CN103323929A - 气压驱动支撑弯月型薄镜镜面的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种气压驱动支撑弯月型薄镜的装置，含有基座、气压驱动器、两个气压控制器、气泵、计算机和力传感器，基座位于气压驱动器下方并固定连接，基座对气压驱动器限位；气泵的输出高压强气体；两个气压控制器的输入端分别与气泵的输出端连接；计算机的气压控制单元分别连接两个气压控制器；气压驱动器的两个输入端分别与每个气压控制器的输出端连接；力传感器安装在气压驱动器上方，弯月型薄镜位于力传感器上方并弯月型镜底部与力传感器固定连接；力传感器与计算机连接，将监测到驱动信号的产生力的大小和方向的数据传送到计算机中，力传感器和计算机对气压控制器形成闭环控制，控制各个气压驱动器施加到镜面的支撑力支撑弯月型薄镜。
Description
技术领域
本发明属于先进光学制造领域，涉及一种气压驱动支撑装置，属于弯月型薄镜镜面精密加工中柔性支撑系统的一部分。特别大口径弯月型反射薄镜镜面精密加工中柔性支撑系统。
背景技术
而随着现代光学制造产业的迅猛发展大口径反射镜制造技术朝着口径越来越大，镜子厚度越来越薄，面形精度越来越高的方向发展。传统的大口径弯月型薄反射镜加工支撑系统为固定位移的支撑方式，仅对镜面产生固定作用，属于被动式支撑系统。由于被动支撑系统和能动磨盘的结构导致这种支撑系统仅能对旋转对称的面形残差有较好的去除量，而对于加工非旋转对称的残差面形效果不佳。传统支撑系统中采用柔性支撑方式，有效地减少了能动磨盘对主镜的压应力和支撑点应力突变情况，然而仍无法优化加工非旋转对称残差问题。
发明内容
为了解决现有的技术的问题，本发明的目的是为弯月型薄镜镜面精密加工中柔性支撑系统提供高精度的支撑力，由此提供一种气压驱动支撑弯月型薄镜镜面的装置。
为实现上述目的，本发明一种气压驱动支撑弯月型薄镜的装置，含有基座、气压驱动器、两个气压控制器、气泵、计算机和力传感器，其中：基座位于气压驱动器下方，基座与气压驱动器固定连接，并且基座对气压驱动器限位；气泵的输出端产生高压强气体；两个气压控制器的输入端分别与气泵)的输出端连接，接收高压强气体，用于将高压强气体生成并输出控制压强大小信号；计算机的气压控制单元分别连接两个气压控制器，计算机根据控制压强大小信号，用于控制两个气压控制器分别输出气压控制信号；气压驱动器的两个输入端分别与每个气压控制器的输出端连接，接收每个气压控制器的气压控制信号；气压驱动器)根据两个输入端气压控制信号的压强差不同控制气压驱动器输出驱动信号；力传感器安装在气压驱动器上方，力传感器的受力位置与气压驱动器的活塞杆固定连接，接收驱动信号，用以监测气压驱动器驱动信号的产生力的大小和方向；弯月型薄镜位于力传感器上方，弯月型薄镜底部与力传感器固定连接；力传感器与计算机连接，将监测到驱动信号的产生力的大小和方向的数据传送到计算机中，力传感器和计算机对气压控制器形成闭环控制，从而达到控制各个气压驱动器施加到镜面的支撑力，用于使各个气压驱动器支撑弯月型薄镜。
本发明的有益效果：本发明的气压驱动支撑装置属于弯月型薄镜镜面加工中柔性支撑系统的一部分。本发明利用气压驱动器稳定性好、响应速度快等优点将气压驱动器安装在弯月型薄镜底部支撑系统中。计算机通过控制软件对各个气压控制器发送信号、调节控制器的输出压强。气压驱动器根据输入气压差的改变变化输出力大小和方向。力传感器位于气压驱动器上方监测气压驱动器的输出力，同时与气压控制器形成闭环控制气压驱动器的输出力大小和方向。整个支撑装置无固定位移约束部件，采用气压驱动器作为支撑，从而达到控制各个支撑点支撑力的目的。该装置制作简单，易于实现；该装置精度高、稳定性好。对闭环控制引起的震动小。
附图说明
图1为本发明中基座结构示意图。
图2为本发明单个气压驱动器控制结构示意图。
具体实施方式
为使发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参考附图，对本发明进一步详细说明。
图1为本发明中基座1结构示意图，气压驱动器2的安置插孔满足气压驱动器2半径要求，可以提供限位作用。
图2为本发明一种气压驱动支撑弯月型薄镜的装置，图2示出单个气压驱动器控制结构示意图，含有基座1、气压驱动器2、两个气压控制器3、气泵4、计算机5和力传感器6，其中：基座1位于气压驱动器2下方，基座1与气压驱动器2固定连接，并且基座1对气压驱动器2限位；气泵4的输出端产生高压强气体；两个气压控制器3的输入端分别与气泵4的输出端连接，接收高压强气体，用于将高压强气体生成并输出控制压强大小信号；计算机5的气压控制单元分别连接两个气压控制器3，计算机5根据控制压强大小信号，用于控制两个气压控制器3分别输出气压控制信号；气压驱动器2的两个输入端分别与每个气压控制器3的输出端连接，接收每个气压控制器3的气压控制信号；气压驱动器2根据两个输入端气压控制信号的压强差不同控制气压驱动器2输出驱动信号；力传感器6安装在气压驱动器2上方，力传感器的受力位置与气压驱动器的活塞杆固定连接，接收驱动信号，用以监测气压驱动器2驱动信号的产生力的大小和方向；弯月型薄镜位于力传感器6上方，弯月型薄镜镜底部与力传感器6用胶粘结；力传感器6与计算机5连接，将监测到驱动信号的产生力的大小和方向的数据传送到计算机5中，力传感器6和计算机5对气压控制器3形成闭环控制，从而达到控制各个气压驱动器施加到镜面的支撑力，用于使各个气压驱动器2支撑弯月型薄镜。
每一个气压驱动器2有上下两个腔，每个腔的压强由单独的气压控制器3控制。计算机5采用数字信号传输方式将气压控制信号传输至气压控制器3中。
将每个气压驱动器2固定于基座1中的圆形孔内。气压驱动器2要求可以提供伸缩1000N的力，输出精度在5‰以内。选取市场上供应的产品D-04-F-BP-CFM型号气缸。气压控制器3选取市场上供应的产品T3000气压控制器。气泵4产生大于600psig高压强气体通过气压控制器3传输到气压驱动器2中；计算机5配置要求：系统：Intel Pentiumprocessor or equivalent
Windows2000Professional，Windows ME，Windows98，Windows95，Windows XP，
or Windows NT。Workstation4.0
32MB RAM，20MB free disk space
CD-ROM drive
RS-485Communications Port(or RS-232and USB viaconverters)。
计算机5通过气压控制软件(产品自带)对气压控制器3发出信号；气压控制器3根据接收的信号控制传入气压驱动器2中的气压压强大小；力传感器6精度在0.5N以内均可。力传感器6安装在气压驱动器2上方，用以监测气压驱动器2产生力的大小和方向；力传感器6将监测到的数据传送到计算机5中，与气压控制器3形成闭环控制；从而达到控制各个支撑点支撑力的目的；
首先开启气泵4为气压驱动器2提供高压强气体。设气泵4产生压强为P。如图2，气体从气泵4中输出通过气压控制器3传输到气压驱动器2上。根据气压控制软件的输入信号调节气压输出的压强。由于一个气压驱动器2由两个气压控制器3控制。设某一气压控制器3的气压输出端气压压强降至P1，另一气压控制器3的气压输出端气压压强降至P2。根据压强差P2-P1不同调节得到气压驱动器2的输出驱动信号。驱动信号经过力传感器6将驱动信号传递至弯月型薄镜的底面。同时力传感器6将检测到的驱动信号转换成模拟信号。将代表实时驱动信号大小的模拟信号传回计算机5。
计算机5中应用气压控制软件对每套(2个)气压控制器3的输出气压进行控制，达到控制气压驱动器2输出支撑力的目的。其中每套气压控制器3同时工作对一个气压驱动器2进行控制。
气压驱动器2产生支撑力作用到力传感器6中，力传感器6将监测到的数据传输到计算机5中。计算机5将反馈数据与力控制器闭环，精确控制支撑力输出。
以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内。
Claims (3)
1.一种气压驱动支撑弯月型薄镜的装置，其特征在于，含有基座(1)、气压驱动器(2)、两个气压控制器(3)、气泵(4)、计算机(5)和力传感器(6)，其中：
基座(1)位于气压驱动器(2)下方，基座(1)与气压驱动器(2)固定连接，并且基座(1)对气压驱动器(2)限位；
气泵(4)的输出端产生高压强气体；
两个气压控制器(3)的输入端分别与气泵(4)的输出端连接，接收高压强气体，用于将高压强气体生成并输出控制压强大小信号；
计算机(5)的气压控制单元分别连接两个气压控制器(3)，计算机(5)根据控制压强大小信号，用于控制两个气压控制器(3)分别输出气压控制信号；
气压驱动器(2)的两个输入端分别与每个气压控制器(3)的输出端连接，接收每个气压控制器(3)的气压控制信号；气压驱动器(2)根据两个输入端气压控制信号的压强差不同控制气压驱动器(2)输出驱动信号；
力传感器(6)安装在气压驱动器(2)上方，力传感器(6)的受力位置与气压驱动器(2)的活塞杆固定连接，接收驱动信号，用以监测气压驱动器(2)驱动信号的产生力的大小和方向；弯月型薄镜位于力传感器(6)上方，弯月型薄镜底部与力传感器固定连接；
力传感器(6)与计算机(5)连接，将监测到驱动信号的产生力的大小和方向的数据传送到计算机(5)中，力传感器(6)和计算机对气压控制器(3)形成闭环控制，从而达到控制各个气压驱动器(2)施加到镜面的支撑力，用于使各个气压驱动器(2)支撑弯月型薄镜。
2.根据权利要求1所述气压驱动支撑弯月型薄镜的装置，其特征在于：每一个气压驱动器(2)有上下两个腔，每个腔的压强由单独的气压控制器(3)控制。
3.根据权利要求1所述气压驱动支撑弯月型薄镜的装置，其特征在于：计算机(5)采用数字信号传输方式将气压控制信号传输至气压控制器(3)中。
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