專利名稱：一種航空光學(xué)遙感器的k鏡往復(fù)式雙向消旋結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種航空光學(xué)遙感器的K鏡往復(fù)式雙向消旋結(jié)構(gòu)，屬于航空光學(xué)遙感器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著我國航空光學(xué)遙感器的性能要求越來越高，為了減小體積、重量，實(shí)現(xiàn)輕型化，同時(shí)為了提高掃描效率，航空光學(xué)遙感器經(jīng)常采用45°掃描鏡圓周掃描的方式，但是該方式將產(chǎn)生像旋轉(zhuǎn)的問題，造成軸外視場的無法配準(zhǔn)。道威棱鏡可以有效地消除45°旋轉(zhuǎn)掃描反射鏡產(chǎn)生的像旋轉(zhuǎn)，但只能用于可見光到近紅外波段，對于遙感儀器中寬波段范圍， 特別是對中、遠(yuǎn)紅外波段的要求不能滿足，因此在使用時(shí)有相當(dāng)?shù)木窒扌?。為了解決這一問題，航空光學(xué)遙感器可采用K鏡結(jié)構(gòu)，以消除像旋轉(zhuǎn)，故又名消旋結(jié)構(gòu)。目前中科院上海技術(shù)物理研究所已經(jīng)已成功研制出航天K鏡消旋結(jié)構(gòu)，將其成功應(yīng)用于航天海洋衛(wèi)星水色儀，但現(xiàn)有技術(shù)的K鏡消旋結(jié)構(gòu)機(jī)械結(jié)構(gòu)裝調(diào)方式較為復(fù)雜，熱穩(wěn)定性較差，關(guān)鍵的是只能單向消旋，掃描效率低。本實(shí)用新型的技術(shù)在現(xiàn)有K鏡消旋結(jié)構(gòu)研制原理的基礎(chǔ)上，在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面有很大改進(jìn)，裝調(diào)方式較為簡單、靈活，熱穩(wěn)定性好，實(shí)現(xiàn)了往復(fù)雙向消旋，且換向速度快，精度高，具有更高的同軸度與垂直度，另外內(nèi)部結(jié)構(gòu)電機(jī)采用音圈電機(jī)，重量更輕、頻率響應(yīng)較快、線性度更高，大大提高了 K鏡往復(fù)式雙向消旋結(jié)構(gòu)的整體性能。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的技術(shù)解決問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種航空光學(xué)遙感器的K鏡往復(fù)式雙向消旋消旋結(jié)構(gòu)，解決了由于45°掃描鏡圓周掃描引起的像旋轉(zhuǎn)問題。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是一種航空光學(xué)遙感器的K鏡往復(fù)式雙向消旋結(jié)構(gòu)，其特征在于包括三角反射鏡、 平面反射鏡、軸筒、承力座、軸承端蓋、向心軸承、電機(jī)、旋轉(zhuǎn)變壓器和限位塊；向心軸承和旋轉(zhuǎn)變壓器套在軸筒外部之后安裝在承力座上，將三角反射鏡和平面反射鏡組成的K字形光學(xué)部件固定在軸筒中，限位塊對稱安裝在軸筒的兩側(cè)，軸承端蓋壓蓋在向心軸承上，電機(jī)固定在承力座上驅(qū)動(dòng)所述軸筒在限位塊的范圍內(nèi)左右旋轉(zhuǎn)；所述軸筒的旋轉(zhuǎn)軸、所述K字形光學(xué)部件的旋轉(zhuǎn)軸和所述K字形光學(xué)部件的光軸重合在一起。所述電機(jī)采用音圈電機(jī)。所述軸筒、承力座和向心軸承為鈦合金材料。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是(1)本實(shí)用新型K鏡往復(fù)式雙向消旋結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)雙向消旋并且轉(zhuǎn)向速度快，掃描效率提高一倍，填補(bǔ)了航空遙感領(lǐng)域雙向掃描成像中消旋消旋結(jié)構(gòu)的空白。而現(xiàn)有技術(shù)中的K鏡消旋結(jié)構(gòu)只能實(shí)現(xiàn)單向消旋，掃描效率低。(2)本實(shí)用新型K鏡往復(fù)式雙向消旋結(jié)構(gòu)中采用音圈電機(jī)來驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)組件旋轉(zhuǎn)， 頻率響應(yīng)快、精度高，能夠更精確地控制K鏡往復(fù)式雙向消旋結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)角度，且音圈電機(jī)安裝在K鏡往復(fù)式雙向消旋結(jié)構(gòu)的承力座上，使得K鏡往復(fù)式雙向消旋結(jié)構(gòu)稱為獨(dú)立的整體，可以方便的安裝在不同的光學(xué)遙感器上，通用性強(qiáng)。(3)本實(shí)用新型K鏡往復(fù)式雙向消旋結(jié)構(gòu)中相比現(xiàn)有消旋結(jié)構(gòu)在軸筒兩側(cè)對稱增加了限位塊，防止軸筒旋轉(zhuǎn)過位。

圖1為本實(shí)用新型K鏡往復(fù)式雙向消旋結(jié)構(gòu)光路示意圖；圖2為本實(shí)用新型K鏡往復(fù)式雙向消旋結(jié)構(gòu)剖視圖；圖3為本實(shí)用新型K鏡往復(fù)式雙向消旋結(jié)構(gòu)整體外形圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述。本實(shí)用新型如圖2和圖3所示包括三角反射鏡1、平面反射鏡2、軸筒3、承力座4、 軸承端蓋5、向心軸承6、電機(jī)7、旋轉(zhuǎn)變壓器8和限位塊9 ；向心軸承6和旋轉(zhuǎn)變壓器8套在軸筒3外部之后安裝在承力座4上，將三角反射鏡1和平面反射鏡2組成的K字形光學(xué)部件固定在軸筒3中，限位塊9對稱安裝在軸筒3 的兩側(cè)，軸承端蓋5壓蓋在向心軸承6上，電機(jī)7固定在承力座4上驅(qū)動(dòng)所述軸筒3在限位塊9的范圍內(nèi)左右旋轉(zhuǎn)；所述軸筒3的旋轉(zhuǎn)軸、所述K字形光學(xué)部件的旋轉(zhuǎn)軸和所述K字形光學(xué)部件的光軸重合在一起。電機(jī)6采用音圈電機(jī)。軸筒3、承力座4和向心軸承6為鈦合金材料。向心軸承5的同軸度為00.006mm。組成的K鏡往復(fù)式雙向消旋結(jié)構(gòu)光路如圖1所示，平行光束沿箭頭方向傳輸，入射光為平行光，在三角反射鏡1和平面反射鏡2處發(fā)生反射，出射光為平行光。K鏡往復(fù)式雙向消旋結(jié)構(gòu)外形圖如圖3所示。裝配時(shí)先將三角反射鏡1和平面反射鏡2作為一個(gè)K鏡光學(xué)部件調(diào)試固定好，待旋轉(zhuǎn)軸系(包括軸筒3、向心軸承6、電機(jī)7、旋轉(zhuǎn)變壓器8)初裝于承力座4上時(shí)(此時(shí)已完成軸承徑向間隙的調(diào)試)，再將K鏡光學(xué)部件(包括三角反射鏡1和平面反射鏡2)安裝于旋轉(zhuǎn)軸系上，在向心軸承外壓蓋軸承端蓋5，在平行光路中進(jìn)行裝調(diào)，使K鏡的旋轉(zhuǎn)軸與旋轉(zhuǎn)軸系的旋轉(zhuǎn)軸重合，最后將K鏡往復(fù)式雙向消旋結(jié)構(gòu)放置于光學(xué)遙感器底板上，完成K鏡的旋轉(zhuǎn)軸與光軸重合的裝調(diào)。本實(shí)用新型通過調(diào)節(jié)K鏡三角反射棱鏡的俯仰、偏航、左右對中、與平面反射鏡之間間隔的變化，在系統(tǒng)光校中使K鏡的光軸與和回轉(zhuǎn)軸更好地重合；本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)加工精度要求嚴(yán)格，在現(xiàn)有機(jī)加能力的情況下盡可能實(shí)現(xiàn)最高同軸度、垂直度的要求。特別是采用了最高精度等級P2級角接觸向心軸承71818 (GB/ T292-2007)，且為了達(dá)到該軸承的配合精度要求，軸孔的同軸度要求為00.006mm，達(dá)到了現(xiàn)有機(jī)床加工的極限精度；本實(shí)用新型為了保證K鏡組件處在良好的工作溫度，在K鏡組件電機(jī)附近進(jìn)行溫控，以消除熱應(yīng)力對軸系的異常受力隱患；本實(shí)用新型K鏡光學(xué)部件單獨(dú)裝調(diào)先將平面反射鏡和三角反射棱鏡加上上下玻璃基板作為一個(gè)K鏡光學(xué)部件調(diào)試固定好，保證三角反射棱鏡與平面反射鏡的位置、鏡間距、夾角等指標(biāo)滿足要求，有利于保證光學(xué)部件中鏡間距、夾角等關(guān)鍵指標(biāo)的裝調(diào)精度，且便于粘接工藝的實(shí)施；減少了組件裝調(diào)過程中的控制變量，組件裝調(diào)時(shí)只需要保證光學(xué)部件的光軸與組件的旋轉(zhuǎn)軸重合，調(diào)節(jié)較容易，調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相對簡單；本實(shí)用新型電機(jī)選用了美國BEI公司的RA60-10-001A電機(jī)，該電機(jī)具有體積小、 高速、平滑、無嵌齒、響應(yīng)快、精度高等特點(diǎn)；為了實(shí)現(xiàn)測角的高精度要求，旋轉(zhuǎn)變壓器采用了西安微電機(jī)研究所的 160XFS1/64-1S雙通道旋轉(zhuǎn)變壓器，該旋轉(zhuǎn)變壓器具有無需機(jī)械進(jìn)行初定位的特點(diǎn)，為結(jié)構(gòu)和電子學(xué)調(diào)試提供了很大的方便。本實(shí)用新型說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員的公知技術(shù)。
權(quán)利要求1.一種航空光學(xué)遙感器的K鏡往復(fù)式雙向消旋結(jié)構(gòu)，其特征在于包括三角反射鏡 (1)、平面反射鏡(2)、軸筒(3)、承力座(4)、軸承端蓋(5)、向心軸承(6)、電機(jī)(7)、旋轉(zhuǎn)變壓器⑶和限位塊(9)；向心軸承(6)和旋轉(zhuǎn)變壓器⑶套在軸筒(3)外部之后安裝在承力座⑷上，將三角反射鏡(1)和平面反射鏡( 組成的K字形光學(xué)部件固定在軸筒(3)中，限位塊(9)對稱安裝在軸筒⑶的兩側(cè)，軸承端蓋(5)壓蓋在向心軸承(6)上，電機(jī)(7)固定在承力座⑷ 上驅(qū)動(dòng)所述軸筒⑶在限位塊(9)的范圍內(nèi)左右旋轉(zhuǎn)；所述軸筒(3)的旋轉(zhuǎn)軸、所述K字形光學(xué)部件的旋轉(zhuǎn)軸和所述K字形光學(xué)部件的光軸重合在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種航空光學(xué)遙感器的K鏡往復(fù)式雙向消旋結(jié)構(gòu)，其特征在于所述電機(jī)(7)采用音圈電機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種航空光學(xué)遙感器的K鏡往復(fù)式雙向消旋結(jié)構(gòu)，其特征在于所述軸筒(3)、承力座(4)和向心軸承(6)為鈦合金材料。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種航空光學(xué)遙感器的K鏡往復(fù)式雙向消旋結(jié)構(gòu)，屬于航空光學(xué)遙感器技術(shù)領(lǐng)域，包括三角反射鏡、平面反射鏡、軸筒、主承力座、軸承端蓋、軸承、電機(jī)、旋轉(zhuǎn)變壓器和限位塊；通過引入旋轉(zhuǎn)變壓器，使得本實(shí)用新型K鏡往復(fù)消旋結(jié)構(gòu)的測量精度大幅提高，使“K鏡”和45°掃描鏡旋轉(zhuǎn)方向相同且速度為45°旋轉(zhuǎn)掃描反射鏡轉(zhuǎn)速一半時(shí)，物體在像面上的像不產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。因此，本實(shí)用新型能夠解決由于45°掃描鏡圓周掃描引起的像旋轉(zhuǎn)問題；同時(shí)，本實(shí)用新型還具有體積小，剛度高，掃描穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，已成功在某個(gè)航空光學(xué)遙感器型號上使用。
文檔編號G01S7/481GK202041704SQ20112008525
公開日2011年11月16日 申請日期2011年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月28日
發(fā)明者何林, 張繼友, 李福東, 林招榮, 謝冰, 馬越 申請人:北京空間機(jī)電研究所