CN107797272A - 一种反射镜偏转系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供的反射镜偏转系统，包括反射镜组件、柔性弹片支撑组件、驱动组件、基座、传感器组件和底板，本发明中的柔性弹片支撑组件能够为反射镜组件提供支撑以及弹性回复力，具有绕X轴、Y轴两轴转动自由度，反射镜通过RTV硅橡胶与反射镜座粘接在一起，能够减小温度、振动、冲击等外界环境对反射镜面型的影响，采用驱动组件两两推拉的方式转动反射镜组件1，增加了结构的对称性和稳定性，采用传感器组件对反射镜转动角度进行差动式测量，能够消除环境对测量精度的影响，有利于提高快速偏转反射镜系统的控制精度，驱动组件和传感器组件对称交叉布置，减小了系统结构尺寸，传感器组件采用弹簧预紧的方式进行安装，传感器的安装更加简便可靠。

Description

一种反射镜偏转系统

技术领域

本发明涉及精密光学机械结构设计技术领域，特别涉及一种反射镜偏转系统。

背景技术

快速偏转反射镜是在光源和接收器之间对光束进行快速调整的重要部件，国内外对其进行了大量的研究，并且成功应用于航空、航天、海上和路基的多种光电设备中。

目前，快速偏转反射镜的结构形式主要分为刚性承载式和柔性承载式两种结构，其中柔性承载快速偏转反射镜系统由于采用柔性结构代替传统的刚性转动机械结构，具有体积小、灵敏度高、无间隙、无摩擦和重复性好等优点。柔性支撑组件是柔性承载式快速偏转反射镜系统的关键部件，其作用是支撑反射镜组件，提供两轴转动自由度并且限制其余方向的运动自由度，因此，设计一种性能优良的柔性支撑组件是柔性承载式快速反射镜系统设计的关键工作。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种反射镜偏转系统，通过驱动组件对反射镜座进行位置调整，同时利用传感器组件实现对反射镜座位置的实时检测并作为反馈控制驱动组件的运动，可以实现反射镜偏转的快速调整。

一种反射镜偏转系统，包括反射镜组件、柔性弹片支撑组件、驱动组件、基座、传感器组件以及底板，所述反射镜组件包括反射镜及用于安装所述反射镜的反射镜座，所述柔性弹片支撑组件包括柔性弹片，所述反射镜座背离所述反射镜的一侧设有凸台，所述凸台与所述柔性弹片连接，所述驱动组件与所述反射镜座的背部相连接，所述柔性弹片支撑组件安装在所述基座上，所述驱动组件的一端与所述反射镜座连接，所述驱动组件的另一端与所述基座连接，所述基座上设有安装孔，所述传感器组件设置在所述安装孔内，所述传感器组件朝向所述反射镜座并检测所述反射镜座产生的位移，所述底板安装在所述基座上并配合限制所述传感器组件的位置，通过所述驱动组件的伸缩运动带动所述反射镜座偏转，进而实现反射镜的偏转，根据所述传感器组件检测所述反射镜座的位移变化反馈控制所述驱动组件的伸缩运动。

可选地，所述反射镜通过RTV硅胶固定在所述反射镜座上。

可选地，所述柔性弹片支撑组件还包括用于支撑所述柔性弹片的U型座以及用于固定所述柔性弹片的压片，所述压片将所述柔性弹片压紧在所述U型座的开口端，所述U型座上设有第一螺纹孔，通过所述第一螺纹孔将所述U型座安装在所述基座上。

可选地，所述U型座位于所述基座的中心处。

可选地，所述柔性弹片具有两轴转动自由度，在所述柔性弹片的自由端设有第二螺纹孔，所述凸台通过所述第二螺纹孔与所述柔性弹片连接。

可选地，所述驱动组件采用音圈电机，所述音圈电机具有圆柱状线圈及具有磁铁的软铁壳，所述软铁壳的底部中心设有中心杆，所述圆柱状线圈套设在所述中心杆，通电后所述圆柱状线圈沿着所述中心杆和所述磁铁之间的间隙进行轴向运动。

可选地，在所述基座上对称设置四个用于安装所述驱动组件的凹槽，所述凹槽底部设有第三螺纹孔，所述软铁壳通过所述第三螺纹孔安装在所述凹槽中，所述安装孔为四个，所述传感器组件为四个。

可选地，所述传感器组件包括位移传感器、套设在所述位移传感器上的圆柱弹簧及位于所述位移传感器一端上的用于阻挡所述圆柱弹簧从所述安装孔中脱出的传感器线缆，所述位移传感器的另一端伸入所述安装孔。

可选地，所述反射镜座的边框上设有第四螺纹孔，所述圆柱状线圈通过所述第四螺纹孔与所述反射镜座连接。

可选地，所述底板具有平面部和圆柱凸起部，所述基座朝向所述底板一侧设有底板安装螺纹孔，所述圆柱凸起部与所述底板安装螺纹孔固定连接，所述位移传感器设置所述传感器线缆的一端的端面抵靠在所述平面部。

可选地，所述基座上还设有多个安装凸耳，所述安装凸耳沿周向方向均布在所述基座的侧壁上。

本发明提供的反射镜偏转系统，包括反射镜组件、柔性弹片支撑组件、驱动组件、基座、传感器组件和底板，本发明中的柔性弹片支撑组件能够为反射镜组件提供支撑以及弹性回复力，具有绕X轴、Y轴两轴转动自由度，反射镜通过RTV硅橡胶与反射镜座粘接在一起，能够减小温度、振动、冲击等外界环境对反射镜面型的影响，采用驱动组件两两推拉的方式转动反射镜组件1，增加了结构的对称性和稳定性，采用传感器组件对反射镜转动角度进行差动式测量，能够消除环境对测量精度的影响，有利于提高快速偏转反射镜系统的控制精度，驱动组件和传感器组件对称交叉布置，减小了系统结构尺寸，传感器组件采用弹簧预紧的方式进行安装，传感器的安装更加简便可靠。

附图说明

图1是本发明实施例中反射镜偏转系统的爆炸视图；

图2是本发明实施例中反射镜偏转系统的移除反射镜组件的俯视图；

图3是本发明实施例中反射镜偏转系统的反射镜组件的俯视图；

图4是本发明实施例中反射镜偏转系统的反射镜组件的仰视图；

图5是本发明实施例中反射镜偏转系统的柔性弹片支撑组件的示意图；

图6是本发明实施例中反射镜偏转系统的柔性弹片的示意图；

图7是本发明实施例中反射镜偏转系统的驱动组件的俯视图；

图8是本发明实施例中反射镜偏转系统的驱动组件的仰视图；

图9是本发明实施例中反射镜偏转系统的基座的俯视图；

图10是本发明实施例中反射镜偏转系统的基座的仰视图；

图11是本发明实施例中反射镜偏转系统的传感器组件的示意图；

图12是本发明实施例中反射镜偏转系统的底板的示意图。

图中的附图标记表示为：反射镜组件1，反射镜11；反射镜座12，第四螺纹孔13，凸台14，第六螺纹孔15，柔性弹片支撑组件2；柔性弹片21，压片22，U型座23，基座安装螺纹孔24，开口端25，第一螺纹孔26，驱动组件3，圆柱状线圈31，软铁壳32，第七螺纹孔33，第八螺纹孔34，基座4，柔性弹片支撑组件安装槽41，安装孔42，安装凸耳43，第五螺纹孔44，驱动组件安装平面45，第三螺纹孔46，柔性弹片支撑组件安装孔47，走线口48，底板安装螺纹孔49，传感器组件5，位移传感器51，圆柱弹簧52，传感器线缆53，底板6，圆柱凸起部61，底板安装孔62，平面部63。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

结合图1和图2所示，一种反射镜偏转系统，包括反射镜组件1、柔性弹片支撑组件2、驱动组件3、基座4、传感器组件5以及底板6，所述反射镜组件1包括反射镜11及用于安装所述反射镜11的反射镜座12，所述柔性弹片支撑组件2包括柔性弹片21，所述反射镜座12背离所述反射镜11的一侧设有凸台14，所述凸台14与所述柔性弹片21连接，所述驱动组件3与所述反射镜座12的背部相连接，所述柔性弹片支撑组件2安装在所述基座4上，所述驱动组件3的一端与所述反射镜座12连接，所述驱动组件3的另一端与所述基座4连接，所述基座4上设有安装孔42，所述传感器组件5设置在所述安装孔42内，所述传感器组件5朝向所述反射镜座12并检测所述反射镜座12产生的位移，所述底板6安装在所述基座4上并配合限制所述传感器组件5的位置，通过所述驱动组件3的伸缩运动带动所述反射镜座12偏转，进而实现反射镜的偏转，根据所述传感器组件5检测所述反射镜座12的位移变化反馈控制所述驱动组件3的伸缩运动。

结合图3所示，所述反射镜11通过RTV硅胶固定在所述反射镜座12上，RTV(英文：room temperature vulcanized silicone rubber)硅胶是一种室温硫化型硅橡胶，室温下能硫化的硅橡胶，通常其分子链两端含有羟基、乙烯基等活性基团，分子量比较低，有单组分室温硫化硅橡胶和双组分室温硫化硅橡胶两种，本领域普通技术人员应当了解，对此不作赘述。

结合图4和图5所示，所述柔性弹片支撑组件2还包括用于支撑所述柔性弹片21的U型座23以及用于固定所述柔性弹片21的压片22，所述压片22将所述柔性弹片21压紧在所述U型座23的开口端25，所述U型座23上设有第一螺纹孔26，通过所述第一螺纹孔26将所述U型座23安装在所述基座4上，所述U型座23位于所述基座4的中心处。

为了方便U型座23的安装，在基座4的中心处还设置柔性弹片支撑组件安装槽41，通过U型座23上的基座安装螺纹孔24安装在柔性弹片支撑组件安装槽41内，基座上对应设有柔性弹片支撑组件安装孔47，基座安装螺纹孔24和柔性弹片支撑组件安装孔47配合固定，该柔性弹片支撑组件安装槽41的形状与U型座23的形状相匹配，本实施例中U型座23呈矩形，柔性弹片支撑组件安装槽41的开口也同样为矩形。

结合图6所示，所述柔性弹片21具有两轴转动自由度，柔性弹片21采用弹性金属材料加工而成，柔性弹片21可以采用线切割或类似加工方法切割出具有两轴转动弹性的形状，此柔性弹片21能够提供两轴转动自由度，同时能够限制其他方向运动自由度，在所述柔性弹片的自由端设有第二螺纹孔，凸台14与反射镜座12成垂直关系，凸台14成柱状设置在反射镜座12的背面，凸台14的端面上设有第六螺纹孔15，所述凸台14通过所述第二螺纹孔和第六螺纹孔15与所述柔性弹片连接。

结合图7和图8所示，所述驱动组件3采用音圈电机，所述音圈电机具有圆柱状线圈31及具有磁铁的软铁壳32，所述软铁壳32的底部中心设有中心杆，所述圆柱状线圈31套设在所述中心杆，通电后所述圆柱状线圈31沿着所述中心杆和所述磁铁之间的间隙进行轴向运动，对于音圈电机的结构本领域普通技术人员应当了解，此处不作赘述。

需要说明的是，前面提到的驱动组件3，不仅可以采用音圈电机，还可以丝杆电机或者直线步进电机，实现反射镜座12的线性位移即可，对此不做限定。

结合图3和图4所示，所述反射镜座12的边框上设有第四螺纹孔13，圆柱状线圈31上设有低七螺纹孔，所述圆柱状线圈31通过第七螺纹孔33与所述反射镜座12的第四螺纹孔13连接，圆柱状线圈31运动时可以带动反射镜座12进行偏转，需要说明的是，也可以将音圈电机的安装位置进行颠倒，即软铁壳32与反射镜座12连接，圆柱状线圈31与基座4进行连接，同样可以使得反射镜座12产生偏转，可以灵活选用，对此不做限定。

结合图9和图10所示，在所述基座4上对称设置四个用于安装所述驱动组件3的凹槽，在凹槽底部设有驱动组件安装平面45和第三螺纹孔46，软铁壳32上对应设有第八螺纹孔34，所述软铁壳32放置在驱动组件安装平面45上并通过第八螺纹孔34与所述凹槽的第三螺纹孔46配合安装在凹槽中，凹槽的形状可以与软铁壳32的形状相配合，所述安装孔42为四个，所述传感器组件5为四个，驱动组件3对应也设置为四个，四个驱动组件3以坐标原点O为中心成90度均匀布置，X、Y轴线上各两个；四个传感器组件5与四个驱动组件3成45度间隔均匀布置，使得整个装置可以实现X轴Y轴的偏转。

结合图11所示，所述传感器组件5包括位移传感器51、套设在所述位移传感器51上的圆柱弹簧52及位于所述位移传感器51一端上的用于阻挡所述圆柱弹簧52从所述安装孔42中脱出的传感器线缆53，所述位移传感器51的另一端伸入所述安装孔42，通过圆柱弹簧52将位移传感器51压入基座4上的安装孔42中，并可通过安装孔42对反射镜座12上进行位移变化的测量，并且通过圆柱弹簧52的弹力作用使得位移传感器51保持张力，避免位移传感器51在安装孔42内发生轴向窜动。

结合图12所示，所述底板6具有平面部63和圆柱凸起部61，所述基座4朝向所述底板6一侧设有底板安装螺纹孔49，所述圆柱凸起部61与所述底板安装螺纹孔49固定连接，所述位移传感器51设置所述传感器线缆53的一端的端面抵靠在所述平面部63，平面部63压缩圆柱弹簧52，限制了传感器组件5的轴向运动，底板6的圆柱凸起61与基座4配合，平面部63与位移传感器51的底部相配合，同时压缩圆柱弹簧52，限制了传感器组件5的轴向运动。

结合图12所示，为了方便圆柱凸起部61安装，在圆柱凸起部61设置底板安装孔62，通过底板安装孔62与底板安装螺纹孔49配合使得底板安装在基座4上。

可以理解的是，本发明的偏转系统还可以包括控制系统，控制系统控制驱动组件3进行位移运动，带动反射镜产生偏转，根据传感器组件5检测的反射镜的偏转角度数据，利用检测的偏转角度数据对驱动组件3的位移运动进行校正，从而实现精确的闭环控制。

结合图9和图10所示，为了可以将本发明的偏转系统固定在其他设备上，基座4的外部周围均布有三个安装凸耳43以及设置在所述安装凸耳43上的第五螺纹孔44，可以方便两轴快速偏转反射镜系统固定在相应的设备上，另外，为了方便走线，基座4底部有走线口48，驱动组件3和传感器组件5的线缆走线可以通过走线口48引出。

采用本发明实施例中提供的反射镜偏转系统，工作时，根据输入信号控制位于Y轴上的两个驱动组件3做推拉运动，即可实现反射镜11绕X轴的转动；四个传感器组件5测量反射镜座12背部特定点的线位移，通过计算转换为反射镜11偏转的角度数值，并将反射镜11偏转的角度值实时反馈给控制系统，从而对驱动组件3的线位移进行校正以实现对反射镜11绕X轴偏转的角度的精确闭环控制，同理可得绕Y轴转动的精确闭环控制。

本发明提供的反射镜偏转系统，包括反射镜组件1、柔性弹片支撑组件2、驱动组件3、基座4、传感器组件5和底板6，本发明中的柔性弹片支撑组件2能够为反射镜组件1提供支撑以及弹性回复力，具有绕X轴、Y轴两轴转动自由度，反射镜通过RTV硅橡胶与反射镜座12粘接在一起，能够减小温度、振动、冲击等外界环境对反射镜面型的影响，采用4个驱动组件3两两推拉的方式转动反射镜组件1，增加了结构的对称性和稳定性，采用4个传感器组件5对反射镜转动角度进行差动式测量，能够消除环境对测量精度的影响，有利于提高快速偏转反射镜系统的控制精度，驱动组件3和传感器组件5对称交叉布置，减小了系统结构尺寸，传感器组件5采用弹簧预紧的方式进行安装，传感器的安装更加简便可靠。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

以上对本发明所提供的一种反射镜偏转系统进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种反射镜偏转系统，其特征在于，包括反射镜组件、柔性弹片支撑组件、驱动组件、基座、传感器组件以及底板，所述反射镜组件包括反射镜及用于安装所述反射镜的反射镜座，所述柔性弹片支撑组件包括柔性弹片，所述反射镜座背离所述反射镜的一侧设有凸台，所述凸台与所述柔性弹片连接，所述驱动组件与所述反射镜座的背部相连接，所述柔性弹片支撑组件安装在所述基座上，所述驱动组件的一端与所述反射镜座连接，所述驱动组件的另一端与所述基座连接，所述基座上设有安装孔，所述传感器组件设置在所述安装孔内，所述传感器组件朝向所述反射镜座并检测所述反射镜座产生的位移，所述底板安装在所述基座上并配合限制所述传感器组件的位置，通过所述驱动组件的伸缩运动带动所述反射镜座偏转，进而实现反射镜的偏转，根据所述传感器组件检测所述反射镜座的位移变化反馈控制所述驱动组件的伸缩运动。

2.根据权利要求1所述的反射镜偏转系统，其特征在于，所述反射镜通过RTV硅胶固定在所述反射镜座上。

3.根据权利要求1所述的反射镜偏转系统，其特征在于，所述柔性弹片支撑组件还包括用于支撑所述柔性弹片的U型座以及用于固定所述柔性弹片的压片，所述压片将所述柔性弹片压紧在所述U型座的开口端，所述U型座上设有第一螺纹孔，通过所述第一螺纹孔将所述U型座安装在所述基座上。

4.根据权利要求3所述的反射镜偏转系统，其特征在于，所述U型座位于所述基座的中心处。

5.根据权利要求1所述的反射镜偏转系统，其特征在于，所述柔性弹片具有两轴转动自由度，在所述柔性弹片的自由端设有第二螺纹孔，所述凸台通过所述第二螺纹孔与所述柔性弹片连接。

6.根据权利要求1所述的反射镜偏转系统，其特征在于，所述驱动组件采用音圈电机，所述音圈电机具有圆柱状线圈及具有磁铁的软铁壳，所述软铁壳的底部中心设有中心杆，所述圆柱状线圈套设在所述中心杆，通电后所述圆柱状线圈沿着所述中心杆和所述磁铁之间的间隙进行轴向运动。

7.根据权利要求6所述的反射镜偏转系统，其特征在于，在所述基座上对称设置四个用于安装所述驱动组件的凹槽，所述凹槽底部设有第三螺纹孔，所述软铁壳通过所述第三螺纹孔安装在所述凹槽中，所述安装孔为四个，所述传感器组件为四个。

8.根据权利要求1所述的反射镜偏转系统，其特征在于，所述传感器组件包括位移传感器、套设在所述位移传感器上的圆柱弹簧及位于所述位移传感器一端上的用于阻挡所述圆柱弹簧从所述安装孔中脱出的传感器线缆，所述位移传感器的另一端伸入所述安装孔。

9.根据权利要求6所述的反射镜偏转系统，其特征在于，所述反射镜座的边框上设有第四螺纹孔，所述圆柱状线圈通过所述第四螺纹孔与所述反射镜座连接。

10.根据权利要求8所述的反射镜偏转系统，其特征在于，所述底板具有平面部和圆柱凸起部，所述基座朝向所述底板一侧设有底板安装螺纹孔，所述圆柱凸起部与所述底板安装螺纹孔固定连接，所述位移传感器设置所述传感器线缆的一端的端面抵靠在所述平面部。