向剖視圖。

圖4為本發(fā)明所述的通用大口徑剛性承載式快速反射鏡中基座與柔性環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中的附圖標(biāo)記表示為：1、平面反射鏡；2、圓螺母；3、電渦流位移傳感器；4、反射鏡座；5、柔性環(huán)；6、安裝上蓋；7、直線式音圈電機(jī)；8、基座；9、軸承轉(zhuǎn)接座；10、萬(wàn)向球軸承；11、底板；71、動(dòng)線圈；72、固定磁鐵；81、柔性環(huán)安裝立柱；82、音圈電機(jī)安裝孔；83、傳感器安裝孔；84、軸承轉(zhuǎn)接座安裝孔；85、音圈電機(jī)走線孔；3a、第一電渦流傳感器；3b、第二電渦流傳感器；3c、第三電渦流傳感器；3d、第四電渦流傳感器；7a、第一音圈電機(jī)；7b、第二音圈電機(jī)；7c、第三音圈電機(jī)；7d、第四音圈電機(jī)；mm、XY軸的第一對(duì)稱線；nn、XY軸的第二對(duì)稱線。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一、通用大口徑剛性承載式快速反射鏡，包括平面反射鏡1、圓螺母2、電渦流位移傳感器3、反射鏡座4、柔性環(huán)5、安裝上蓋6、直線式音圈電機(jī)7、基座8、軸承轉(zhuǎn)接座9、萬(wàn)向球軸承10和底板11。

平面反射鏡1通過(guò)光學(xué)環(huán)氧膠與反射鏡座4粘結(jié)在一起。反射鏡座4中心通過(guò)螺紋與萬(wàn)向球軸承10相連接，使用圓螺母2進(jìn)行防松；反射鏡座4四周通過(guò)均布的凸耳與音圈電機(jī)7的動(dòng)線圈71以及柔性環(huán)5相連接。柔性環(huán)5通過(guò)其中的四個(gè)安裝孔固定于基座8的四個(gè)柔性環(huán)安裝立柱81上。

萬(wàn)向球軸承10通過(guò)軸承轉(zhuǎn)接座9安裝于基座8的中心點(diǎn)。四個(gè)直線式音圈電機(jī)7的固定磁鐵72 90度均布于基座8上，且X軸線和Y軸線上各兩個(gè)，并且通過(guò)螺釘固定于基座8的四個(gè)音圈電機(jī)安裝孔82中。

四個(gè)電渦流傳感器3與四個(gè)直線式音圈電機(jī)7成45度角間隔均布于基座8的4個(gè)傳感器安裝孔83中；且位于X軸Y軸的第一對(duì)稱線m-m和第二對(duì)稱線n-n上，每個(gè)電渦流傳感器3通過(guò)成120度角分布的兩個(gè)緊定螺釘進(jìn)行固定。

本實(shí)施方式中，安裝上蓋6與底板11分別通過(guò)螺釘與基座8連接在一起，通過(guò)安裝上蓋6的安裝法蘭，可以方便的將快速反射鏡安裝于各種光電設(shè)備中。完成裝配后平面反射鏡1中心與基座8中心位于Z軸軸線。

本實(shí)施方式中，安裝于反射鏡座4的四個(gè)音圈電機(jī)7的動(dòng)線圈71與安裝于基座8的四個(gè)音圈電機(jī)的固定磁鐵一一對(duì)應(yīng)，一一驅(qū)動(dòng)。反射鏡座4下平面與基座8上柔性環(huán)安裝柱81上平面處于同一平面，此時(shí)柔性環(huán)5不發(fā)生彈性形變。四個(gè)電渦流傳感器3固定于基座8上，差動(dòng)式測(cè)量反射鏡座4下表面的四點(diǎn)位移，間接測(cè)量反射鏡座4繞X軸、Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，實(shí)現(xiàn)對(duì)平面反射鏡轉(zhuǎn)角的閉環(huán)控制。

本實(shí)施方式中，平面反射鏡1、反射鏡座4、萬(wàn)向球軸承10內(nèi)環(huán)、四個(gè)直線式音圈電機(jī)7的動(dòng)線圈組成了快速反射鏡的運(yùn)動(dòng)部分?；?、萬(wàn)向球軸承10的外環(huán)、軸承轉(zhuǎn)接座9、四個(gè)音圈電機(jī)的固定磁鐵、四個(gè)電渦流傳感器3、安裝上蓋6、底板11組成了快速反射鏡的固定部分。由于柔性環(huán)5分別與快速反射鏡的運(yùn)動(dòng)部分和固定部分相連接，既能夠提供繞X軸、Y軸的二維旋轉(zhuǎn)自由度，又能限制平面反射鏡Z方向轉(zhuǎn)動(dòng)自由度以及其他方向自由度。

具體實(shí)施方式二、結(jié)合圖1至圖4說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式為具體實(shí)施方式一所述的通用大口徑剛性承載式快速反射鏡的具體實(shí)例：

包括：平面反射鏡1、圓螺母2、第一電渦流位移傳感器3a、第二電渦流位移傳感器3b、第三電渦流位移傳感器3c、第四電渦流位移傳感器3d、反射鏡座4、柔性環(huán)5、安裝上蓋6、第一直線式音圈電機(jī)7a、第二直線式音圈電機(jī)7b、第三直線式音圈電機(jī)7c、第四直線式音圈電機(jī)7d、基座8、軸承轉(zhuǎn)接座9、萬(wàn)向球軸承10、底板11。所述直線式音圈電機(jī)7由動(dòng)線圈71和固定磁鐵72兩部分組成；

基座8包括柔性環(huán)安裝立柱81、音圈電機(jī)安裝孔82、傳感器安裝孔83、軸承轉(zhuǎn)接座安裝孔84、；音圈電機(jī)走線孔85。其中，四個(gè)音圈電機(jī)安裝孔82以基座原點(diǎn)O為對(duì)稱中心均布于基座的X軸和Y軸上，四個(gè)電渦流傳感器安裝孔83和四個(gè)柔性環(huán)安裝立柱81與四個(gè)音圈電機(jī)安裝孔82間隔排布，均布于基座X軸和Y軸的第一對(duì)稱線mm和第二對(duì)稱線nn上。

平面反射鏡1通過(guò)光學(xué)環(huán)氧膠粘結(jié)在反射鏡座4的上表面，四個(gè)直線式音圈電機(jī)7的動(dòng)線圈71以原點(diǎn)O為中心成90度均勻固連在反射鏡座4凸耳的下表面，X、Y軸線上各2個(gè)。反射鏡座4下表面中心通過(guò)螺紋與萬(wàn)向軸承10相連接，使用圓螺母2進(jìn)行防松。萬(wàn)向軸承10的外環(huán)通過(guò)軸承轉(zhuǎn)接座9固定于基座8的安裝孔84中。四個(gè)直線式音圈電機(jī)7的固定磁鐵72以原點(diǎn)O為中心成90度均勻安裝于基座8的四個(gè)音圈電機(jī)安裝孔82中，X軸線、Y軸線上各2個(gè)，且距離原點(diǎn)O的距離與四個(gè)柔性環(huán)安裝立柱81距離原點(diǎn)O的距離相等。柔性環(huán)5的四個(gè)安裝孔安裝于反射鏡座4凸耳與音圈電機(jī)7動(dòng)線圈71之間，柔性環(huán)5的另外四個(gè)安裝孔安裝于基座8的四個(gè)柔性環(huán)安裝立柱81上，且安裝完畢柔性環(huán)5各個(gè)安裝孔處于同一平面，柔性環(huán)5不發(fā)生彈性變形。

四個(gè)電渦流傳感器3安裝于基座8的四個(gè)傳感器安裝孔83中，每個(gè)電渦流傳感器通過(guò)成120度角分布的2個(gè)緊定螺釘進(jìn)行固定，間接測(cè)量反射鏡座4繞X軸、Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，實(shí)現(xiàn)對(duì)平面反射鏡1轉(zhuǎn)角的閉環(huán)控制。四個(gè)音圈電機(jī)走線孔85用于將音圈電機(jī)動(dòng)線圈71的控制導(dǎo)線引出到基座8的底部。安裝上蓋6與底板11分別通過(guò)螺釘與基座8連接在一起，通過(guò)安裝上蓋6的安裝法蘭，可以方便的將快速反射鏡安裝于各種光電設(shè)備中。

本實(shí)施方式所述的反射鏡的工作原理：開(kāi)始工作時(shí)，控制位于Y軸上的第一音圈電機(jī)7a、第三音圈電機(jī)7c做推拉運(yùn)動(dòng)，即可實(shí)現(xiàn)平面反射鏡1繞X軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)，將第一電渦流傳感器3a與第四電渦流傳感器3d的測(cè)量值取平均值，以及第二電渦流傳感器3b與第三電渦流傳感器3c的測(cè)量平均值，共同反饋給伺服控制系統(tǒng)，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)平面反射鏡1繞X軸轉(zhuǎn)動(dòng)角度的精確閉環(huán)控制。同理可得繞Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)的精確閉環(huán)控制。

顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明所作的距離，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其他不同形式的變化或者變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見(jiàn)的變化或者變動(dòng)仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。