CN104459977B - 一种用于车载自适应光学成像望远镜的次镜调整机构 - Google Patents

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Abstract

本发明一种用于车载自适应光学成像望远镜的次镜调整机构，自适应光学成像探测技术领域，解决了现有技术存在自由度耦合、光轴方向调整范围小、刚度较低，控制复杂、造价和维护费用高的技术问题；本发明一包括Tip/Tilt调整机构、Piston调焦机构和两维微调平移机构；Tip/Tilt调整机构和Piston调焦机构串联连接；Piston调焦机构和两维微调平移机构串联连接；Tip/Tilt调整运动和Piston调焦运动在传动角度是串联关系，在结构角度是嵌入式结构，缩短了尺寸链，提高了整体刚度和稳定性。

Description

一种用于车载自适应光学成像望远镜的次镜调整机构
技术领域
本发明属于自适应光学成像探测技术领域，具体涉及一种用于车载自适应光学成像望远镜的次镜调整机构。
背景技术
在大口径光学望远镜系统中,主镜和次镜的相对位置和姿态对于高质量成像有着重要的影响，同时影响望远镜的指向精度和跟踪精度。因此，首先在望远镜系统的装调过程中，需要调整次镜的位置与姿态以保证主次镜光路的对准；其次，在望远镜工作过程，由于重力、温度、系统设计要求等原因，主次镜的相对位姿也会发生变化，尤其是光轴方向，所以也需要采取适措施将主、次镜间的相对位姿偏差限定在许可误差范围内。
次镜位姿调整方法有两类，一类是通过制造加工技术来保证。但是其只能在静态装调时满足要求，不能修正重力、温度等因素带来的偏差。另外一类是设置多自由度调整机构，2012年《工程设计学报》第17卷第6期中提到的串联多自由度调整机构存在自由度耦合，光轴方向调整范围小，刚度较低的问题，对动态工作环境适应能力差；国外2m级以上大口径望远镜中使用的Stewart并联六自由度平台，控制复杂，造价和维护费用高。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于车载自适应光学成像望远镜的次镜调整机构，解决现有技术存在自由度耦合、光轴方向调整范围小、刚度较低，控制复杂、造价和维护费用高的技术问题。
本发明一种用于车载自适应光学成像望远镜的次镜调整机构包括Tip/Tilt调整机构、Piston调焦机构和两维微调平移机构；Tip/Tilt调整机构和Piston调焦机构串联连接；Piston调焦机构和两维微调平移机构串联连接。
Tip/Tilt调整机构包括3组手动倾斜驱动器驱动和连接基板；所述3组手动倾斜驱动器圆周均布在连接基板上。
所述手动倾斜驱动器包括锁紧螺钉、下球形垫片、球形调整件、弹性套筒、卡紧环、锁紧大螺母、锁紧小螺母和上球形垫片；锁紧螺钉通过上球形垫片和下球形垫片将球形调整件锁紧，弹性套筒螺纹连接球形调整件上，弹性套筒与卡紧环锥面接触，锁紧大螺母螺纹连接在调整件上，并顶在卡紧环上，锁紧小螺母螺纹连接在调整件上，并顶在锁紧大螺母上。
所述Piston调焦机构包括直线步进电机、消隙螺母、直线套筒、精密直线轴承、轴承座、调心球轴承和绝对式位移传感器；直线步进电机的输出轴与丝杠固定集成为一体，消隙螺母通过螺母连接座与直线套筒固定连接，精密直线轴承内环与套筒配合连接，精密直线轴承外环固定连接在轴承座上，调心球轴承的内环与轴承座配合连接，调心球轴承的外环与中心基座螺纹连接，绝对式位移位移传感器固定连接在连接基板上，绝对式位移传感器的探测头在整个行程内与螺母连接座接触，以检测消隙螺母的运动输出。
所述两维微调平移机构包括2对微调旋钮和镜座过度板；2对微调旋钮固定连接在镜座过度板上，2对微调旋钮十字交叉布局，次镜组件固定连接在镜座连接板上。
手动倾斜驱动器的弹性套筒与Piston调焦机构的轴承座固定连接实现Tip/Tilt调整机构与所述Piston调焦机构的串联连接。
所述Piston调整机构的直线套筒与两维微调平移机构的镜座过度板固定连接，实现Piston调整机构与两维微调平移机构的串联连接。
本发明的有益技术效果：本发明的3组手动倾斜驱动器和调心球轴承实现tip/tilt两维倾斜运动，直线电机驱动实现高精度调焦运动，精密手动微调旋钮实现两维微调平移运动，保证了主次镜间的相对位姿，且结构和控制简单，操作方便，锁紧可靠，制造和维护费用低；光轴方向的电动调焦可以修正重力、温度等因素带来的偏差，Tip/Tilt调整运动和Piston调焦运动在传动角度是串联关系，在结构角度是嵌入式结构，缩短了尺寸链，提高了整体刚度和稳定性。
附图说明
图1为本发明一种用于车载自适应光学成像望远镜的次镜调整机构的次镜调整机构的剖视图。
图2为本发明一种用于车载自适应光学成像望远镜的次镜调整机构的倾斜驱动器结构的剖视图。
其中，1、次镜室组件，2、微调旋钮，3、镜座过渡板，4、调心球轴承，5、中心基座，6、轴承座，7、精密直线轴承，8、直线套筒，9、消隙螺母，10、手动倾斜驱动器，11、连接基板，12、直线步进电机，13、绝对式位移传感器，14、螺母连接座，15、锁紧螺钉，16、下球形垫片，17、球形调整件，18、弹性套筒，19、卡紧环，20、锁紧大螺母21、锁紧小螺母，22、上球形垫片。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步阐述。
参见附图1和附图2，本发明一种用于车载自适应光学成像望远镜的次镜调整机构包括Tip/Tilt调整机构、Piston调焦机构和两维微调平移机构；Tip/Tilt调整机构和Piston调焦机构串联连接；Piston调焦机构和两维微调平移机构串联连接。
Tip/Tilt调整机构包括3组手动倾斜驱动器驱动10和连接基板11；所述3组手动倾斜驱动器10圆周均布在连接基板11上。
所述手动倾斜驱动器10包括锁紧螺钉15、下球形垫片16、球形调整件17、弹性套筒18、卡紧环19、锁紧大螺母20、锁紧小螺母21和上球形垫片22；锁紧螺钉15通过上球形垫片22和下球形垫片16将球形调整件17锁紧，弹性套筒18螺纹连接球形调整件17上，弹性套筒18与卡紧环19锥面接触，锁紧大螺母20螺纹连接在调整件上，并顶在卡紧环19上，锁紧小螺母21螺纹连接在球形调整件17上，并顶在锁紧大螺母20上。
所述Piston调焦机构包括直线步进电机12、消隙螺母9、直线套筒8、精密直线轴承7、轴承座6、调心球轴承4和绝对式位移传感器13；直线步进电机12的输出轴与丝杠固定集成为一体，消隙螺母9通过螺母连接座14与直线套筒8固定连接，精密直线轴承7内环与套筒配合连接，精密直线轴承7外环固定连接在轴承座6上，调心球轴承4的内环与轴承座6配合连接，调心球轴承4的外环与中心基座5螺纹连接，绝对式位移位移传感器固定连接在连接基板11上，绝对式位移传感器13的探测头在整个行程内与螺母连接座14接触，以检测消隙螺母9的运动输出。
所述两维微调平移机构包括2对微调旋钮2和镜座过度板3；2对微调旋钮2固定连接在镜座过度板3上，2对微调旋钮2十字交叉布局，其中一对工作时，另外一对为其导向，而且微调旋钮2与次镜室组件1的球/平面接触关系，保证了微调平移运动平滑无卡滞，次镜组件固定连接在镜座过度板上。
手动倾斜驱动器的弹性套筒18与Piston调焦机构的轴承座6固定连接实现Tip/Tilt调整机构与所述Piston调焦机构的串联连接。
所述Piston调整机构的直线套筒8与两维微调平移机构的镜座过度板3固定连接，实现Piston调整机构与两维微调平移机构的串联连接。

Claims (5)

1.一种用于车载自适应光学成像望远镜的次镜调整机构，其特征在于，包括Tip/Tilt调整机构、Piston调焦机构和两维微调平移机构；Tip/Tilt调整机构和Piston调焦机构串联连接；Piston调焦机构和两维微调平移机构串联连接；
Tip/Tilt调整机构包括3组手动倾斜驱动器(10)和连接基板(11)；所述3组手动倾斜驱动器(10)圆周均布在连接基板(11)上；
所述手动倾斜驱动器(10)包括锁紧螺钉(15)、下球形垫片(16)、球形调整件(17)、弹性套筒(18)、卡紧环(19)、锁紧大螺母(20)、锁紧小螺母(21)和上球形垫片(22)；锁紧螺钉(15)通过上球形垫片(22)和下球形垫片(16)将球形调整件(17)锁紧，弹性套筒(18)螺纹连接球形调整件(17)上，弹性套筒(18)与卡紧环(19)锥面接触，锁紧大螺母(20)螺纹连接在调整件上，并顶在卡紧环(19)上，锁紧小螺母(21)螺纹连接在球形调整件(17)上，并顶在锁紧大螺母(20)上。
2.根据权利权利要求1所述的一种用于车载自适应光学成像望远镜的次镜调整机构，其特征在于，所述Piston调焦机构包括直线步进电机(12)、消隙螺母(9)、直线套筒(8)、精密直线轴承(7)、轴承座(6)、调心球轴承(4)和绝对式位移传感器(13)；直线步进电机(12)的输出轴与丝杠固定集成为一体，消隙螺母(9)通过螺母连接座(14)与直线套筒(8)固定连接，精密直线轴承(7)内环与套筒配合连接，精密直线轴承(7)外环固定连接在轴承座(6)上，调心球轴承(4)的内环与轴承座(6)配合连接，调心球轴承(4)的外环与中心基座(5)螺纹连接，绝对式位移传感器(13)固定连接在连接基板(11)上，绝对式位移传感器(13)的探测头在整个行程内与螺母连接座(14)接触，以检测消隙螺母(9)的运动输出。
3.根据权利权利要求1所述的一种用于车载自适应光学成像望远镜的次镜调整机构，其特征在于，所述两维微调平移机构包括2对微调旋钮(2)和镜座过度板(3)；2对微调旋钮(2)固定连接在镜座过度板(3)上，2对微调旋钮(2)十字交叉布局，次镜组件(1)固定连接在镜座过度板(3)上。
4.根据权利权利要求1所述的一种用于车载自适应光学成像望远镜的次镜调整机构，其特征在于，手动倾斜驱动器(3)的弹性套筒(18)与Piston调焦机构的轴承座(6)固定连接实现Tip/Tilt调整机构与所述Piston调焦机构的串联连接。
5.根据权利权利要求1所述的一种用于车载自适应光学成像望远镜的次镜调整机构，其特征在于，所述Piston调整机构的直线套筒(8)与两维微调平移机构的镜座过度板(3)固定连接，实现Piston调整机构与两维微调平移机构的串联连接。
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