CN111426448B - 一种光学组件性能测试平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光学组件性能测试平台。该平台包括上壳体、底板以及下壳体；上壳体和下壳体密封扣合为一个密封舱体；下壳体内设有至少三条横梁，每根横梁上均设有至少三个柱状凸起，所有柱状凸起构成用于承载底板的支撑体；底板上放置多个光学测试设备；上壳体的前端面设有光通道接口，所述光通道接口通过软管与外部环境试验模拟装置对接，上壳体的后端面为密封面；上壳体的后端侧面设有光学输出窗口。该测试平台测试精度高、结构简单，易于密封，对于一些小型设备或没有地面条件的环境也同样具有适用性。

Description

一种光学组件性能测试平台

技术领域

本发明属于光学检测领域，尤其涉及一种光学组件性能测试平台。

技术背景

我国航天事业蓬勃发展，其中激光通信技术、光学成像技术等光学领域学科技术也被广泛应用于航天器上。在航天器发射前，所有光学组件均需通过太空环境模拟的严苛试验要求，在环境模拟试验同时，还需检测光学组件光学性能参数值，以保证其在所要求环境中参数误差在允许范围。这一过程需要用到光学测试设备，现有的光学测试设备分为在太空环境模拟设备舱内放置和舱外放置两种形式。

对于太空环境模拟设备舱内放置光学测试设备的方式，除非自身不受任何压力变化干扰、外形尺寸较小或光学原件单一，不存在光学测试设备之间因压力变化造成相互位置变化而影响光学性能，否则多个光学测试设备均需通过穿舱结构穿出环境试验模拟装置的舱外并固定在地面铺设的气浮平台上进行测试，该测试平台结构复杂，密封难度大、且造价高昂，并且必须配备地面设施，而对于一些小型设备或没有地面条件的环境适用性差。

对于太空环境模拟设备舱外放置光学测试设备的方式，需要通过太空环境模拟试验设备自带的光学窗口进行测量，这样就在光学系统中引入光学窗口这一影响因素。光学窗口受本身波长、透过率、平面度等因素限制，又受舱体压力、舱内温度变化等多重外因影响造成参数变化，且往往由于光学窗口在空间环境试验模拟设备舱内的被测产品与舱外光学测试设备组成的测试光路上所处的位置，导致整个光学测试系统变量不唯一，使测试结果精度差。

发明内容

为了解决背景技术提出现有舱内放置的光学测试设备对光学组件进行测试的方式存在测试平台结构复杂，密封难度大、造价高昂、环境适用性差的问题，以及舱外放置的光学测试设备对光学组件进行测试的方式，由于引入光学窗口这一影响因素，导致测试结果准确性差的问题，本发明提供了一种光学组件性能测试平台。

本发明的具体技术方案是：

本发明提供了一种光学组件性能测试平台，包括上壳体、底板以及下壳体；

上壳体和下壳体密封扣合为一个密封舱体；

下壳体内设有至少三条横梁，每根横梁上均设有至少三个柱状凸起，所有柱状凸起构成用于承载底板的支撑体；底板上放置多个光学测试设备；

上壳体的前端面设有光通道接口，所述光通道接口通过软管与外部环境试验模拟装置对接，上壳体的后端面为密封面；上壳体的后端侧面设有光学输出窗口。

进一步地，上述测试平台还包括用于固定底板的侧顶机构；侧顶机构设置在下壳体上，且前、后、左、右方向至少设置一个；侧顶机构包括固定座、外壳、芯体以及滚珠；固定座固定安装在下壳体上，外壳与固定座螺纹连接，外壳的内部设有芯体，滚珠嵌装于外壳上，其一部分与芯体接触，另一部分外露出外壳。

进一步地，上述滚珠外露出外壳的部分前端为平面。

进一步地，上述下壳体内壁边缘设有多个导向块，所述导向块呈楔形。

进一步地，上述下壳体底部呈圆弧状，且底部内表面设置有多个圆弧筋板；所述上壳体顶部呈圆弧状。

进一步地，上述上壳体的外表面从前之后设置有多条加强筋板，上壳体内表面为光滑表面。

进一步地，上述上壳体的侧面设有辅助抽真空法兰接口。

进一步地，上述光通道接口与外部环境试验模拟装置的对接口之间、上壳体与下壳体之间、辅助抽真空法兰接口与外部抽真空设备的对接口之间均设有密封圈。

进一步地，上述测试平台还包括与所述下壳体固定连接的支撑框架。

进一步地，上述支撑框架下方设置有自锁滚轮，所述支撑框架下方设有多个调平机构；所述上壳体和下壳体上均设有吊耳。

本发明的优点在于：

1、本发明采用将光学测试设备采用单独的密封舱体放置，密封舱体通过其上设置的光通道接口和软管作为光学通道、抽真空通道并与外部环境试验模拟装置连通，避免传统舱外方式由于光学窗口存在而影响测试精度的问题，同时光学测试设备通过独立的密封舱体放置，相比传统舱内放置方式，本发明的测试平台结构简单，易于密封，对于一些小型设备或没有地面条件的环境也同样具有适用性。

2、本发明中上、下壳体之间扣合安装，并镶嵌密封件使得形成的密封舱体具有较强的密封性能，同时下壳体上至少采用9个柱状凸起作为点布局式的支撑体，使光学底板落在该支撑体上，用点网组面代替整张平面，减轻重量并防止面面接触传递弯曲形变。

3、本发明采用多个侧顶机构对底板进行固定，避免了直接采用螺纹连接而导致光学底板出现安装变形的问题，同时滚珠嵌装与外壳端部内，且可在内360°旋转，从而规避因推力方向不正带来形变问题。

4、本发明在下壳体上设有多个呈楔形的导向块，有利于吊装时上壳体与下壳体紧密的扣合在一起，为密封舱体的整体密封性能提供了辅助作用。

5、本发明的下壳体底部呈圆弧状，上壳体顶部呈圆弧状，且下壳体内表面设置有多个圆弧筋板，使得该密封舱体的在真空度变化的情况下自身刚度对舱体变形传递而来的变形量有足够抵抗作用。

6、本发明采用具有自锁滚轮和调平机构的支撑框架，使得该测试平台能够随意移动，并且适用于各种平面度的测试场地要求。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图。

图2为去掉支撑框架后本发明的爆炸示意图。

图3为底板与下壳体装配后的结构示意图。

图4为侧顶机构与底板配合结构示意图。

附图标记如下：

1-密封舱体、2-上壳体、3-下壳体、4-光通道接口、5-光学输出窗口、6-底板、7-横梁、8-柱状凸起、9-侧顶机构、10-固定座、11-外壳、12-芯体、13-滚珠、14-导向块、15-加强筋板、16-圆弧筋板、17-辅助抽真空法兰接口、18-支撑框架、19-自锁滚轮、20-调平机构、21-吊耳。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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有没做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供了一种光学组件性能测试平台的具体实施结构，如图1河图2所示，突破了舱内放置设备和舱外放置设备的限制，可将多个光学测试设备固定在密封舱体(密封舱体的尺寸为2240mm×980mm×990mm)内部的底板上，密封舱体1与外部环境试验模拟装置密封对接，密封舱体可由但不限于由上壳体2、下壳体3扣合密封构成，其构成体积取决于光学系统(光学系统由多个光学测试设备所构成)包络尺寸及外部环境试验模拟装置的真空能力，密封舱体1在吊装及太空模拟试验前后因外力及气压变化造成变形量传递给底板变形量小于设备内置光学系统位置误差要求。底板精度要求符合内置光学系统调试安装精度要求，其自身刚度对密封舱体变形传递而来的变形量有足够抵抗作用。

上壳体2的前端面设有光通道接口4，密封舱体1通过光通道接口4以及软管(图中未示出)与外部环境试验模拟装置密封对接(该光通道接口4和软管不仅作为光通道，同时还作为密封舱体1的抽真空主通道，避免了现有舱外放置方式进行测试时，由于光学窗口变形所带来的影响)，上壳体2的后端面为密封面；上壳体2的后端侧面设有光学输出窗口5，该光学输出窗口5尺寸较小，用于将光学测试设备接收的测试光信号输出至外部信号接收设备。外部环境试验模拟装置的待测试产品的光束通过光通道接口4进入密封舱体1内，并通过光学测试设备测试后再经光学输出窗口5将测试光信号输出至外部信号接收设备。

下壳体3内有支撑体用来放置底板6，具体结构为：下壳体3内设有至少三条横梁7(本实施例中为3根)，每根横梁7上均设有至少三个柱状凸起8(本实施例中为3个)，所有柱状凸起8构成用于承载底板的支撑体(即9个柱状凸起构成了“9点支撑体”，底板6落在9点支撑体上，用点网组面代替整张平面，减轻重量并防止面面接触传递弯曲形变)；底板6上放置多个光学测试设备；

优选地，底板6托放在支撑体上，且由特殊固定方式固定在密封舱体内，具体为侧顶机构9；侧顶机构9设置在下壳体上，且前、后、左、右方向至少设置一个；如图3和图4所示，侧顶机构9包括固定座10、外壳11、芯体12以及滚珠13；固定座10固定安装在下壳体3上，外壳11与固定座10螺纹连接，外壳11的内部设有芯体12，滚珠13嵌装于外壳11上，其一部分与芯体12接触，另一部分外露出外壳11。这种固定方式避免了直接采用螺纹连接而导致光学底板出现安装变形的问题，同时滚珠嵌装与外壳端部内，且可在内360°旋转，从而规避因推力方向不正带来形变问题，本实施例中，为了使侧顶机构顶紧效果更佳，滚珠外露出外壳的部分前端为平面，即滚珠与底板侧面为面面接触。

优选地，由于密封舱体1体积较大，需要采用吊装的方式将上壳体2与下壳体3紧密的扣合在一起，本实施例中下壳体3上设有多个呈楔形的导向块14，分别布局在下壳体3的前、后、左、右，为上壳体2下落时提供导向作用，为装配完成密封舱体的整体密封性能提供了辅助作用。

优选地，由于密封舱体1的体积较大，为了使其具有较强刚度从而满足使用要求，本实施例中上壳体2顶部呈圆弧状，上壳体2的外表面从前之后设置有多条加强筋板15，上壳体2内表面为光滑表面，上壳体2的结构目的是既要确保上壳体的强度，同时上壳体2内表面为光滑表面也要避免光路通过光学测试设备时不受干扰；下壳体3底部呈圆弧状，且底部内表面设置有多个圆弧筋板16；密封舱体1整体呈类圆柱形的设计相较其他形状刚性更强，上、下壳体的加强筋设计也进一步提高了密封舱体的整体刚度。

优选地，为了确保密封舱体1内的真空度能够随时调整，上壳体2的侧面设有辅助抽真空法兰接口17。

优选地，为了方便整个密封舱体1移动、装配，该平台还设有与下壳体3固定连接的支撑框架18。支撑框架18下方设置有自锁滚轮19和多个调平机构20；上壳体2和下壳体3上均设有吊耳21。

本发明的平台的设计过程如下：

1、根据密封舱体内置的光学测试设备可允许误差限定数值，计算出密封舱体内置底板能够允许的最大变形量，由底板允许最大变形量计算密封舱体的上、下壳体允许变形量，其中计算参数包含底板自身硬度。

2、根据密封舱体内置的光学测试设备需要的包络尺寸和真空能力计算出密封舱体的容积，由容积和刚性结构设计经验初步确定密封舱体形状及密封舱体内支撑体的结构形式。

3、在建模计算基础上，针对缺陷优化设计，再计算再优化，直到取得理想设计计算结果。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种光学组件性能测试平台，其特征在于：包括上壳体、底板以及下壳体以及用于固定底板的侧顶机构

上壳体和下壳体密封扣合为一个密封舱体；

下壳体内设有至少三条横梁，每根横梁上均设有至少三个柱状凸起，所有柱状凸起构成用于承载底板的支撑体；底板上放置多个光学测试设备；

上壳体的前端面设有光通道接口，所述光通道接口通过软管与外部环境试验模拟装置对接，上壳体的后端面为密封面；上壳体的后端侧面设有光学输出窗口；

侧顶机构设置在下壳体上，且前、后、左、右方向至少设置一个；侧顶机构包括固定座、外壳、芯体以及滚珠；固定座固定安装在下壳体上，外壳与固定座螺纹连接，外壳的内部设有芯体，滚珠嵌装于外壳上，其一部分与芯体接触，另一部分外露出外壳；

所述下壳体的内边缘上设有多个呈楔形的导向块，分别布局在下壳体的前、后、左、右为上壳体下落时提供导向作用。

2.根据权利要求1所述的光学组件性能测试平台，其特征在于：所述滚珠外露出外壳的部分前端为平面。

3.根据权利要求1或2所述的光学组件性能测试平台，其特征在于：所述下壳体底部呈圆弧状，且底部内表面设置有多个圆弧筋板；所述上壳体顶部呈圆弧状。

4.根据权利要求3所述的光学组件性能测试平台，其特征在于：所述上壳体的外表面从前之后设置有多条加强筋板，上壳体内表面为光滑表面。

5.根据权利要求4所述的光学组件性能测试平台，其特征在于：所述上壳体的侧面设有辅助抽真空法兰接口。

6.根据权利要求5所述的光学组件性能测试平台，其特征在于：所述光通道接口与外部环境试验模拟装置的对接口之间、上壳体与下壳体之间、辅助抽真空法兰接口与外部抽真空设备的对接口之间均设有密封圈。

7.根据权利要求6所述的光学组件性能测试平台，其特征在于：还包括与所述下壳体固定连接的支撑框架。

8.根据权利要求7所述的光学组件性能测试平台，其特征在于：所述支撑框架下方设置有自锁滚轮，所述支撑框架下方设有多个调平机构；所述上壳体和下壳体上均设有吊耳。

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