專利名稱：一種雙探頭光學(xué)敏感器遮光罩的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種遮光罩，用于空間交會(huì)測(cè)量系統(tǒng)雙探頭光學(xué)敏感器。
背景技術(shù)：
遮光罩主要應(yīng)用于成像式敏感器(包括星敏感器、月球敏感器、C⑶成像敏感器 等)、相機(jī)等設(shè)備中，主要作用為抑制外界雜散光對(duì)敏感器或相機(jī)的成像質(zhì)量及提取精度的 影響，是此類部件設(shè)計(jì)時(shí)的重要組成部分。遮光罩的類型很多，按照內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以分為擋光板式、無(wú)擋光板式和混合式，按照 消光原理可以分為吸收型和反射型，按照設(shè)計(jì)布局可以分為單級(jí)和多級(jí)。設(shè)計(jì)遮光罩時(shí)，會(huì) 根據(jù)不同類型的敏感器對(duì)雜光的抑制要求確定遮光罩的型式。一般情況，星敏感器對(duì)遮光罩的消光能力要求較高，CXD成像敏感器次之。目前國(guó) 內(nèi)外設(shè)計(jì)的遮光罩均針對(duì)單個(gè)敏感器或相機(jī)頭部工作，即一個(gè)探頭配備一個(gè)遮光罩，外形 一般為圓柱或圓錐結(jié)構(gòu)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的技術(shù)解決問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠雙探頭共用 的遮光罩，該遮光罩能夠有效減少干擾雜光的能量，減少質(zhì)量、節(jié)約安裝空間。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是一種雙探頭光學(xué)敏感器遮光罩，包括遮光筒、加強(qiáng) 筋和安裝法蘭；遮光筒為截面為跑道形狀的薄壁柱狀結(jié)構(gòu)、安裝法蘭安裝在遮光筒外壁，安 裝法蘭安裝位置位于安裝筒質(zhì)心所在的平面，加強(qiáng)筋位于安裝法蘭下部，與遮光筒外壁接 觸。還包括擋光環(huán)，擋光環(huán)至少四個(gè)，置于遮光筒內(nèi)壁，從遮光筒內(nèi)壁上部開始擋光環(huán) 之間的間距依次增大，擋光環(huán)包絡(luò)為跑道形，內(nèi)徑口徑根據(jù)雙探頭視場(chǎng)范圍依次減小。所述的遮光罩為碳纖維復(fù)合材料。所述的擋光環(huán)的內(nèi)徑棱邊導(dǎo)銳角。所述的擋光環(huán)的內(nèi)徑棱邊導(dǎo)45°。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有益效果為(1)傳統(tǒng)遮光罩設(shè)計(jì)時(shí)，遮光筒大多為圓柱形或圓錐形；對(duì)于方視場(chǎng)探測(cè)器，個(gè)別 設(shè)計(jì)為方形或長(zhǎng)方形。但是上述形狀一般適用于單探頭，對(duì)于雙探頭來(lái)講，采用上述傳統(tǒng)形 狀整個(gè)遮光罩的外形尺寸、質(zhì)量將大大增大，參與干擾雜光能量大大增多，在實(shí)現(xiàn)相同的消 光能力前提下，代價(jià)大大增大。而本實(shí)用新型遮光筒采用跑道形設(shè)計(jì)對(duì)于整個(gè)組件來(lái)說(shuō)不 但減少了安裝空間，也減輕了整體重量，對(duì)于采用懸臂梁式安裝的遮光罩則而言改善了力 學(xué)特性。從消雜光能力角度分析，跑道形設(shè)計(jì)有效減少了干擾雜光的總能量，明顯提高了消 雜光能力。(2)本實(shí)用新型遮光罩在材料選擇上采用已知的碳纖維復(fù)合材料，采用該材料可 以通過(guò)模具實(shí)現(xiàn)加工，加工工藝簡(jiǎn)單，可行，成品質(zhì)量輕，抗空間環(huán)境能力強(qiáng)。[0014](3)本實(shí)用新型的擋光環(huán)內(nèi)徑包絡(luò)為跑道形，與傳統(tǒng)的圓形包絡(luò)相比，在相同外徑 尺寸的條件下，可有效減少干擾雜光的能量。(4)本實(shí)用新型的擋光環(huán)位置上密下疏，此種排列可有效增加干擾雜光的反射次 數(shù)，可以減少到達(dá)探頭光學(xué)鏡頭入口端的雜光能量。

圖1為本實(shí)用新型遮光罩外形示意圖；圖2為本實(shí)用新型遮光罩三視圖，2a為主視圖，2b為俯視圖；圖3為本實(shí)用新型遮光罩剖視圖；圖4為圖3的局部放大圖。
具體實(shí)施方式
一般而言，敏感器或相機(jī)通過(guò)設(shè)計(jì)與其光學(xué)系統(tǒng)視場(chǎng)相配的獨(dú)立遮光罩達(dá)到抑制 雜散光影響的目的。在交會(huì)測(cè)量子系統(tǒng)中，兩個(gè)探頭的光軸間有夾角，若給每個(gè)探頭單獨(dú)配 備遮光罩，則兩探頭間距離將增大，從而要求增大折轉(zhuǎn)光路中的反射境尺寸與整個(gè)組件的 工作空間，工程實(shí)現(xiàn)難度較大。據(jù)此設(shè)計(jì)兩個(gè)探頭共用的遮光罩，在不改變整體尺寸的前提 下解決雜散光干擾問(wèn)題。下面結(jié)合圖1詳細(xì)介紹適用于上述雙探頭的遮光罩。本例中空間交會(huì)測(cè)量系統(tǒng) (下稱系統(tǒng))要求遮光罩整體尺寸長(zhǎng)度小于325mm，遮光筒的最大口徑小于Φ445πιπι，安裝法 蘭最大尺寸小于Φ 465mm。一種用于雙探頭光學(xué)敏感器的遮光罩，包括遮光筒1、加強(qiáng)筋3和安裝法蘭4 ；遮光 筒1為截面為跑道形狀的薄壁柱狀結(jié)構(gòu)、安裝法蘭4安裝在遮光筒1外壁，安裝法蘭4安裝 位置位于安裝筒1質(zhì)心所在的平面，加強(qiáng)筋3位于安裝法蘭4下部，與遮光筒1外壁接觸。 本例中加強(qiáng)筋3的個(gè)數(shù)為10個(gè)，厚度2mm，長(zhǎng)度100mm，主要根據(jù)安裝法蘭4的周長(zhǎng)，力學(xué)仿 真分析確定該加強(qiáng)筋的個(gè)數(shù)及相關(guān)尺寸，該加強(qiáng)筋3的作用主要是改善遮光筒1的強(qiáng)度，使 遮光筒1能夠滿足力學(xué)環(huán)境條件要求。遮光筒1薄壁厚度應(yīng)在滿足實(shí)際使用的力學(xué)環(huán)境條 件的前提下(包括火箭發(fā)射階段的隨機(jī)振動(dòng)、沖擊及加速度響應(yīng)等)盡可能的薄，可以通過(guò) 軟件仿真及地面力學(xué)試驗(yàn)驗(yàn)證。本實(shí)施例中遮光筒1薄壁厚度為1mm。為了增加遮光罩的 消光能力，遮光筒內(nèi)壁上設(shè)置擋光環(huán)2，設(shè)計(jì)雙探頭共用遮光罩時(shí)，針對(duì)各探頭視場(chǎng)線(圖 2b中的虛線)及系統(tǒng)所需的消雜光能力合理設(shè)計(jì)擋光環(huán)的位置及尺寸，本例中系統(tǒng)所需的 消雜光能力> 10_3，根據(jù)上述要求，本例中擋光環(huán)有5個(gè)，厚度1mm，從遮光筒1內(nèi)壁上部開 始擋光環(huán)2之間的間距依次增大，擋光環(huán)包絡(luò)為跑道形，內(nèi)徑口徑根據(jù)探頭視場(chǎng)范圍依次 減小，如圖3所示，擋光環(huán)的內(nèi)徑棱邊導(dǎo)45°。除了遮光筒1最下部的擋光環(huán)3的倒角方向 面向遮光筒1下部，其他擋光環(huán)的倒角方向均面向遮光筒1上部，如圖4所示。例如，當(dāng)此 遮光罩應(yīng)用在星敏感器上時(shí)，擋光環(huán)的倒角可為30°，倒角方向可全朝遮光罩上部。上述倒 角方向一般根據(jù)雜光抑制角(系統(tǒng)能正常工作所容忍的最小太陽(yáng)入射角)的要求，結(jié)合消 光能力，由仿真確定，這部分內(nèi)容為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知常識(shí)，此處不進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。所述的遮光罩為碳纖維復(fù)合材料，采用該材料的目的是降低加工難度，簡(jiǎn)化工藝， 減少加工周期。加工時(shí)首先根據(jù)遮光罩結(jié)構(gòu)按照?qǐng)D1加工模具，根據(jù)模具的外形纏繞碳纖維復(fù)合材料，即能夠得到如圖1所示的成品。為了降低模具的加工難度，可以將加強(qiáng)筋3與 其他部位分體做成模具，各自纏繞成型后將加強(qiáng)筋3與其他部分粘接為一體。按照上述介紹成型后得到的成品質(zhì)量< 1.5Kg，此遮光罩的消光能力可以達(dá)到 10_4。按照傳統(tǒng)方法得到的遮光罩在相同外形尺寸條件下消光能力為10_3。很明顯，采用實(shí) 用新型的遮光罩優(yōu)于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)。上述實(shí)施例只是本實(shí)用新型的根據(jù)實(shí)際交會(huì)測(cè)量系統(tǒng)要求的其中一種結(jié)構(gòu)，當(dāng)然 根據(jù)本實(shí)用新型的思想，還可以根據(jù)實(shí)際情況出現(xiàn)其他的尺寸及相應(yīng)結(jié)構(gòu)變形，這些變化 都落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。本實(shí)用新型中沒有詳細(xì)介紹的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員的 公知常識(shí)。
權(quán)利要求一種雙探頭光學(xué)敏感器遮光罩，其特征在于包括遮光筒、加強(qiáng)筋和安裝法蘭；遮光筒為截面為跑道形狀的薄壁柱狀結(jié)構(gòu)、安裝法蘭安裝在遮光筒外壁，安裝法蘭安裝位置位于安裝筒質(zhì)心所在的平面，加強(qiáng)筋位于安裝法蘭下部，與遮光筒外壁接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙探頭光學(xué)敏感器遮光罩，其特征在于還包括擋光環(huán)， 擋光環(huán)至少四個(gè)，置于遮光筒內(nèi)壁，從遮光筒內(nèi)壁上部開始擋光環(huán)之間的間距依次增大，擋 光環(huán)包絡(luò)為跑道形，內(nèi)徑口徑根據(jù)雙探頭公共視場(chǎng)范圍依次減小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙探頭光學(xué)敏感器遮光罩，其特征在于所述的遮光罩 為碳纖維復(fù)合材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種雙探頭光學(xué)敏感器遮光罩，其特征在于所述的擋光環(huán) 的內(nèi)徑棱邊導(dǎo)銳角。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種雙探頭光學(xué)敏感器遮光罩，其特征在于所述的擋光環(huán) 的內(nèi)徑棱邊導(dǎo)45°。
專利摘要一種雙探頭光學(xué)敏感器遮光罩，包括遮光筒、加強(qiáng)筋和安裝法蘭；遮光筒為截面為跑道形狀的薄壁柱狀結(jié)構(gòu)、安裝法蘭安裝在遮光筒外壁，安裝法蘭安裝位置位于安裝筒質(zhì)心所在的平面，加強(qiáng)筋位于安裝法蘭下部，與遮光筒外壁接觸。該遮光罩能夠滿足兩臺(tái)光學(xué)敏感器探頭的使用要求，能有效減少干擾雜光的能量，減少質(zhì)量、節(jié)約安裝空間。
文檔編號(hào)G01C11/00GK201653412SQ200920350810
公開日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2009年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者王曉燕, 趙春暉, 高文文 申請(qǐng)人:北京控制工程研究所