CN104252030A - 一种用于望远镜共空间调节的六自由度调节装置 - Google Patents

Abstract

一种用于望远镜共空间调节的六自由度调节装置。任何一个空间物体都具有6个自由度，这六个自由度分别是沿相互正交的3个空间方向的直线移动以及绕该3个方向的旋转运动，这6个自由度是相互独立的，而且这6个自由度足以描述任何一个空间物体的位置和姿态。通常的调节机构要实现的目的无非是这6个自由度的其中一个或者是多个的组合。目前的位置、姿态调节装置有：一、由单维调节机构组合得到六自由度调节；二、Stewart调节平台。这种机构的缺点是控制系统复杂，价格十分昂贵，一套普通的产品就要十几万人民币。

Description

一种用于望远镜共空间调节的六自由度调节装置

技术领域

本发明属于一种调节机构技术范围，尤其属于一种用于共空间调节的六自由度调节装置结构领域。

背景技术

任何一个空间物体都具有6个自由度，这六个自由度分别是沿相互正交的3个空间方向的直线移动以及绕该3个方向的旋转运动，这6个自由度是相互独立的，而且这6个自由度足以描述任何一个空间物体的位置和姿态。

通常的调节机构要实现的目的无非是这6个自由度的其中一个或者是多个的组合。目前的位置、姿态调节装置有：

一、由单维调节机构组合得到六自由度调节；

单个自由度的调节机构有一维平动台和一维旋转台，各种仪器设备制造商都有相关产品可供选购。进一步地，将平动台和旋转台组合起来就构成多维调节台，这也已经是常见的产品了。这种产品使用较为方便，搭建简单，组合方式灵活，广泛应用于各种实验装置。

这种产品的缺点是：由于是多个单功能的器件组合实现多维调节，使得整体结构尺寸相对较大，重量较重，成本较高，对于空间尺寸紧张、要求结构重量尽量小的特定场合难以应用。

二、Stewart调节平台。

除了平动台和旋转台这样的调节机构外，六自由度Stewart平台也是具有6个自由度的一种机构，这种机构由6根可驱致伸缩的铰链杆连接两个平台，由连杆的运动组合可以实现两个平台之间的6个自由度的相互运动。由于其结构简单、刚度大、承载能力强、精度高、动态响应快、自重负荷比小等一系列优点，目前已经广泛应用于各种领域。

这种机构的缺点是控制系统复杂，价格十分昂贵，一套普通的产品就要十几万人民币。

 

在太阳偏振测量望远镜（样机）上，需要利用两个光电探测器件对同源图像进行分别采集比对，需要达成下列目的：

1、图像在各个探测器上均能良好成像；2、图像上的任意一点在各个探测器上的位置必须一致；3、光轴与各个探测器靶面垂直。

要求1意味着应具有调焦的能力，这可以描述为一种沿着光轴的直线运动；要求2意味着应具有调节图像相对于靶面的移动和旋转的能力，这可以描述为绕光轴的旋转和垂直与光轴的两个方向的直线运动；要求3意味着应具有调节靶面与光轴夹角的能力，这可以描述为绕垂直与光轴并且相互正交的两个轴线的旋转运动。

上述要求实际上规定了应实现六个自由度的调节。

但是由于望远镜样机本身口径不大，空间尺寸较小，结构刚度有限，无法选配到合适的6自由度组合产品。Stewart平台太贵，也无法选用。

发明内容

本发明为了实现在较小的空间内实现六自由度的调节需要，本发明设计了一种6自由度调节机构。

本发明采用如下技术方案实现。

一种用于望远镜共空间调节的六自由度调节装置，其特征在于，包括反射镜转接块（1）、安装在反射镜转接块（1）内部的反射镜座背板（2）、通过螺钉A （11）固定在反射镜座背板（2）上的摆动反射镜（3）、固定在反射镜转接块（1）上的转接筒（4）；转接筒（4）外壁设置有螺纹，转接筒（4）与内壁带有螺纹的连接体（6）螺纹连接，连接体（6）上端设置为凹槽（16），下端为锥形的偏心调节体（7）嵌于凹槽（16）内，并通过螺钉E （15）固定；偏心调节体（7）的上端设置为浅槽（17），下端为锥形的倾斜锥盘（8）嵌于浅槽（17）内，并通过螺钉D （14）固定；倾斜锥盘（8）的上端设置为倒锥形的凹形结构（18），下端为球形的倾斜球盘（9）嵌于倒锥形的凹形结构（18）内，并通过螺钉C （13）固定；倾斜球盘（9）的上端设置为筒状，内部设置有定位台（19），光线头（10）插入倾斜球盘（9）的筒内，通过螺钉B （12）固定。

本发明转接筒（4）的外壁螺纹上套连接有锁紧环（5）。

本发明的有益效果为，结构紧凑，加工简单，可实现图像与靶面之间的6自由度的调节。

下面结合附图和具体实施方式对发明作进一步解释。

附图说明

图1本发明结构示意图；

图2为图1的左视图。

图中标号为：101—光轴；1—反射镜转接块；2—反射镜座背板；3—摆动反射镜；4—转接筒；5—锁紧环；6—连接体；7—偏心调节体；8—倾斜锥盘；9—倾斜球盘；10—光线头；11—螺钉A；12—螺钉B；13—螺钉C；14—螺钉D；15—螺钉E；16—凹槽；17—浅槽；18—凹形结构；19—定位台。

具体实施方式

见图1，图2所示：一种用于望远镜共空间调节的六自由度调节装置，其特征在于，包括反射镜转接块（1）、安装在反射镜转接块（1）内部的反射镜座背板（2）、通过螺钉A （11）固定在反射镜座背板（2）上的摆动反射镜（3）、固定在反射镜转接块（1）上的转接筒（4）；转接筒（4）外壁设置有螺纹，转接筒（4）与内壁带有螺纹的连接体（6）螺纹连接，连接体（6）上端设置为凹槽（16），下端为锥形的偏心调节体（7）嵌于凹槽（16）内，并通过螺钉E （15）固定；偏心调节体（7）的上端设置为浅槽（17），下端为锥形的倾斜锥盘（8）嵌于浅槽（17）内，并通过螺钉D （14）固定；倾斜锥盘（8）的上端设置为倒锥形的凹形结构（18），下端为球形的倾斜球盘（9）嵌于倒锥形的凹形结构（18）内，并通过螺钉C （13）固定；倾斜球盘（9）的上端设置为筒状，内部设置有定位台（19），光线头（10）插入倾斜球盘（9）的筒内，通过螺钉B （12）固定。

本发明转接筒（4）的外壁螺纹上套连接有锁紧环（5）。

本发明的安装步骤及其调节次序为：

首先在，反射转接块1上安装反射镜座背板2，反射镜座背板2上装有摆动反射镜3，摆动反射镜3可有装在反射镜座背板上的螺钉A 11调节其摆动角，摆角的变化使得光轴101随之摆动。转接筒4固定在反射镜转接块1上，转接筒4的外面有螺纹；连接体6通过螺纹与转接筒4连接，锁紧环5也通过螺纹与转接筒4连接，反向旋转锁紧环5即可实现对连接体6锁紧的功能；偏心调节体7放在连接体6上端的凹槽16内，偏心调节体7与连接体6为间隙很小的间隙配合，调节体7下端有锥形的结构，由安装在连接体6上的螺钉E 15实现固定；偏心调节体7的上端有一浅槽17，且该浅孔与偏心调节体7的下端锥体结构呈偏心状态；倾斜锥盘8下端结构与偏心调节体7的下端相似，也有锥体的结构，该结构置于偏心调节体7的上端的浅槽17内，并有螺钉D 14实现固定。倾斜锥盘8的上端为倒锥形的凹形结构18；倾斜球盘9的下端为球形结构，中间有通孔，上端为筒状，桶内有定位台19，用于定位光纤头10，定位台19的定位面与球面的球心重合。倾斜球盘9与倾斜锥盘8用4个均布的螺钉C 13连接固定，通过调节这4个螺钉C 13即可实现倾斜球盘9相对与倾斜锥盘8的倾斜角度；

光纤头10插入倾斜球盘9上端的孔内，由螺钉B 12侧面压紧固定，光纤头10的下端面为靶面，下端面与倾斜球盘9内孔的定位面对齐。

调节次序为：

1，松开锁紧环5，旋转连接体6，进行调焦，调焦完毕后拧紧锁紧环5；

2，松开螺钉E 15，旋转偏心调节体7，使光纤头中心旋转至光轴的摆动线上，拧紧螺钉E 15；

3，拧动调节螺钉A 11，调节摆动反射镜3的摆角，使光轴与靶面中心重合；

4，松开螺钉D 14，旋转倾斜锥盘8，调整图像与靶面的相位；

5，调整螺钉C 13，调整靶面的倾斜；

根据调整的结果，重复1~5的全部或个别步骤，即可完成六自由度调节。

本发明可以实现的调节运动有：1）利用螺纹与锁紧螺钉实现沿光轴方向的位置调节；2）利用摆镜调节成像光轴的方向，实现一维的摆动调节；3）利用偏心结构实现探测器的旋转，4）用一个旋转结构实现探测器的相位调节；上述1-4种运动可以实现的功能为，利用一对用4个两两对径正交布置的拉紧螺钉连接的倾斜锥盘8和倾斜球盘9实现探测器的两维倾斜调整，其中，倾斜球盘9的球面的球心与光线头10的靶面重合，这样就保证在调整过程光线头10不会相对于光轴有离轴的运动，最终实现了取景目的。

Claims (2)

1.一种用于望远镜共空间调节的六自由度调节装置，其特征在于，包括反射镜转接块（1）、安装在反射镜转接块（1）内部的反射镜座背板（2）、通过螺钉A （11）固定在反射镜座背板（2）上的摆动反射镜（3）、固定在反射镜转接块（1）上的转接筒（4）；转接筒（4）外壁设置有螺纹，转接筒（4）与内壁带有螺纹的连接体（6）螺纹连接，连接体（6）上端设置为凹槽（16），下端为锥形的偏心调节体（7）嵌于凹槽（16）内，并通过螺钉E （15）固定；偏心调节体（7）的上端设置为浅槽（17），下端为锥形的倾斜锥盘（8）嵌于浅槽（17）内，并通过螺钉D （14）固定；倾斜锥盘（8）的上端设置为倒锥形的凹形结构（18），下端为球形的倾斜球盘（9）嵌于倒锥形的凹形结构（18）内，并通过螺钉C （13）固定；倾斜球盘（9）的上端设置为筒状，内部设置有定位台（19），光线头（10）插入倾斜球盘（9）的筒内，通过螺钉B （12）固定。

2.一种用于望远镜共空间调节的六自由度调节装置，其特征在于，转接筒（4）的外壁螺纹上套连接有锁紧环（5）。