CN105911670A - 一种空间用平面反射镜光学指向组件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种空间用平面反射镜光学指向组件，包括：平面反射镜、曲轴以及平面反射镜和曲轴之间的联接构件。联接构件包括：联接柱、蝶形转接板。该结构的特征是采用曲轴对平面反射镜进行中心支撑，保证了镜体的完整性，提高了镜体尤其是中心部位的刚度；同时通过设计曲轴的回转轴线通过指向镜组件质心，实现绕回转轴线的静平衡，无需增加多余的配重结构。通过联接构件的精度控制，可有效的改善镜体的联接应力与热适应性，实现高面形精度的装夹。

Description

一种空间用平面反射镜光学指向组件
技术领域：
本发明涉及航天遥感与激光通信仪器用的平面反射镜指向组件，具体是指由平面反射镜、转轴及联接平面反射镜和转轴的联接构件组成的指向组件。
背景技术：
在航天遥感和激光通信仪器中常采用平面反射镜指向机构：对于遥感仪器，指向镜机构用以扩大成像视场；对于激光通信，指向机构则用来进行扫描跟踪对准目标，建立信道。指向机构中平面反射镜的高精度无应力支撑一直是一个技术难题。目前的支撑方法主要有两种，一种是在平面反射镜两侧面各安装一个转轴，对平面镜进行两侧支撑，这种做法使得镜体成为了回转轴的一段，一方面镜体两侧转轴的同轴度难以保证，导致轴系有较大的附加装配应力，仪器在轨运行时缩短运动部件寿命；另一方面装配应力将反馈到镜体上，影响镜面面形精度，最终影响仪器的成像质量。一种采用通心轴中心安装方式，即在镜体的侧面设置有一个贯穿孔，同心轴贯穿镜体，并在同心轴中心处设置连接块与镜体联接，这种方式可以克服回转同心度的问题，但在镜体侧面设置贯穿孔，破坏了镜体本身的完整性，对镜体的刚度有一定影响，且贯穿孔一般都设置在对称轴线上，支撑在镜体的中心处，势必对镜体中心镜面面形精度有较大影响，对于能量高斯分布的激光光束来说，损失中心部分的面形精度会造成较大的性能损失。同时由于平面反射镜一般采用背部减轻，质心非常靠近镜面，而为了保持一定的镜面厚度，通心轴回转轴线不可能通过镜体质心，这使得镜体需要在背部进行配重以达到静平衡，这对重量与体积都十分受限的航天仪器来说是十分不利的。
发明内容：
基于上述已有平面反射镜结构上存在的问题，本发明提出了一种曲轴中心支撑的联接结构，该结构保证了镜体的完整性，提高了镜体尤其是中心部位的刚度；同时通过设计曲轴的回转轴线通过指向镜组件质心，实现绕回转轴线的静平衡，无需增加多余的配重结构。通过联接构件的精度控制，可有效的改善镜体的联接应力与热适应性，实现高面形精度的装夹。
本发明的平面反射镜光学指向组件包括：平面反射镜、曲轴以及平面反射镜和曲轴之间的联接构件。
所述平面反射镜1为椭圆形平面镜，镜体背部设置减轻槽。平面反射镜1背部设置有基准面101，作为安装联接柱2的基准；平面反射镜1背部设置有四个对称分布的盲孔102，尺寸与四个联接柱2相配，四个盲孔102设置集中在镜体中心；
所述联接柱2圆柱面上有贮胶花格203，用以增加胶接时的粘接力同时保障胶层厚度。联接柱2上有三个圆周均布的凸耳202，在联接柱2装入平面反射镜1盲孔102时作为定位使用。联接柱顶端平面201与蝶形转接板3通过第一螺钉4联接，顶端平面201平面度要求不大于0.002mm，顶端平面201上有第一螺孔204用以联接蝶形转接板3；
所述蝶形转接板3上平面301与曲轴5通过第二螺钉6联接，上平面301上设置有与曲轴5联接的第二螺孔302，下平面304与4个联接柱2联接，并在每个下平面304中心处设置有第一通孔303，供第一螺钉4穿过；
所述曲轴5中心处有安装平面502，曲轴5背部设置有第二通孔503，供第二螺钉6穿过，曲轴5上有两个安装法兰501，与外设的回转设备联接。安装法兰501的中心孔轴线通过整个组件的质心。
联接柱2圆柱面贮胶花格203上涂覆环氧胶，塞入平面反射镜1背部盲孔102中，塞入后凸耳202应与基准面101贴平，表明联接柱2安装到位。待环氧胶固化后，将四个联接柱2的顶端平面201修研共面。然后在顶端平面201上安装蝶形转接板3，第一螺钉4穿过第一通孔303固定在第一螺孔204上，通过螺接将蝶形转接板3与平面反射镜1完成联接；第二螺钉6穿过曲轴5上第二通孔503紧固在蝶形转接板3第二螺孔302上，曲轴5安装平面502与蝶形转接板3上平面301贴合，曲轴安装法兰501的中心孔轴线通过整个组件的质心。
本发明的优点在于：
1.通过曲轴的中心支撑，回避了镜体上开贯穿孔的问题，保证了镜体的完整性，提高了镜体尤其是中心部位的刚度，使镜体包含中心部位全口径高面形精度的装夹得以实现。
2.通过设计曲轴的回转轴线使其通过指向镜组件质心，实现绕回转轴线的静平衡，无需增加多余的配重结构，节约了组件的体积与质量资源，对于航天产品意义重大；
3.在曲轴的中心部位对镜体进行支撑，可最大程度的降低装配应力对镜体的传递，通过联接构件的精度控制，可有效的改善镜体的联接应力与热适应性，实现高面形精度的装夹。
附图说明：
图1.平面反射镜光学指向组件爆炸图；
图2.平面反射镜光学指向组件结构示意图，(a)是局部俯视图，(b)是局部阶梯剖视图；
图3.平面反射镜结构示意图；
图4.联接柱的示意图；
图5.蝶形转接板的示意图，(a)是底部轴测图，(b)是正面轴测图；
图6.曲轴的示意图，(a)是底部轴测图，(b)是正面轴测图。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细介绍：
1.见图3、4、5、6，装配前对各安装面201、301、304、502平面度进行研磨，保证其平面度达到0.002mm。
2.见图1、2，联接柱2圆柱面贮胶花格203上涂覆环氧胶，塞入平面反射镜1背部盲孔102中，塞入后凸耳202应与基准面101贴平，表明联接柱2安装到位。待环氧胶固化后，将四个联接柱2的顶端平面201修研共面。然后在顶端平面201上安装蝶形转接板3，第一螺钉4穿过第一通孔303固定在第一螺孔204上，通过螺接将蝶形转接板3与平面反射镜1完成联接。第二螺钉6穿过曲轴5上第二通孔503紧固在蝶形转接板3第二螺孔302上，曲轴5安装平面502与蝶形转接板3的上平面301贴合。曲轴安装法兰501的中心孔轴线通过整个组件的质心。在联接过程中，用力矩扳手控制每个螺钉的扭紧力，同时用激光干涉仪监测平面反射镜面形精度变化，防止安装应力过大，稳定后采用防松胶固封螺钉。

Claims (1)

1.一种空间用平面反射镜光学指向组件，它包括平面反射镜(1)、曲轴(5)以及平面反射镜和曲轴之间的联接构件；联接构件包括：联接柱(2)、蝶形转接板(3)其特征在于：
所述平面反射镜(1)为椭圆形平面镜，镜体背部设置减轻槽，平面反射镜(1)背部设置有基准面(101)作为安装联接柱(2)的基准；平面反射镜(1)背部设置有四个对称分布的盲孔(102)，尺寸与四个联接柱(2)相配，四个盲孔(102)设置集中在镜体中心；
所述联接柱(2)圆柱面上有贮胶花格(203)，用以增加胶接时的粘接力同时保障胶层厚度，联接柱(2)上有三个圆周均布的凸耳(202)，在联接柱(2)装入平面反射镜(1)背部盲孔(102)时作为定位使用，联接柱顶端平面(201)与蝶形转接板(3)通过第一螺钉(4)联接，顶端平面(201)平面度要求不大于0.002mm，顶端平面(201)上有第一螺孔(204)用以联接蝶形转接板(3)；
所述蝶形转接板(3)上平面(301)与曲轴(5)通过第二螺钉(6)联接，上平面(301)上设置有与曲轴(5)联接的第二螺孔(302)，下平面(304)与4个联接柱(2)联接，并在每个下平面(304)中心处设置有第一通孔(303)，供第一螺钉(4)穿过；
所述曲轴(5)中心处有安装平面(502)，曲轴(5)背部设置有第二通孔(503)，供第二螺钉(6)穿过，曲轴(5)上有两个安装法兰(501)，与外设的回转设备联接，安装法兰(501)的中心孔轴线通过整个组件的质心；
空间用平面反射镜光学指向组件各部件连接方法如下：联接柱(2)圆柱面贮胶花格(203)上涂覆环氧胶，塞入平面反射镜(1)背部盲孔(102)中，塞入后凸耳(202)应与基准面(101)贴平，表明联接柱(2)安装到位。待环氧胶固化后，将四个联接柱(2)的顶端平面(201)修研共面。然后在顶端平面(201)上安装蝶形转接板(3)，第一螺钉(4)穿过第一通孔(303)固定在第一螺孔(204)上，通过螺接将蝶形转接板(3)与平面反射镜(1)完成联接；第二螺钉(6)穿过曲轴(5)上第二通孔(503)紧固在蝶形转接板(3)第二螺孔(302)上，曲轴(5)安装平面(502)与蝶形转接板(3)上平面(301)贴合，曲轴安装法兰(501)的中心孔轴线通过整个组件的质心。
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