CN102053297A - 多谱段反射式滤光机构 - Google Patents

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Abstract

本发明属于空间遥感技术领域，涉及一种实现多谱段反射式滤光的机构。目前，空间光学遥感器的多谱段滤光机构常选用透射式滤光片转轮机构，但透射式滤光片的透过效率较低，回转轮尺寸比较大，研制难度大，可靠性低，且成像过程中会产生较大扰动。为了解决现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种多谱段反射式滤光机构，包括多谱段反射式滤光片组件，滤光片切换机构；多谱段反射式滤光片组件和滤光片切换机构通过滤光片切换机构中的回转轴和键连接。该机构能有效提高滤光透过效率，体积小，稳定性好。

Description

多谱段反射式滤光机构
技术领域
本发明属于空间遥感技术领域，涉及一种实现多谱段反射式滤光的机构。
背景技术
目前，空间光学遥感器的多谱段滤光机构常选用透射式滤光片转轮机构，将透射式滤光片装在回转轮中，通过回转轮的圆周运动实现滤光片的切换。但透射式滤光片的透过效率较低，由于沿光线方向需同时放置多个滤光片，导致透射式滤光片转轮机构的回转轮尺寸比较大，研制难度大，可靠性低，且成像过程中会产生较大扰动。
发明内容
针对上述情况，为了解决现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种能有效提高滤光透过效率，体积小，稳定性好的多谱段反射式滤光机构。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
多谱段反射式滤光机构，包括多谱段反射式滤光片组件和滤光片切换机构；多谱段反射式滤光片组件和滤光片切换机构通过滤光片切换机构中的回转轴和键连接。
上述多谱段反射式滤光片组件包括多面体滤光片保持架、第一反射式滤光片、第二反射式滤光片、第三反射式滤光片、第四反射式滤光片、第五反射式滤光片；第一反射式滤光片、第二反射式滤光片、第三反射式滤光片、第四反射式滤光片、第五反射式滤光片安装在多面体滤光片保持架上。
上述滤光片切换机构包括制动器、电机、电机转接板、谐波减速机转接板、谐波减速机、第一联轴器、回转轴、键、第二联轴器、编码器、第一轴承座、谐波减速机支座、编码器支座、第二轴承座；制动器与电机固连，电机与谐波减速机通过电机转接板和谐波减速机转接板固连，制动器、电机、电机转接板、谐波减速机转接板、谐波减速机固定在谐波减速机支座上，回转轴固定在第一轴承座和第二轴承座上，编码器固定在编码器支座上，制动器、电机、电机转接板、谐波减速机转接板、谐波减速机通过第一联轴器与回转轴相连，编码器通过第二联轴器与回转轴相连。
本发明采用反射式滤光片，在滤光片表面镀制负滤光膜层，使膜层具有颜色波段选择性，实现某一光谱范围高反射率、其他波段范围高透射率。在多面体滤光片保持架上通过胶接的方式安装五片镀有不同谱段负滤光膜层的滤光片，实现高反射率多谱段滤光。当电机驱动器发出转动指令，电机产生转动力矩，经谐波减速机降低转动速率，通过联轴器驱动回转轴转动，回转轴通过键带动多面体滤光片保持架转动，实现多谱段反射式滤光片的切换。多面体滤光片保持架实际转动角度通过编码器反馈来实现，滤光片切换到指定位置后，制动器断电，实现锁紧，从而实现多谱段反射式滤光机构精确指向。
本发明的有益效果是：本发明采用了多面体滤光片保持架，其上安装镀有不同谱段的负滤光膜层的反射式滤光片，提高了滤光透过率，由于采用反射式滤光片，在沿光线方向仅有一个滤光片，从而大大减小了多面体滤光片保持架的尺寸。本发明的滤光片切换机构采用谐波减速机提高了多谱段反射式滤光机构的运动精度和稳定性，减小了多面体滤光片保持架的晃动，实现了大速比的减速和多谱段反射式滤光机构的紧凑；采用编码器增强了多谱段反射式滤光机构回转运动的实时性和可控性。本发明可用于航天和航空的光学遥感器、地面精密检测设备等领域。
附图说明
图1是多谱段反射式滤光机构主视剖面图。
图2是多谱段反射式滤光机构左视图的局部剖视图。
图中：1、多谱段反射式滤光片组件，2、滤光片切换机构，3、第一轴承座，4、谐波减速机支座，5、制动器，6、电机，7、电机转接板，8、谐波减速机转接板，9、谐波减速机，10、第一联轴器，11、多面体滤光片保持架，12、回转轴，13、键，14、第二联轴器，15、编码器，16、编码器支座，17、第二轴承座，18、第一反射式滤光片，19、第二反射式滤光片，20、第三反射式滤光片，21、第四反射式滤光片，22、第五反射式滤光片。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明的多谱段反射式滤光机构，包括多谱段反射式滤光片组件1和滤光片切换机构2；多谱段反射式滤光片组件1通过滤光片切换机构2中的回转轴12和键13与滤光片切换机构2连接。多谱段反射式滤光片组件1包括多面体滤光片保持架11、第一反射式滤光片18、第二反射式滤光片19、第三反射式滤光片20、第四反射式滤光片21、第五反射式滤光片22；第一反射式滤光片18、第二反射式滤光片19、第三反射式滤光片20、第四反射式滤光片21、第五反射式滤光片22通过胶接的方式安装在多面体滤光片保持架11上。滤光片切换机构2包括第一轴承座3、谐波减速机支座4、制动器5、电机6、电机转接板7、谐波减速机转接板8、谐波减速机9、第一联轴器10、回转轴12、键13、第二联轴器14、编码器15、编码器支座16、第二轴承座17；制动器5与电机6固连，电机6与谐波减速机9通过电机转接板7和谐波减速机转接板8固连，制动器5、电机6、电机转接板7、谐波减速机转接板8、谐波减速机9固定在谐波减速机支座4上，回转轴12固定在第一轴承座3和第二轴承座17上，编码器15固定在编码器支座16上，制动器5、电机6、电机转接板7、谐波减速机转接板8、谐波减速机9通过第一联轴器10与回转轴12相连，编码器15通过第二联轴器14与回转轴12相连。
多面体滤光片保持架11安装槽周边凸台经过精密修研，具有0.005mm的平面度，如图2所示。在凸台上涂抹光学环氧胶，将反射式滤光片安装在凸台上，保证滤光片表面与相应的多面体滤光片保持架表面具有0.005mm的平行度。
滤光片切换机构2由85BYGH450B型号电机6进行驱动，70倍速型号谐波减速机9进行减速和稳速，编码器15进行位置监测与反馈，BXW-05-10H-24v-12型号制动器5进行机构的锁紧。电机6和编码器15采用+12V的直流电源驱动；制动器5采用+24V的直流电源，在保证足够的制动力矩的同时可以克服振动冲击等恶劣外界条件。电机6与谐波减速机9固连，回转轴12、编码器15通过第一联轴器10、第二联轴器14和轴承固定在各支座上，谐波减速机支座4、第一轴承座3、第二轴承座17和编码器支座16经过精密修研，保证电机6、回转轴12、编码器15具有0.005mm的同轴度。键13是滤光片切换机构2带动多谱段反射式滤光片组件1回转的关键部件，通过修研保证其与回转轴12和多面体滤光片保持架11的两个连接面具有0.005mm的平面度和0.005mm的平行度。
为了实现多谱段反射式滤光，本发明中第一反射式滤光片18、第二反射式滤光片19、第三反射式滤光片20、第四反射式滤光片21、第五反射式滤光片22采用宝石玻璃材料制成，表面镀负滤光膜层。为保证结构具有良好的刚度和强度，电机转接板7、谐波减速机转接板8、多面体滤光片保持架11、第一轴承座3、第二轴承座17、编码器支座16采用TC4材料制成，加工过程中进行时效处理，连接面进行精密修研加工。键13采用2Crl3材料制成，保证具有足够的强度和耐磨性。回转轴12采用GCrl5材料制成。第一联轴器10和第二联轴器14采用65Mn材料制成。
本发明采用了多面体滤光片保持架，其上安装镀有不同谱段的负滤光膜层的反射式滤光片，提高了滤光透过率，由于采用反射式滤光片，在沿光线方向仅有一个滤光片，从而大大减小了多面体滤光片保持架的尺寸。滤光片切换机构采用谐波减速机提高了多谱段反射式滤光机构的运动精度和稳定性，减小了多面体滤光片保持架的晃动，实现了大速比的减速和多谱段反射式滤光机构的紧凑；采用编码器增强了多谱段反射式滤光机构回转运动的实时性和可控性。本发明可用于航天和航空的光学遥感器、地面精密检测设备等领域。

Claims (5)

1.多谱段反射式滤光机构，其特征在于，该机构包括多谱段反射式滤光片组件(1)和滤光片切换机构(2)；所述多谱段反射式滤光片组件(1)通过滤光片切换机构(2)中的回转轴(12)和键(13)与滤光片切换机构(2)连接。
2.如权利要求1所述的多谱段反射式滤光机构，其特征在于，所述多谱段反射式滤光片组件(1)包括多面体滤光片保持架(11)、第一反射式滤光片(18)、第二反射式滤光片(19)、第三反射式滤光片(20)、第四反射式滤光片(21)、第五反射式滤光片(22)；第一反射式滤光片(18)、第二反射式滤光片(19)、第三反射式滤光片(20)、第四反射式滤光片(21)、第五反射式滤光片(22)安装在多面体滤光片保持架(11)上。
3.如权利要求2所述的多谱段反射式滤光机构，其特征在于，所述多面体滤光片保持架(11)由钛合金材料制成；第一反射式滤光片(18)、第二反射式滤光片(19)、第三反射式滤光片(20)、第四反射式滤光片(21)、第五反射式滤光片(22)由宝石玻璃材料制成。
4.如权利要求1所述的多谱段反射式滤光机构，其特征在于，所述滤光片切换机构(2)包括第一轴承座(3)、谐波减速机支座(4)、制动器(5)、电机(6)、电机转接板(7)、谐波减速机转接板(8)、谐波减速机(9)、第一联轴器(10)、回转轴(12)、键(13)、第二联轴器(14)、编码器(15)、编码器支座(16)、第二轴承座(17)；制动器(5)与电机(6)固连，电机(6)与谐波减速机(9)通过电机转接板(7)和谐波减速机转接板(8)固连，制动器(5)、电机(6)、电机转接板(7)、谐波减速机转接板(8)、谐波减速机(9)固定在谐波减速机支座(4)上，回转轴(12)固定在第一轴承座(3)和第二轴承座(17)上，编码器(15)固定在编码器支座(16)上，制动器(5)、电机(6)、电机转接板(7)、谐波减速机转接板(8)、谐波减速机(9)通过第一联轴器(10)与回转轴(12)相连，编码器(15)通过第二联轴器(14)与回转轴(12)相连。
5.如权利要求4所述的多谱段反射式滤光机构，其特征在于，所述第一轴承座(3)、电机转接板(7)、谐波减速机转接板(8)、编码器支座(16)、第二轴承座(17)由钛合金材料制成；第一联轴器(10)、回转轴(12)、键(13)和第二联轴器(14)由合金钢材料制成。
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