一種基于空間可展收套筒式二元光學(xué)相機(jī)機(jī)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明具體涉及一種基于空間可展收套筒式二元光學(xué)相機(jī)機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]二元光學(xué)是基于光波衍射理論發(fā)展起來的一個(gè)新興光學(xué)分支，是光學(xué)與微電子技術(shù)相互滲透、交叉而形成的前沿學(xué)科。二元光學(xué)器件，亦稱衍射光學(xué)器件，具有體積小、重量輕、易復(fù)制、造價(jià)低、衍射效率高、設(shè)計(jì)自由度多、材料可選性寬、色散性能獨(dú)特等優(yōu)點(diǎn)，在超精密加工、光纖通信、圖像處理、生物醫(yī)學(xué)、國防軍事等眾多領(lǐng)域中正顯示出前所未有的重要作用及廣闊的應(yīng)用前景。將二元光學(xué)技術(shù)應(yīng)用于航天光學(xué)遙感系統(tǒng)，有助于減小系統(tǒng)的體積和重量，降低系統(tǒng)的成本，使光學(xué)設(shè)計(jì)者在材料的選擇上具有更多的靈活性，滿足現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求。并可借助現(xiàn)代先進(jìn)的微電子、微機(jī)械技術(shù)和制作工藝，推進(jìn)二元光學(xué)技術(shù)在我國航天光學(xué)遙感領(lǐng)域的應(yīng)用。在國防和軍事應(yīng)用方面，利用二元光學(xué)器件體積小、重量輕、衍射效率高等特點(diǎn)，可大幅度減小武器裝備中光學(xué)系統(tǒng)的體積與重量，對提高有效載荷、快速反應(yīng)能力和遠(yuǎn)程攻擊能力具有重要意義。利用二元光學(xué)器件易復(fù)制、造價(jià)低的特點(diǎn)，可大大提高高精尖武器系統(tǒng)在部隊(duì)裝備的速度和規(guī)模。利用二元光學(xué)器件不同于常規(guī)元件的色散特性，構(gòu)成基于折、衍射原理的混合光學(xué)系統(tǒng)，可大幅度提高戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)武器光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量。利用二元光學(xué)器件設(shè)計(jì)自由度多、任意波面變換等特性可大大壓縮激光光束的發(fā)散角，改善激光光束的特性，提高激光制導(dǎo)、激光毀傷、光電偵察能力。另外，二元光學(xué)在光學(xué)觀察裝置、頭盔顯示器、夜視設(shè)備、望遠(yuǎn)系統(tǒng)、紅外成像、高強(qiáng)度激光引發(fā)核聚變等設(shè)備和技術(shù)中亦有著廣泛的軍事應(yīng)用前景。
[0003]隨著空間科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展以及探測器水平的進(jìn)步和二元光學(xué)成像技術(shù)的發(fā)展，對大口徑、長焦距、高分辨力二元光學(xué)相機(jī)的需求越來越多。對于有著高觀測指標(biāo)的空間相機(jī)而言，二元光學(xué)相機(jī)應(yīng)該有相當(dāng)高的地面分辨率。而要獲得很高的地面分辨率，光學(xué)系統(tǒng)的口徑必須足夠大，當(dāng)然由此帶來的制造與發(fā)射難度也會很大。目前不可能通過減少光學(xué)系統(tǒng)口徑，犧牲分辨率的途徑來實(shí)現(xiàn)微小空間相機(jī)的目的。在地面分辨率及光學(xué)系統(tǒng)口徑一定的條件下，怎樣減少遙感器的體積和質(zhì)量，同時(shí)又要實(shí)現(xiàn)大視場偵察，這是發(fā)展二元光學(xué)相機(jī)所面臨的難題?？傊?，目前空間光學(xué)相機(jī)在使用時(shí)存在質(zhì)量大、難以重復(fù)展開并收縮且拍攝光路易遮擋的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種基于空間可展收套筒式二元光學(xué)相機(jī)機(jī)構(gòu)，以解決目前空間光學(xué)相機(jī)在使用時(shí)存在質(zhì)量大、難以重復(fù)展開并收縮且拍攝光路易遮擋的問題。
[0005]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是:
[0006]一種基于空間可展收套筒式二元光學(xué)相機(jī)機(jī)構(gòu)，它包括相機(jī)主鏡、第一伸縮筒、第二伸縮筒、至少一個(gè)第三伸縮筒、固定筒、驅(qū)動筒、底座、軸承支撐系統(tǒng)、齒輪傳動機(jī)構(gòu)、步進(jìn)電機(jī)、底端接收鏡和鎖緊機(jī)構(gòu)，所述第一伸縮筒、第二伸縮筒、至少一個(gè)第三伸縮筒和固定筒從上至下依次通過鎖緊機(jī)構(gòu)連接形成相機(jī)鏡筒，第一伸縮筒的外徑小于第二伸縮筒的外徑，第二伸縮筒的外徑小于第三伸縮筒的外徑，所述相機(jī)主鏡設(shè)置在第一伸縮筒的頂部，所述驅(qū)動筒套裝在固定筒內(nèi)，固定筒的底部安裝有底座，所述底端接收鏡設(shè)置在底座上且處于相機(jī)鏡筒中心，所述軸承支撐系統(tǒng)位于驅(qū)動筒和固定筒之間，所述步進(jìn)電機(jī)通過齒輪傳動機(jī)構(gòu)與驅(qū)動筒連接，所述驅(qū)動筒的外壁上加工有多條螺紋槽，每條螺紋槽沿驅(qū)動筒的軸向方向旋轉(zhuǎn)布置。
[0007]所述第一伸縮筒包括第一筒本體、多個(gè)第一導(dǎo)輪和多個(gè)第一導(dǎo)軌，所述第一筒本體底部的內(nèi)壁上沿第一筒本體的圓周方向均布有多個(gè)第一導(dǎo)輪，所述第一筒本體底部的外壁上沿第一筒本體的圓周方向均勻加工有多個(gè)第一錐銷孔，所述第一筒本體的外壁上沿第一筒本體的軸向方向均勻設(shè)置有多個(gè)第一導(dǎo)軌。
[0008]所述鎖緊機(jī)構(gòu)包括多套第一鎖緊裝置，所述第二伸縮筒包括第二筒本體、多個(gè)第二導(dǎo)輪和多個(gè)第二導(dǎo)軌，所述第二筒本體底部的內(nèi)壁上沿第二筒本體的圓周方向均布有多個(gè)第二導(dǎo)輪，所述第二筒本體底部的外壁上沿第二筒本體的圓周方向均勻加工有多個(gè)第二錐銷孔，所述第二筒本體外壁上沿第二筒本體的軸向方向均勻設(shè)置有多個(gè)第二導(dǎo)軌，每個(gè)第二導(dǎo)軌的上端對應(yīng)設(shè)置有一套第一鎖緊裝置，每個(gè)第二導(dǎo)軌的下端對應(yīng)有一個(gè)第二錐銷孔。
[0009]所述鎖緊機(jī)構(gòu)還包括多套第二鎖緊裝置，第三伸縮筒包括第三筒本體、多個(gè)第三導(dǎo)輪和多個(gè)第三導(dǎo)軌，第三筒本體底部的內(nèi)壁上沿第三筒本體的圓周方向均布有多個(gè)第三導(dǎo)輪，所述第三筒本體底部的外壁上沿第三筒本體的圓周方向均勻加工有多個(gè)第三錐銷孔，所述第三筒本體外壁上沿第三筒本體的軸向方向均勻設(shè)置有多個(gè)第三導(dǎo)軌，所述第三筒本體頂部的筒壁上加工有多個(gè)第二鎖緊通孔，每個(gè)第三導(dǎo)軌的上端對應(yīng)有一個(gè)第二鎖緊通孔，每個(gè)第三導(dǎo)軌的下端對應(yīng)有一個(gè)第三錐銷孔，每個(gè)第三導(dǎo)軌和其對應(yīng)的第二鎖緊通孔之間設(shè)置有一套第二鎖緊裝置。
[0010]所述鎖緊機(jī)構(gòu)還包括多套第三鎖緊裝置，所述固定筒的底部與底座可拆卸連接，所述固定筒的頂部的筒壁上加工有多個(gè)第三鎖緊通孔，所述固定筒的內(nèi)壁上設(shè)置有多套第三鎖緊裝置。
[0011]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果:
[0012]1、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了空間相機(jī)在大口徑下具有高的展開精度和剛度，可滿足大口徑空間相機(jī)的要求。本發(fā)明通過第一伸縮筒、第二伸縮筒、第三伸縮筒、固定筒、驅(qū)動筒與多套鎖緊裝置之間的配合設(shè)置可實(shí)現(xiàn)二元光學(xué)相機(jī)的展開和收攏動作，發(fā)射時(shí)相機(jī)鏡筒處于收攏狀態(tài)，以減少發(fā)射時(shí)所占的空間，入軌后再將其展開成工作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)了大口徑、高分辨率空間相機(jī)的升空發(fā)射。
[0013]2、本發(fā)明中第一伸縮筒、第二伸縮筒、第三伸縮筒、固定筒和驅(qū)動筒均為筒體，通過采用套筒式結(jié)構(gòu)，使機(jī)構(gòu)在展開和收攏狀態(tài)下，鏡筒中央始終保持中空狀態(tài)，可方便其他零部件的安裝和功能擴(kuò)展，避免遮光，保證光路順暢無阻。整個(gè)相機(jī)形成一個(gè)密閉的空間，可避免空間粒子等雜質(zhì)對相機(jī)的干擾。
[0014]3、本發(fā)明空間相機(jī)的鏡筒的展開和收攏過程，只需一個(gè)小型步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，展開運(yùn)動簡單、可靠性高，不需要刻意增加另額外的電機(jī)組件，展收機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，展開控制簡單，質(zhì)量輕。步進(jìn)電機(jī)為本發(fā)明的展開和收攏動作提供動力，齒輪傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)置是為了步進(jìn)電機(jī)有效控制驅(qū)動筒。
[0015]4、本發(fā)明的整體機(jī)構(gòu)收攏體積小、收攏剛度大，便于運(yùn)輸、可節(jié)省發(fā)射火箭上有效載荷空間。
[0016]5、本發(fā)明所有結(jié)構(gòu)都是由航天常用材料加工制造，材料資源豐富，加工工藝成熟，所用材料密度小，剛強(qiáng)度大，可有效減輕機(jī)構(gòu)的重量，輕質(zhì)便于本發(fā)明推廣應(yīng)用。
[0017]6、本發(fā)明的鏡筒口徑可根據(jù)實(shí)際需要擴(kuò)大，第三伸縮筒的數(shù)量可根據(jù)相機(jī)的展開長度來具體設(shè)定。
[0018]7、本發(fā)明應(yīng)用范圍廣泛，也可應(yīng)用于民用相機(jī)機(jī)構(gòu)或空間其它類型的相機(jī)機(jī)構(gòu)。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明收攏時(shí)(發(fā)射狀態(tài)下)的使用狀態(tài)圖，
[0020]圖2是圖1的側(cè)視結(jié)構(gòu)剖面圖，
[0021]圖3是本發(fā)明中第一階段展開時(shí)(第一伸縮筒2展開)的工作狀態(tài)圖，
[0022]圖4是圖3的側(cè)視結(jié)構(gòu)剖面圖，
[0023]圖5是本發(fā)明第二階段展開時(shí)(第一伸縮筒2和第二伸縮筒4均展開)的工作狀態(tài)圖，
[0024]圖6是圖5的側(cè)視結(jié)構(gòu)剖面圖，
[0025]圖7是本發(fā)明完全展開時(shí)(第一伸縮筒2、第二伸縮筒4和一個(gè)第三伸縮筒5均展開)的工作狀態(tài)圖，
[0026]圖8是圖7的側(cè)視結(jié)構(gòu)剖面圖，
[0027]圖9是本發(fā)明中第一伸縮筒2的主視結(jié)構(gòu)剖面圖，
[0028]圖10是本發(fā)明中第二伸縮筒4的主視結(jié)構(gòu)剖面圖，
[0029]圖11是本發(fā)明中第三伸縮筒5的主視結(jié)構(gòu)剖面圖，
[0030]圖12是本發(fā)明中固定筒6的主視結(jié)構(gòu)剖面圖，
[0031]圖13是本發(fā)明中驅(qū)動筒8的主視結(jié)構(gòu)剖面圖，
[0032]圖14是圖2中A處的放大圖，
[0033]圖15是圖2中B處的放大圖，
[0034]圖16是圖3中C處的放大圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]【具體實(shí)施方式】一:結(jié)合圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7、圖8、圖9、圖10、圖11、圖12、圖13、圖14和圖15說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式中它包括相機(jī)主鏡1、第一伸縮筒2、第二伸縮筒4、至少一個(gè)第三伸縮筒5、固定筒6、驅(qū)動筒8、底座7、軸承支撐