CN108051883B - 角反射镜及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种角反射镜，其包括底座及安装于底座的至少两个镜体；底座具有第一基准面，第一基准面设有第一定位结构部和第一安装结构部；镜体具有反射面、与反射面呈45°夹角的第二基准面、及与反射面和第二基准面均垂直的第三基准面，镜体的反射面互相垂直，第二基准面设有第二定位结构部和第二安装结构部，第二定位结构部和第一定位结构部相互对应，并通过定位件实现定位，第二安装结构部和第一安装结构部相互对应，并通过紧固件实现紧固安装。所述角反射镜为采用“全反射”的工作方式，避免了传统角反射镜中光线在镜体内部的传播过程，可以有效提高光线透过效率，也降低了对镜体原材料一致性的要求。另外提供一种角反射镜的制造方法。

Description

角反射镜及其制造方法

技术领域

本发明涉及航空航天技术领域，尤其涉及一种分体式高精度的角反射镜及其制造方法。

背景技术

角反射镜的主要功能为在紧凑的空间内将入射光线逆原方向反射回去。目前，常见的角反射镜(如图1所示)采用“透射+反射”的工作方式，其工作原理如图2所示，光线首先入射到角反射镜内部，在镜体内部先后经过两个相互垂直的反射面进行反射折转，最后沿逆入射方向返回。

使用“透射+反射”工作方式的角反射镜具有较大的局限性，主要体现在：

1)光线在镜体内部传输，存在不可避免的能量损失，造成光线透过效率低；

2)由于光线在镜体内部传播，这就要求角反射镜的材料一致性高、稳定性好，这对角反射镜的材料提出了很高的要求，增加了制造成本；

3)此种工作方式的角反射镜镜体内部和多个表面均参与光线传播过程，反射镜的支撑、定位和安装等难度大。

内角反射镜采用“全反射”的工作方式，其工作原理如附图4所示，入射光线直接照射到第一个反射面上，先后在相互垂直的两个反射面进行反射转折后，逆入射方向返回。

内角反射镜解决了“透射+反射”式角反射镜的光线透过效率低、对材料的要求高等问题，但其加工、检测难度大，特别是在两个反射面交汇处为内凹型结构，无法进行加工检测，难以实现高精度的光线逆反射。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种分体式高精度的角反射镜及其制造方法，解决现有技术存在的光线透过效率低、对原材料一致性要求高、加工检测难度大和制造成本高的问题。

一种角反射镜，其包括：

底座及安装于所述底座的至少两个镜体；

所述底座具有第一基准面，所述第一基准面设有第一定位结构部和第一安装结构部；

所述镜体具有反射面、与所述反射面呈45°夹角的第二基准面、及与所述反射面和所述第二基准面均垂直的第三基准面，所述至少两个镜体的反射面互相垂直，所述第二基准面设有第二定位结构部和第二安装结构部，所述第二定位结构部和所述第一定位结构部相互对应，并通过定位件实现定位，所述第二安装结构部和所述第一安装结构部相互对应，并通过紧固件实现紧固安装。

本发明一较佳实施方式中，所述反射面为所述镜体的一个外表面。本发明中，所述角反射镜的反射面均设置在镜体的外表面，可有效降低加工检测的难度。

本发明一较佳实施方式中，所述底座背离所述镜体的表面设有用于与外部件分别进行定位和安装的第三定位结构部和第三安装结构部。

本发明一较佳实施方式中，所述第一定位结构部为定位孔或定位销，所述第二定位结构部相应地为定位销或定位孔。进一步优选地，所述第一定位结构部为定位孔，所述第二定位结构部为定位孔。

本发明一较佳实施方式中，所述第一安装结构部为紧固通孔，所述第二安装结构部为紧固螺纹孔。

本发明一较佳实施方式中，所述镜体为导电材料。

本发明一较佳实施方式中，所述镜体为金属材料。

本发明一较佳实施方式中，所述镜体为复合材料。

本发明一较佳实施方式中，所述镜体为高体分铝基复合材料。

可知，本发明中，本发明的角反射镜选用的镜体的材料具有导电性，可实现大规模的电腐蚀加工，代替传统的铣磨加工，因此，不仅可以提高效率，节约成本，而且能大大提高加工过程的安全性，提高成品率。同时可知，镜体1的材料的选用范围由传统的光学玻璃扩展到了复合材料、金属材料。可以理解的是，本发明的角反射镜具有通用性，其他导电性能良好的复合材料和金属材料的镜体材料均可按此方法制成分体式高精度角反射镜。

本发明的角反射镜具有通用性，其他导电性能良好的复合材料和金属材料的镜体材料均可按此方法制成分体式高精度角反射镜。

同时，镜体的材料的选用范围由传统的光学玻璃扩展到了复合材料、金属材料。

一种角反射镜的制造方法，其包括如下步骤：

S101、在底座上加工第一定位结构部和第一安装结构部，在镜体原材料上加工第二定位结构部和第二安装结构部；

S103、配合所述第一定位结构部和所述第二定位结构部、所述第一安装结构部和所述第二安装结构部，配作相应的配合件；

S105、拆卸所述底座和所述镜体原材料，并切割分解所述镜体原材料，获得至少两个镜体；

S107、精加工所述镜体的反射面；

S109、通过所述配合件实现所述镜体和所述底座复位及安装。

相较于现有技术，本发明的有益效果为：本发明提供的角反射镜为采用“全反射”的工作方式，避免了传统角反射镜中光线在镜体内部的传播过程，可以有效提高光线透过效率，也降低了对镜体原材料一致性的要求。

采用预先在镜体原材料上进行销钉定位、然后将镜体原材料分解为分体式镜体分别加工、最后再通过预先加工好的定位销钉孔和定位销钉实现定位和复位的制造过程，将内角反射镜难以实现高精度加工、检测的内凹型表面结构变成了外凸型表面结构，大大降低了加工检测难度，保证了反射面的面形精度和形位公差等制造精度；定位部件实现了镜体与底座的高精度复位，避免了现有技术装调对准的过程，保证了反射面的定位精度，提高了加工效率。

镜体在加工的整个过程中具有统一的基准面，有效的保证了角反射镜的精度。

采用定位销钉和紧固螺钉实现镜体的定位和安装，与传统的光学玻璃角反射镜使用的卡槽、粘接胶等定位、安装方式相比，降低了难度的同时，有效的提高了角反射镜的稳定性。

本发明的角反射镜可用于航天和航空的光学遥感器、激光通信、地面精密检测设备等领域。

附图说明

图1为传统“透射+反射”工作方式的角反射镜；

图2为图1所示角反射镜的工作原理图；

图3为本发明一实施例提供的角反射镜示意图；

图4为图3所示角反射镜的工作原理图；

图5为图3所示角反射镜的主视图；

图6为图3所示角反射镜的仰视图；

图7为图3所示角反射镜的左视图；

图8为制造图3所示角反射镜的镜体原材料示意图；

图9为图8所示镜体原材料加工后的主视图；

图10为图8所示镜体原材料加工后的仰视图；

图11为图8所示镜体原材料加工后的主视图；

图12为图8所示镜体原材料加工后的俯视图；

图13为图8所示镜体原材料定位、安装后的主视图；

图14为图8所示镜体原材料定位、安装后的左视图；

图15为图8所示镜体原材料分解后的示意图；

图16为图8所示镜体原材料分解后得到的镜体的反射面经过高精度加工后的示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明提供一种分体式高精度的角反射镜及其制造方法，用于解决现有技术存在的光线透过效率低、对原材料一致性要求高、加工检测难度大和制造成本高的问题。

一种角反射镜，其包括：底座及安装于所述底座的至少两个镜体；所述底座具有第一基准面，所述第一基准面设有第一定位结构部和第一安装结构部；所述镜体具有反射面、与所述反射面呈45°夹角的第二基准面、及与所述反射面和所述第二基准面均垂直的第三基准面，所述至少两个镜体的反射面互相垂直，所述第二基准面设有第二定位结构部和第二安装结构部，所述第二定位结构部和所述第一定位结构部相互对应，并通过定位件实现定位，所述第二安装结构部和所述第一安装结构部相互对应，并通过紧固件实现紧固安装。

请一并参阅图3和图4，分别为本发明一实施例提供的角反射镜的结构示意图及工作原理图，所述角反射镜包括底座2及两个镜体1，所述底座2具有第一基准面16(如图12所示)，所述第一基准面16设有第一定位销孔12和第一紧固螺钉孔13(如图11所示)；所述镜体1具有反射面11、与所述反射面11呈45°夹角的第二基准面7(如图16所示)、及与所述反射面11和所述第二基准面7均垂直的第三基准面8(如图13所示)，所述两个镜体1的反射面11互相垂直(请一并参阅图7和图16)，所述第二基准面7设有第二定位销孔9和第二紧固螺钉孔10(如图10所示)，所述第二定位销孔9和所述第一定位销孔12相互对应，并通过定位销4实现定位，所述第二紧固螺钉孔10和所述第一紧固螺钉孔13相互对应，并通过紧固螺钉3实现紧固安装(如图5和图6所示)。

可以理解的是，本发明中，所述角反射镜为采用“全反射”的工作方式，避免了传统角反射镜中光线在镜体内部的传播过程，可以有效提高光线透过效率，也降低了对镜体1的原材料一致性的要求。

本实施例中，以两个镜体1为例进行说明，当然，可以理解的是，镜体1的数量并不局限于此，实际设计时，镜体1的数量可以根据所述角反射镜的尺寸、应用场景、加工、安装等各个因素，进行相应的选择设计，如三个、四个、五个、六个或其他。

本实施例中，所述反射面11为所述镜体1的一个外表面。具体地，所述角反射镜的反射面11均设置在镜体1的外表面，可有效降低加工检测的难度。

本实施例中，所述底座2背离所述镜体1的表面设有第三定位销孔15和第三紧固螺钉孔14(如图11所示)，由此，可便于将所述角反射镜与外部件(图未示)分别进行定位和安装。

本实施例中，以定位孔的方式作为第一定位结构部、第二定位结构部，以紧固螺钉孔的方式作为第一安装结构部、第二安装结构部，并以定位销4作为定位件，以紧固螺钉3作为紧固件，当然，可以理解的是，并不局限于此，所述第一定位结构部也可以直接设置为定位销，所述第二定位结构部则设置为定位销孔，只要能使所述底座2和所述镜体1之间有效地实现定位和紧固安装即可。

本实施例中，所述镜体1采用导电材料，具体地，所述镜体1采用金属材料。当然，并不局限于此，所述镜体1也可以采用复合材料，如采用高体分铝基复合材料。可知，角反射镜中的镜体1的材料具有导电性，可实现大规模的电腐蚀加工，代替传统的铣磨加工，因此，不仅可以提高效率，节约成本，而且能大大提高加工过程的安全性，提高成品率。

本发明另一实施例提供一种角反射镜的制造方法，其包括如下步骤：

S101、在底座上加工第一定位结构部和第一安装结构部，在镜体原材料上加工第二定位结构部和第二安装结构部。

具体地，请一并参阅图8至图16，在镜体原材料5内加工出工艺槽6、第二定位销孔9和第二紧固螺钉孔10，精密加工第二基准面7和第三基准面8；在底座2上加工出与镜体1连接的第一定位销孔12和第一紧固螺钉孔13，加工出与外部连接的第三紧固螺钉孔14和第三定位销钉孔15，精密加工底座2与镜体1之间的连接面16(即第一基准面16)、及底座2与外部接口之间的连接面17。

S103、配合所述第一定位结构部和所述第二定位结构部、所述第一安装结构部和所述第二安装结构部，配作相应的配合件。

具体地，通过镜体原材料与底座2之间的第二定位销孔9、第一定位销孔12以及定位销钉实现镜体原材料与底座2的定位，利用第二紧固螺钉孔10、第一紧固螺钉孔13安装紧固螺钉3；配作镜体原材料与底座2之间的定位销钉4，进一步提高定位精度。

S105、拆卸所述底座和所述镜体原材料，并切割分解所述镜体原材料，获得至少两个镜体。

具体地，将定位销钉和紧固螺钉3拆除，卸下镜体原材料5；通过镜体原材料制备阶段加工形成的工艺槽6，采用高精度慢走丝线切割技术实现镜体原材料的分解，获得两个镜体1。

S107、精加工所述镜体的反射面。

具体地，精加工反射面11，待面形精度和形位公差满足要求后进行精细化处理。精细化处理可根据使用需求选择具体的工艺，例如镀膜工艺等，具体地可以为在反射面镀相应的反射膜系等操作。

S109、通过所述配合件实现所述镜体和所述底座复位及安装。

具体地，通过步骤S101和步骤S103中加工的定位销钉4实现分体式镜体的高精度定位，并通过紧固螺钉3实现分体式镜体的安装。

相较于现有技术，本发明的有益效果为：本发明提供的角反射镜为采用“全反射”的工作方式，避免了传统角反射镜中光线在镜体内部的传播过程，可以有效提高光线透过效率，也降低了对镜体原材料一致性的要求。

采用定位销钉和紧固螺钉实现镜体的定位和安装，与传统的光学玻璃角反射镜使用的卡槽、粘接胶等定位、安装方式相比，降低了难度的同时，有效的提高了角反射镜的稳定性。

本发明的角反射镜可用于航天和航空的光学遥感器、激光通信、地面精密检测设备等领域。

本发明提供的角反射镜的制造方法中，采用预先在镜体原材料上进行销钉定位、然后将镜体原材料分解为分体式镜体分别加工、最后再通过预先加工好的定位销钉孔实现定位和复位的制造过程，将内角反射镜难以实现高精度加工、检测的内凹型表面结构变成了外凸型表面结构，大大降低了加工检测难度，保证了反射面的面形精度和形位公差等制造精度；定位部件实现了镜体与底座的高精度复位，避免了现有技术装调对准的过程，保证了反射面的定位精度，提高了加工效率。

同时，镜体1在加工的整个过程中具有统一的基准面，有效的保证了角反射镜的精度。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种角反射镜，其特征在于，包括：

底座及安装于所述底座的至少两个镜体；

所述底座具有第一基准面，所述第一基准面设有第一定位结构部和第一安装结构部；

所述镜体具有反射面、与所述反射面呈45°夹角的第二基准面、及与所述反射面和所述第二基准面均垂直的第三基准面，所述至少两个镜体的反射面互相垂直，所述第二基准面设有第二定位结构部和第二安装结构部，所述第二定位结构部和所述第一定位结构部相互对应，并通过定位件实现定位，所述第二安装结构部和所述第一安装结构部相互对应，并通过紧固件实现紧固安装；

所述第一定位部、所述第一安装部、所述第二定位部、所述第二安装部在镜体原材料与所述底座定位后预先加工成形，所述镜体通过所述镜体原材料分解后高精度加工而成。

2.如权利要求1所述的角反射镜，其特征在于，所述反射面为所述镜体的一个外表面。

3.如权利要求1所述的角反射镜，其特征在于，所述底座背离所述镜体的表面设有用于与外部件分别进行定位和安装的第三定位结构部和第三安装结构部。

4.如权利要求1所述的角反射镜，其特征在于，所述第一定位结构部为定位孔或定位销，所述第二定位结构部相应地为定位销或定位孔。

5.如权利要求1所述的角反射镜，其特征在于，所述第一安装结构部为紧固通孔，所述第二安装结构部为紧固螺纹孔。

6.如权利要求1所述的角反射镜，其特征在于，所述镜体为导电材料。

7.如权利要求1所述的角反射镜，其特征在于，所述镜体为金属材料。

8.如权利要求1所述的角反射镜，其特征在于，所述镜体为复合材料。

9.如权利要求1所述的角反射镜，其特征在于，所述镜体为高体分铝基复合材料。

10.一种角反射镜的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

S101、在底座上加工第一定位结构部和第一安装结构部，在镜体原材料上加工第二定位结构部和第二安装结构部；

S103、配合所述第一定位结构部和所述第二定位结构部、所述第一安装结构部和所述第二安装结构部，配作相应的配合件；

S105、拆卸所述底座和所述镜体原材料，并切割分解所述镜体原材料，获得至少两个镜体；

S107、精加工所述镜体的反射面；

S109、通过所述配合件实现所述镜体和所述底座复位及安装。

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