CN107561824B - 一种空间遥感相机的精密调整机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高焦面调整精度、降低传动间隙对童年同步精度的影响、提高组件固有频率的空间遥感相机的精密调整机构，其具体包括焦面基板，所述焦面基板的中部安装有调焦内框；调整组件，所述调整组件为两个，两个所述调整组件对称安装于所述调焦内框上；所述调焦组件包括承力导轨、驱动丝杠、斜导轨，所述调节外框的上部设置有一连接平板，以及驱动机构，所述驱动机构带动所述驱动丝杠转动，且所述驱动丝杠带动所述连接平板水平位移，所述连接平板通过所述斜导轨转化为焦面基板和调焦内框沿光轴方向的位移。本发明提供的一种空间遥感相机的精密调整机构，通过采用调焦内框、两点同时驱动的方式，改善焦面受力状态并提高焦面调整精度。

Description

一种空间遥感相机的精密调整机构

技术领域

本发明涉及空间光学技术领域，尤其涉及一种空间遥感相机对大尺寸长焦面沿光轴方向位置进行精密调整的机构。

背景技术

空间遥感相机在地面装调环境和在轨运行环境的差异以及相机在发射段时所处的冲击、振动等力学环境会引起相机焦平面产生一定程度的离焦。为获得清晰的图像，空间相机采用调整机构，即调焦机构在轨进行相机焦平面位置的调整以及相机离焦量的补偿，调整机构的精度直接反应焦平面位置的调整精度。

目前，空间遥感相机焦平面的调整机构一般采用导轨导向、中心单点驱动的结构形式；通过齿轮、涡轮蜗杆或谐波减速器等传动部件驱动位于调整机构中心店位置的滚珠丝杠或凸轮，通过导轨导向实现焦面位置的调整；此外需设置锁紧机构保证焦面的位置稳定。

但是，上述调焦的方式调整过程指向精度较低，一般在10"左右；一般采用悬臂结构，受力情况较差，组件固有频率不高，一般不大于100Hz；采用滚珠丝杠驱动结构形式简单，但抗冲击振动能力差；采用凸轮驱动具有较好的抗冲击振动能力，但凸轮曲线加工要求较高，难加工。

但随着技术的发展及为了达到宽幅盖的目的，空间相机常常采用CCD交错拼接的形式构成大尺寸(长度方向)焦平面，采用传统的调整机构会放大以上缺点且不利于进行结构优化，导致焦面调整精度差、受力状态恶劣，不能满足使用要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高焦面调整精度、降低传动间隙对童年同步精度的影响、提高组件固有频率的空间遥感相机的精密调整机构。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明公开的一种空间遥感相机的精密调整机构，包括：

焦面基板，所述焦面基板的中部安装有调焦内框；

调整组件，所述调整组件为两个，两个所述调整组件对称安装于所述调焦内框上；

所述调整组件包括一调焦外框，所述调焦外框通过调焦方向导轨与所述调焦内框活动连接，所述调焦组件还包括承力导轨、驱动丝杠、斜导轨，所述承力导轨以及驱动丝杠的导轨安装于所述调焦外框上，所述斜导轨安装于所述调节内框上，所述调节外框的上部设置有一连接平板，所述斜导轨与所述连接平板呈一定角度设置，且所述承力导轨、驱动丝杠、斜导轨的滑块与所述连接平板连接；

驱动机构，所述驱动机构带动所述驱动丝杠转动，且所述驱动丝杠带动所述连接平板水平位移，所述连接平板通过所述斜导轨转化为焦面基板和调焦内框沿光轴方向的位移。

进一步的，所述驱动机构包括电机和调焦主轴，所述电机安装于所述调节外框上，所述调焦主轴的两端分别通过对称设置的两个轴承座安装于两个所述调焦外框上；

所述驱动机构还包括第一级传动齿轮和第二级传动蜗轮蜗杆，所述电机的输出端与所述第一级传动齿轮传动连接，且所述电机通过所述第一级传动齿轮驱动所述调焦主轴转动，所述调焦主轴通过所述第二级传动蜗轮蜗杆与所述驱动丝杠传动连接。

进一步的，所述斜导轨与所述连接平板之间的夹角为12°。

进一步的，所述焦面基板通过螺钉与所述调焦内框紧固。

在上述技术方案中，本发明提供的一种空间遥感相机的精密调整机构，通过采用调焦内框、两点同时驱动的方式，改善焦面受力状态并提高焦面调整精度；通过斜导轨、承力导轨的设计改善驱动丝杠的受力状态，降低蜗轮蜗杆传动间隙对同步精度的影响；增加组件的动静态刚度，有效提高组件的固有频率，两点驱动可自由设计支撑点位置，便于进行优化设计。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种空间遥感相机的精密调整机构的主视图；

图2是图1所示的一种空间遥感相机的精密调整机构的俯视图；

图3是图1所示的一种空间遥感相机的精密调整机构的侧视图。

附图标记说明：

1、焦面基板；2、调焦内框；3、调焦外框；4、调焦主轴；5、调焦方向导轨；6、承力导轨；7、斜导轨；8、电机；9-10、第一级传动齿轮；11-12、第二级传动涡轮蜗杆；13、驱动丝杠；14、连接平板。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

参见图1-3所示；

本发明的一种空间遥感相机的精密调整机构，包括：

焦面基板1，焦面基板1的中部安装有调焦内框2；

调整组件，调整组件为两个，两个调整组件对称安装于调焦内框2上；

其中，调整组件包括一调焦外框3，调焦外框3通过调焦方向导轨5与调焦内框2活动连接，调焦组件还包括承力导轨6、驱动丝杠13、斜导轨7，承力导轨6以及驱动丝杠13的导轨安装于调焦外框3上，斜导轨7安装于调节内框2上，调节外框3的上部设置有一连接平板14，斜导轨7与连接平板14呈一定角度设置，且承力导轨6、驱动丝杠13、斜导轨7的滑块与连接平板14连接；

驱动机构，驱动机构带动驱动丝杠13转动，且驱动丝杠13带动连接平板14水平位移，连接平板14通过斜导轨7转化为焦面基板1和调焦内框2沿光轴方向的位移。

优选的，本实施例中驱动机构包括电机8和调焦主轴4，电机8安装于调节外框3上，调焦主轴4的两端分别通过对称设置的两个轴承座安装于两个调焦外框3上；

驱动机构还包括第一级传动齿轮9、10和第二级传动蜗轮蜗杆11、12，电机8的输出端与第一级传动齿轮9、10传动连接，且电机8通过第一级传动齿轮9、10驱动调焦主轴4转动，调焦主轴4通过第二级传动蜗轮蜗杆11、12与驱动丝杠13传动连接。

本实施例公开的一种空间遥感相机的精密调整机构，采用了两点驱动的方式，调整组件的左右对称设置的两个相同的组件，且上述方案中调焦方向导轨5、承力导轨6、斜导轨7、第一级传动齿轮9、10、第二级传动蜗轮蜗杆11、12、驱动丝杠13、连接平板14、调焦外框3均以对称的布设方式设计为两组。工作时，电机8通过第一级传动齿轮9、10带动调焦主轴4转动，调焦主轴4的转动通过左右两组的第二级传动蜗轮蜗杆11、12减速后带动左右两个驱动丝杠13转动，通过驱动丝杠13将第二级涡轮蜗杆11、12的转动转化为左右两个连接平板14的水平位移，其中，承力导轨6为连接平板14的导向机构；而两个连接平板14的水平移动再通过两个斜导轨7转化为焦面基板1和调焦内框2沿光轴方向的位移，其中，调焦方向导轨5为焦面基板1的导向机构，这样就实现了两点驱动。

优选的，本实施例中斜导轨7与连接平板14之间的夹角为12°。受冲击时振动时，焦面基板1沿光轴方向的冲击载荷通过左右两个斜导轨7传递给左右两个连接平板14上，由于本实施例中斜导轨7与连接平板14之间以12°的夹角设置，使得80％的冲击载荷由承力导轨6承受，其余20％的冲击载荷传递给驱动丝杠13，再通过第二级传动涡轮蜗杆11、12实现冲击振动时的自锁，其余两个方向的冲击载荷由调焦方向导轨承受。

优选的，本实施例中焦面基板1通过螺钉与调焦内框2紧固。

通过试验验证，该方案可实现880mm长焦面的微米级调整，且两端同步精度优于6μm；焦面指向精度优于3"，将调整组件的一阶基频提高至225Hz。

其中，左右对称的驱动丝杠13需要选用相同结构参数、精密级轻预压丝杠，两组第二级传动涡轮蜗杆11、12具有相同的参数和加工精度，可实现自锁。严格控制调焦内框2上两个斜面的共面度，其中，本实施例中的导轨均采用精密级轻预压导轨，并在装配过程中严格控制两组调焦方向导轨5之间的平行度、两组承力导轨6与斜导轨7及驱动丝杆13之间的平行度、调焦方向导轨5与承力导轨6安装面之间的垂直度。

在上述技术方案中，本发明提供的一种空间遥感相机的精密调整机构，通过采用调焦内框2、两点同时驱动的方式，改善焦面受力状态并提高焦面调整精度；通过斜导轨7、承力导轨6的设计改善驱动丝杠13的受力状态，降低蜗轮蜗杆传动间隙对同步精度的影响；增加组件的动静态刚度，有效提高组件的固有频率，两点驱动可自由设计支撑点位置，便于进行优化设计。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (2)

1.一种空间遥感相机的精密调整机构，其特征在于，包括：

焦面基板(1)，所述焦面基板(1)的中部安装有调焦内框(2)；

调整组件，所述调整组件为两个，两个所述调整组件对称安装于所述调焦内框(2)上；

所述调整组件包括一调焦外框(3)，所述调焦外框(3)通过调焦方向导轨(5)与所述调焦内框(2)活动连接，所述调焦组件还包括承力导轨(6)、驱动丝杠(13)、斜导轨(7)，所述承力导轨(6)以及驱动丝杠(13)的导轨安装于所述调焦外框(3)上，所述斜导轨(7)安装于所述调节内框(2)上，所述调节外框(3)的上部设置有一连接平板(14)，所述斜导轨(7)与所述连接平板(14)呈一定角度设置，且所述承力导轨(6)、驱动丝杠(13)、斜导轨(7)的滑块与所述连接平板(14)连接；

驱动机构，所述驱动机构带动所述驱动丝杠(13)转动，且所述驱动丝杠(13)带动所述连接平板(14)水平位移，所述连接平板(14)通过所述斜导轨(7)转化为焦面基板(1)和调焦内框(2)沿光轴方向的位移；

所述驱动机构包括电机(8)和调焦主轴(4)，所述电机(8)安装于所述调节外框(3)上，所述调焦主轴(4)的两端分别通过对称设置的两个轴承座安装于两个所述调焦外框(3)上；

所述驱动机构还包括第一级传动齿轮(9、10)和第二级传动蜗轮蜗杆(11、12)，所述电机(8)的输出端与所述第一级传动齿轮(9、10)传动连接，且所述电机(8)通过所述第一级传动齿轮(9、10)驱动所述调焦主轴(4)转动，所述调焦主轴(4)通过所述第二级传动蜗轮蜗杆(11、12)与所述驱动丝杠(13)传动连接；

所述斜导轨(7)与所述连接平板(14)之间的夹角为12°。

2.根据权利要求1所述的一种空间遥感相机的精密调整机构，其特征在于，所述焦面基板(1)通过螺钉与所述调焦内框(2)紧固。

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