CN103018896A

CN103018896A - 一种三点式高精度大口径电动反射镜架

Info

Publication number: CN103018896A
Application number: CN2012105546304A
Authority: CN
Inventors: 张宏志; 梁迎春; 胡富强; 张鹏
Original assignee: Harbin Institute of Technology
Current assignee: Harbin Institute of Technology
Priority date: 2012-12-19
Filing date: 2012-12-19
Publication date: 2013-04-03

Abstract

一种三点式高精度大口径电动反射镜架，它涉及一种电动反射镜架。本发明实现对大口径激光束的传输方向进行精确引导和控制，完成对惯性约束激光核聚变装置中激光光束的准直引导和光束近场调整的问题。本发明的镜架组件设置在机架组件的前端，且镜架组件与机架组件之间可转动连接，两个微驱动器组件由前至后依次穿设在镜架组件和机架组件上，驱动控制系统通过导线连接并控制两个微驱动器组件，镜架组件通过球形支撑挂于机架上，左侧的球形顶尖与平面支撑块接触、右侧的球形顶尖与V型支撑块接触。本发明适用于惯性约束激光核聚变设备中。

Description

一种三点式高精度大口径电动反射镜架

技术领域

本发明涉及一种三点式高精度大口径电动反射镜架，具体涉及一种用于惯性约束激光核聚变的三点式高精度大口径电动反射镜架。

背景技术

大口径电动反射镜架是实现400mm-600mm口径高能量激光光路调整的精密机电设备。目前，在激光核聚变相关技术领域内，未发现有对于400mm以上的大口径激光束传输方向进行高精度引导的电动反射镜架，已知的传统反射镜架调整精度较低且难于控制，对于光束的准直引导和光束近场调整的灵活性差。不适用于大口径高精度激光束传输方向的调整。

发明内容

本发明的目的是为了实现对大口径激光束的传输方向进行精确引导和控制，完成对惯性约束激光核聚变装置中激光光束的准直引导和光束近场调整的问题，进而提供一种三点式高精度大口径电动反射镜架。

本发明的技术方案是：一种三点式高精度大口径电动反射镜架包括镜架组件、机架组件、两个微驱动器组件和驱动控制系统，镜架组件设置在机架组件的前端，且镜架组件与机架组件之间可转动连接，两个微驱动器组件由前至后依次穿设在镜架组件和机架组件上，驱动控制系统通过导线连接并控制两个微驱动器组件，

所述镜架组件包括框体、支撑连接块、球形支撑、反射镜晶体、两个把手、平面支撑块、V型支撑块和四个晶体压片，支撑连接块设置在框体后端面上部的中心，球形支撑固装在支撑连接块的下端，框体的左右两端各设有一个把手，平面支撑块、V型支撑块相对于支撑连接块对称设置在框体后端面的下部，四个晶体压片分别设置在框体的上端面和下端面上，反射镜晶体通过四个晶体压片设置在框体的前端面上，

所述机架组件包括支撑座、机架、基座、两个限位开关和两个转接板，机架竖直固装在基座上，支撑座固装在机架的上端，机架的两侧各设有一个转接板，每个转接板上均设有一个限位开关，支撑座的中心设有凹槽，球形支撑设置在支撑座上的凹槽内，镜架组件通过球形支撑挂于机架上，

所述微驱动器组件包括电机、电机支撑座、联轴器、丝杆、卡环、内挡圈、外挡圈、轴承组件、轴承座、盖板、预紧弹簧、螺母、第一端盖、调整块、外环、保持架、多个滚珠、第二端盖、内环、球形顶尖和限位板，微驱动器组件由前至后依次穿设在镜架组件和机架组件的两端，电机固装在电机支撑座上，丝杆设置在电机的输出端一侧，丝杆与电机之间通过联轴器连接，卡环、内挡圈、轴承组件、盖板、预紧弹簧和螺母由右至左依次套装在丝杆上，且卡环与联轴器相抵，外挡圈套装在内挡圈上，轴承座套装在轴承组件上，并与外挡圈相抵，内环的右端固装在螺母和丝杆的右端，内环上由内至外依次设有多个滚珠、保持架、调整块和外环，第二端盖和第一端盖由左至右设置在多个滚珠、保持架、调整块和外环的外端，内环的左端设有球形顶尖，限位板设置在螺母与预紧弹簧之间的丝杆上；左侧的球形顶尖与平面支撑块接触、右侧的球形顶尖与V型支撑块接触。

本发明与现有技术相比具有以下效果：本发明通过采用微驱动器带动镜片实现俯仰和偏摆的二维角度调整，实现对大口径激光束的传输方向进行精确引导和控制，完成对激光光束的准直引导和光束近场调整。球形支撑实现了快速拆装；两个球形顶尖实现了两个角度的高精度调整；利用反射镜的自重实现预紧，避免使用传统弹簧实现预紧。本发明还具有结构简单，安装、调试和维修操作方便，工作性能的可靠性和稳定性高。

附图说明

图1为本发明的轴测图；图2是图1去掉驱动控制系统后的主视图；图3是图1去掉驱动控制系统后的俯视图；图4是图1去掉驱动控制系统后的侧视图；图5是微驱动器组件的剖视图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1-图5说明本实施方式，本实施方式的一种三点式高精度大口径电动反射镜架包括镜架组件、机架组件、两个微驱动器组件和驱动控制系统，镜架组件设置在机架组件的前端，且镜架组件与机架组件之间可转动连接，两个微驱动器组件由前至后依次穿设在镜架组件和机架组件上，驱动控制系统通过导线连接并控制两个微驱动器组件，

所述镜架组件包括框体1、支撑连接块2、球形支撑3、反射镜晶体4、两个把手5、平面支撑块6、V型支撑块40和四个晶体压片7，支撑连接块2设置在框体1后端面上部的中心，球形支撑3固装在支撑连接块2的下端，框体1的左右两端各设有一个把手5，平面支撑块6、V型支撑块40相对于支撑连接块2对称设置在框体1后端面的下部，四个晶体压片7分别设置在框体1的上端面和下端面上，反射镜晶体4通过四个晶体压片7设置在框体1的前端面上，

所述机架组件包括支撑座9、机架10、基座11、两个限位开关12和两个转接板13，机架10竖直固装在基座11上，支撑座9固装在机架10的上端，机架10的两侧各设有一个转接板13，每个转接板13上均设有一个限位开关12，支撑座9的中心设有凹槽9-1，球形支撑3设置在支撑座9上的凹槽9-1内，镜架组件通过球形支撑3挂于机架10上，

所述微驱动器组件包括电机14、电机支撑座15、联轴器16、丝杆17、卡环18、内挡圈19、外挡圈20、轴承组件21、轴承座22、盖板23、预紧弹簧24、螺母25、第一端盖26、调整块27、外环28、保持架29、多个滚珠30、第二端盖31、内环32、球形顶尖33和限位板34，微驱动器组件由前至后依次穿设在镜架组件和机架组件的两端，电机14固装在电机支撑座15上，丝杆17设置在电机14的输出端一侧，丝杆17与电机14之间通过联轴器16连接，卡环18、内挡圈19、轴承组件21、盖板23、预紧弹簧24和螺母25由右至左依次套装在丝杆17上，且卡环18与联轴器16相抵，外挡圈20套装在内挡圈19上，轴承座22套装在轴承组件21上，并与外挡圈20相抵，内环32的右端固装在螺母25和丝杆17的右端，内环32上由内至外依次设有多个滚珠30、保持架29、调整块27和外环28，第二端盖31和第一端盖26由左至右设置在多个滚珠30、保持架29、调整块27和外环28的外端，内环32的左端设有球形顶尖33，限位板34设置在螺母25与预紧弹簧24之间的丝杆17上；左侧的球形顶尖33与平面支撑块6接触、右侧的球形顶尖33与V型支撑块40接触。

反射镜的预紧力F大小由反射镜自身重力G、反射镜重心到球形支撑（3）中心的水平距离L₁、球形顶尖（33）中心到球形支撑（3）中心的垂直距离L₂决定，以球形支撑（3）的球心为旋转中心，力矩平衡原理方程为F×L₂=G×L₁。

本实施方式的电动反射镜架的主要功能是完成激光束的准直引导和光束近场调整，其工作模式有二种：一是在多光束靶传感器的监控下，自动调整反射镜的二维转角，实现光束方向的精确引导和控制；二是人工设定反射镜二维转角的数值，电动调整反射镜片的二维转角，实现控制光束方向的盲调功能。

本实施方式的电动反射镜架主要由镜架组件、机架组件、微驱动器组件和驱动控制系统组成。

本实施方式的微驱动器用于驱动镜片俯仰和偏摆运动，实现镜片二维角度调整并具有自锁功能。电机驱动滑动丝杆转动，滑动丝杆带动螺母在滚动导轨内实现直线运动，通过球头与平面副将直线运动转化为镜片的回转运动，由滑动丝杆/螺母副实现镜架的自锁功能。

本实施方式的驱动控制系统根据打靶流程的任务要求，控制微驱动器运动，实现反射镜片二维角度的自动调整。驱动控制系统控制电动反射镜的转角运动，实现对激光束的准直引导和光束近场调整，具有本地控制和远程集中控制两种控制模式。在集中控制模式中，系统受中央控制台的统一协调指挥，通过网络接口接受集中控制系统发出的命令，在通过网络接口传送信息，驱动指定的运动坐标运动，完成动作后，再将有关的信息反馈给中央处理单元。在本地控制模式中，操作者可以在操作现场，用键盘、鼠标等通过输入界面控制电动反射镜。

Claims

1.一种三点式高精度大口径电动反射镜架，其特征在于：它包括镜架组件、机架组件、两个微驱动器组件和驱动控制系统，镜架组件设置在机架组件的前端，且镜架组件与机架组件之间可转动连接，两个微驱动器组件由前至后依次穿设在镜架组件和机架组件上，驱动控制系统通过导线连接并控制两个微驱动器组件，

所述镜架组件包括框体（1）、支撑连接块（2）、球形支撑（3）、反射镜晶体（4）、两个把手（5）、平面支撑块（6）、V型支撑块（40）和四个晶体压片（7），支撑连接块（2）设置在框体（1）后端面上部的中心，球形支撑（3）固装在支撑连接块（2）的下端，框体（1）的左右两端各设有一个把手（5），平面支撑块（6）、V型支撑块（40）相对于支撑连接块（2）对称设置在框体（1）后端面的下部，四个晶体压片（7）分别设置在框体（1）的上端面和下端面上，反射镜晶体（4）通过四个晶体压片（7）设置在框体（1）的前端面上，

所述机架组件包括支撑座（9）、机架（10）、基座（11）、两个限位开关（12）和两个转接板（13），机架（10）竖直固装在基座（11）上，支撑座（9）固装在机架（10）的上端，机架（10）的两侧各设有一个转接板（13），每个转接板（13）上均设有一个限位开关（12），支撑座（9）的中心设有凹槽（9-1），球形支撑（3）设置在支撑座（9）上的凹槽（9-1）内，镜架组件通过球形支撑（3）挂于机架（10）上，

所述微驱动器组件包括电机（14）、电机支撑座（15）、联轴器（16）、丝杆（17）、卡环（18）、内挡圈（19）、外挡圈（20）、轴承组件（21）、轴承座（22）、盖板（23）、预紧弹簧（24）、螺母（25）、第一端盖（26）、调整块（27）、外环（28）、保持架（29）、多个滚珠（30）、第二端盖（31）、内环（32）、球形顶尖（33）和限位板（34），微驱动器组件由前至后依次穿设在镜架组件和机架组件的两端，电机（14）固装在电机支撑座（15）上，丝杆（17）设置在电机（14）的输出端一侧，丝杆（17）与电机（14）之间通过联轴器（16）连接，卡环（18）、内挡圈（19）、轴承组件（21）、盖板（23）、预紧弹簧（24）和螺母（25）由右至左依次套装在丝杆（17）上，且卡环（18）与联轴器（16）相抵，外挡圈（20）套装在内挡圈（19）上，轴承座（22）套装在轴承组件（21）上，并与外挡圈（20）相抵，内环（32）的右端固装在螺母（25）和丝杆（17）的右端，内环（32）上由内至外依次设有多个滚珠（30）、保持架（29）、调整块（27）和外环（28），第二端盖（31）和第一端盖（26）由左至右设置在多个滚珠（30）、保持架（29）、调整块（27）和外环（28）的外端，内环（32）的左端设有球形顶尖（33），限位板（34）设置在螺母（25）与预紧弹簧（24）之间的丝杆（17）上；左侧的球形顶尖（33）与平面支撑块（6）接触、右侧的球形顶尖（33）与V型支撑块（40）接触。

2.根据权利要求1所述的一种三点式高精度大口径电动反射镜架，其特征在于：反射镜的预紧力F大小由反射镜自身重力G、反射镜重心到球形支撑（3）中心的水平距离L₁、球形顶尖（33）中心到球形支撑（3）中心的垂直距离L₂决定，以球形支撑（3）的球心为旋转中心，力矩平衡原理方程为F×L₂=G×L₁。