CN112924144B - 一种变口径反射镜高精度检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种变口径反射镜高精度检测装置，主要包括主体框架组件，反射镜安装组件、旋转组件、伸缩组件和精密微调组件五部分，所述主体框架组件的下部连接着反射镜安装组件，上部连接着伸缩组件，侧面连接着旋转组件；所述伸缩组件上部安装着精密微调组件；所述精密微调组件用于连接检测装置，并可实现多自由度的精密调整。本发明可以实现不同尺寸反射镜、多个俯仰角度的精密检测。

Description

一种变口径反射镜高精度检测装置

技术领域

本发明涉及光学仪器技术领域，尤其涉及一种变口径反射镜高精度检测装置。

背景技术

在空间探测、天文观测中，为了提升观测质量，提高分辨率，需要增大光学探测设备的口径，口径的增大，导致反射镜的面型检测成为难题。很多光学仪器需要设置在反射镜的光学焦点处。而且伴随着口径的增大，反射镜本身受到重力影响特别严重，仅仅检测反射镜光轴竖直状态，并不能代表整个反射镜已经在所有俯仰角度下都实现了较好的面型。如果为了某尺寸的反射镜单独设计一个光学检测装置，如果口径出现改变，反射镜焦点沿轴向前后移动等等的情况，就需要重新设计检测装置，造价十分昂贵。光学检测仪器需要精密调整，才能检测出较好的面型。针对以上种种问题，有必要设计一种可以适应不同尺寸的被测反射镜、可以自由旋转检测不同俯仰角度的反射镜状态、反射镜焦点可能出现轴向大尺寸移动和能实现高精度调整的检测装置。

现有的光学检测仪器具有以下特点：可以针对某种固定尺寸、固定焦点位置的反射镜实现面型检测，当尺寸出现变化以后，设计的检测仪器无法适应新的需求，只能进行设备改造或者重新设计，造价昂贵；通常只能适用于某种观测角度，比如光轴竖直状态或者光轴水平状态，检测出这种特殊俯仰角度条件下，反射镜的面型精度，无法适应任意空间俯仰角度条件下面型的检测工作；反射镜的焦点需要和检测仪器对准，对准的精度较高，而且需要多个自由度的精确调整，如果对准误差较大可能导致观测结果不准确。因此，需要设计一种能适应各种口径、焦点位置需要大尺寸调整、能适应各种俯仰角度条件的检测以及能实现各个自由度精确调整的光学检测仪器以实现上述工况要求。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种变口径反射镜高精度检测装置。可实现高精度检测工作。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种变口径反射镜高精度检测装置，包括主体框架组件(3)，主体框架组件(3)的下部设置反射镜安装组件(2)，所述反射镜安装组件上设置镜室连接(2.1)，所述镜室连接(2.1)上部与主体框架组件(3)相连，所述镜室连接(2.1)下部与镜室框架(2.2)相连，所述镜室连接(2.1)由若干组可拆卸的连接方块(2.1.1)组成，通过选择方块数量实现镜室框架(2.2)与主体框架组件(3)之间的距离。

其中，所述主体框架组件(3)包括四组对称设置伸缩组件，所述伸缩组件(4)下端固定连接镜室连接，上端连接精密微调组件(5)。

其中，所述伸缩组件(4)包含伸缩筒(4.1)和伸缩棒(4.2)，所述伸缩棒(4.2)可以在伸缩筒(4.1)中轴向运动。

其中，所述精密微调组件(5)包含连接板(5.1)、轴向调整组件(5.2)、倾斜调整组件(5.3)、径向调整组件(5.4)、过渡板(5.5)、承载板；所述过渡板(5－5)和光学检测仪器(6)相连；所述连接板(5.1)底部设置导槽(5.6)，所述伸缩棒(4.2)上部安装在所述导槽中，所述承载板依次通过所述倾斜调整组件(5.3)、轴向调整组件(5.2)与所述连接板(5.1)连接，所述过渡板(5.5)通过径向调整组件(5.4)与所述承载板连接。

其中，所述轴向调整组件(5.2)包含“工”字形的滑套、3组120°圆周均布的压缩弹簧(5.2.1)、调整螺杆(5.2.2)，所述滑套滑动设置于所述连接板中部的光孔中，所述压缩弹簧(5.2.1)设置在连接板(5.1)与所述滑套上沿之间，所述轴向调整螺杆(5.2.2)设置在所述滑套的下沿与所述连接板(5.1)之间，借助于压缩弹簧(5.2.1)和轴向调整螺杆(5.2.2)实现轴向调整组件(5.2)相对连接板(5.1)的上下调整。

其中，所述倾斜调整组件(5.3)包含3组120°圆周分布的倾斜调整螺杆(5.3.1)，所述倾斜调整螺杆(5.3.1)可以调整倾斜调整组件(5.3)和所述承载板之间距离。

其中，所述径向调整组件(5.4)设置在所述承载板上部，所述过渡板(5.5)设置在径向调整组件(5.4)中心，所述径向调整组件(5.4)包含4组90°圆周均布的径向调整螺杆(5.4.1)，所述径向调整螺杆(5.4.1)用于实现调节所述过渡板(5.5)和所述承载板之间的径向位置。

其中，还包括旋转组件，所述旋转组件(1)包含旋转框架(1.1)和两侧对称分布的旋转轴(1.2)，所述两组旋转轴(1.2)设置在主体框架组件(3)中心轴上，并对称分布在主体框架组件(3)两侧，所述旋转轴(1.2)可以实现相对于所述旋转框架(1.1)的自由转动。

其中，还包括镜室组件(2)，所述镜室组件(2)设置在所述主体框架组件(3)底部，所述镜室组件(2)包括镜室框架(2.2)、所述镜室连接(2.1)、轴向支撑(2.3)、径向支撑(2.4)和防护支撑(2.5)，所述镜室连接(2.1)共4组，90°圆周均布在镜室框架(2.2)上部，所述轴向支撑(2.3)、径向支撑(2.4)和防护支撑(2.5)安装在镜室框架(2.2)内部，被检测的反射镜(7)安装在镜室组件(2)中心，所述轴向支撑(2.3)圆周均布在所述反射镜(7)底部，所述径向支撑(2.4)圆周均布在所述反射镜(7)外圆周，所述防护支撑(2.5)圆周均布在所述反射镜(7)外圆周。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：本发明所述的镜室组件，利用多组圆周均布的轴向支撑、径向支撑和防护支撑，实现在俯仰角度变化过程中，被检测反射镜收到多个支撑点的支撑，支撑力均匀分散，位置可靠稳定，避免了局部应力过大导致的应力集中对反射镜造成局部破坏，以及俯仰调整时出现下滑、倾倒等危险工况，保证了检测过程的安全性和可靠性。借助于伸缩组件的伸缩结构，可以实现大尺寸的光学检测仪器和反射镜镜面之间的相对位置调整，大大提高了检测的适应性，可以实现不同尺寸、焦点位置存在较大公差内各种反射镜的光学检测工作，极大的提高了检测的适应性和经济型。

本发明所述变口径反射镜高精度检测装置，借助于旋转组件，可以实现被检测反射镜180°的空间旋转，检测所有俯仰状态下光学特性，具有极大的设计优势。设计的精密微调组件，可以实现光学检测仪器三个自由度的平移，两个自由度的旋转的高精度调整，可以保证光学检测仪器和被检测反射镜的焦点以及光轴充分对准以消除二者之间的位置误差引起的光学检测误差。本发明结构可靠，功能性强大，适应性广泛，可以实现各种尺寸反射镜的检测工作。

附图说明

图1是本发明实施例提供的变口径反射镜高精度检测装置整体结构示意图之一(侧视图)；

图2是本发明实施例提供的变口径反射镜高精度检测装置整体结构示意图之二(俯视图)；

图3是本发明实施例提供的变口径反射镜高精度检测装置整体结构示意图之三(伸缩组件缩短后)；

图4是本发明实施例提供的变口径反射镜高精度检测装置结构示意图之四(任意俯仰角度)；

图5是本发明实施例提供的变口径反射镜高精度检测装置中旋转组件结构示意图之一(侧视图)；

图6是本发明实施例提供的变口径反射镜高精度检测装置中旋转组件结构示意图之二(俯视图)；

图7是本发明实施例提供的变口径反射镜高精度检测装置中镜室组件结构示意图之一(侧视图)；

图8是本发明实施例提供的变口径反射镜高精度检测装置中镜室组件结构示意图之二(俯视图)；

图9是本发明实施例提供的变口径反射镜高精度检测装置中伸缩组件结构示意图之一(侧视图)；

图10是本发明实施例提供的变口径反射镜高精度检测装置中伸缩组件结构示意图之二(俯视图)；

图11是本发明实施例提供的变口径反射镜高精度检测装置中精密微调组件结构示意图之一(侧视图)；

图12是本发明实施例提供的变口径反射镜高精度检测装置中精密微调组件结构示意图之二(俯视图)；

图13是是本发明实施例提供的变口径反射镜高精度检测装置中径向调整组件结构示意图；

其中，图中各附图标记为：

1、旋转组件；2、反射镜安装组件；3、主体框架组件；4、伸缩组件；5、精密微调组件；6、光学检测仪器；1.1、旋转框架；1.2、旋转轴；2.1、镜室连接；2.2.1、连接方块；2.2、镜室框架；2.3、轴向支撑；2.4、径向支撑；2.5、防护支撑；4.1、伸缩筒；4.2、伸缩棒；5.1、连接板；5.2、轴向调整组件；5.2.1、压缩弹簧；5.2.2、轴向调整螺杆；5.3、倾斜调整组件；5.3.1、倾斜调整螺杆；5.4、径向调整组件；5.4.1、径向调整螺杆；5.4.2、径向调整板；5.5、过渡板；5.6、导槽；

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

结合图1，本发明实施例提供的一种变口径反射镜高精度检测装置，包括主体框架组件3，主体框架组件的下部设置反射镜安装组件2，所述反射镜安装组件上设置镜室连接2.1，镜室连接上部与主体框架组件相连，镜室连接下部与镜室框架相连，镜室连接由几组可拆卸的连接方块2.1.1组成，通过选择方块数量实现镜室框架与主体框架组件之间的距离。连接方块2.1.1内部开矩形方槽，每个连接方块的上下各开光孔，连接方块之间通过插入螺杆，底部固定螺母实现连接。本发明要实现任意俯仰角度下反射镜的光学检测，因此，需要进行重心的调整。连接方块的数量选择决定了旋转轴下部的重心相对于旋转轴的力臂长度。当重心需要向远离旋转轴调整时增加调整方块数量，反之则相反。

结合图1、图2、图3、图9和图10，所述主体框架组件3上部90°圆周均布设置4组伸缩组件4，所述伸缩组件包含伸缩筒4.1和伸缩棒4.2，所述伸缩棒可以在伸缩筒中轴向运动。当针对不同尺寸、不同焦点位置的反射镜检测时，反射镜的焦点可能出现较大尺寸的前后移动，因此，有必要通过伸缩组件的伸缩功能，调整光学检测仪器6相对于被测反射镜之间的相对距离。精密微调组件5安装在伸缩组件上部，包含连接板5.1、轴向调整组件5.2、倾斜调整组件5.3、径向调整组件5.4、过渡板5.5、导槽5.6、承载板。所述连接板底部设置导槽，过渡板5.5和光学检测仪器6相连。过渡板5.5上开有四个圆周对称长条形方槽，通过螺钉将光学检测仪器固定到过渡板5.5上。

轴向调整组件5.2设置在连接板中心，轴向调整组件可以实现相对连接板上下调整。连接板5.1中间是光滑的圆孔，轴向调整组件5.2中的呈工字形的滑套和5.1内孔配合的轴，二者采用基孔制配合，伸长轴向调整螺杆5.2.2，借助于头部的圆球将轴向调整组件顶开远离连接板5.1实现向下的调整；反向缩短轴向调整螺杆5.2.2时，上部的压缩弹簧5.2.1中的包含着预紧力将轴向调整组件5.2顶回原位置，实现连接板5.1向上的调整。

所述4组伸缩棒可以同时在伸缩筒中轴向运动时，所述4组伸缩棒顶部在导槽5.6底部中径向移动。伸缩棒顶部设计成光滑的光轴，导槽5.6底部设计成与之相配合的方形槽，轴头可以在方形槽中自由滑动。在进行径向移动时，四个伸缩棒的轴头同时沿径向向中心或者外圆滑动。借此带动安装在伸缩组件顶部的精密微调组件5和连接在其顶部的光学检测仪器6，实现高低运动。

结合图4、图5和图6，所述旋转组件1设置在主体框架组件3两侧。包含旋转框架1.1和两侧对称分布的旋转轴1.2。所述主体框架组件3、反射镜安装组件2、伸缩组件4、精密微调组件5、被测反射镜1和光学检测仪器7可以实现围绕旋转轴1.2中心轴的自由旋转，旋转框架1.1固定在地面不动。借助于旋转组件可以实现180°空间旋转。利用本设计，可以实现将整个主体框架组件、反射镜安装组件、伸缩组件、精密微调组件和光学检测仪器作为一个整体，绕旋转组件自由转动。首先将上述所有组件系统进行重心的调整，将系统的重心调整到旋转组件的中心轴上，防止过大的倾覆力矩给被测反射镜带来危险。可以实现对任意空间俯仰角度条件下被测反射镜的光学检测工作。

结合图7和图8，所述镜室组件2设置在主体框架组件3底部，镜室组件包括镜室框架2.2、镜室连接2.1、轴向支撑2.3、径向支撑2.4和防护支撑2.5。镜室连接共4组，90°圆周均布在镜室框架上部。

被检测的反射镜7安装在镜室组件中心。轴向支撑圆周均布在所述反射镜底部，径向支撑圆周均布在所述反射镜外圆周，所述防护支撑圆周均布在所述反射镜外圆周。利用多组圆周均布的轴向支撑、径向支撑和防护支撑，实现在俯仰角度变化过程中，被检测反射镜收到多个支撑点的支撑，支撑力均匀分散，位置可靠稳定，避免了局部应力过大导致的应力集中对反射镜造成局部破坏，以及俯仰调整时出现下滑、倾倒等危险工况，保证了检测过程的安全性和可靠性。

上述过程中，首先安装轴向支撑，通过底部螺纹孔实现轴向支撑的安装和定位。当轴向支撑安装完成后，借助于起吊装置将反射镜吊起并放置在轴向支撑上，同时需要实现二者之间的径向定位。接下来进行径向支撑的安装，将沿圆周均布的径向支撑成对安装在反射镜外圆周，借助于底部螺钉实现和镜室框架2.2的约束和固定。最后再安装防护支撑2.5。调整防护支撑和反射镜之间的距离，使二者间存在一定间隙，放置防护组件对反射镜检测出现干扰。最后将防护支撑固定在镜室框架上，整个反射镜安装完毕。

结合图11、图12，所述轴向调整组件5.2包含3组120°圆周均布的压缩弹簧5.2.1，压缩弹簧设置在连接板5.1上部与滑套上沿之间，所述轴向调整组件5.2包含轴向调整螺杆5.2.2，所述轴向调整螺杆设置在连接板底部与滑套下沿之间。借助于压缩弹簧和轴向调整螺杆实现轴向调整组件相对连接板的上下调整。所述倾斜调整组件5.3设置在轴向调整组件上部，倾斜调整组件包含3组120°圆周分布的倾斜调整螺杆5.3.1，所述倾斜调整螺杆可以调整承载板和轴向调整组件之间距离，2组倾斜调整螺杆不动而调整第3组斜调整螺杆可以实现倾斜调整组件和轴向调整组件之间的空间夹角。径向调整组件5.4设置在倾斜调整组件上部，所述过渡板5.5设置在径向调整组件中心。所述径向调整组件包含4组90°圆周均布的径向调整螺杆5.4.1，借助于径向调整螺杆可以实现过渡板和倾斜调整组件之间的径向位置。径向调整组件具体调整过程如下：径向调整螺杆5.4.1杆上开有螺纹，和径向调整板5.4.2上的螺纹是可以配合的，螺杆底部有槽插入工具后可以实现调整。借助于上述螺纹，径向调整螺杆可以在径向调整板上进行前后移动。径向调整螺杆头部安装有光球，用于径向调整过程减小摩擦力，保证调整过程更加顺畅。精密微调组件可以实现五个自由度的任意调整，保证了光学检测仪器可以实现和反射镜的精确对准要求，避免引入额外的位置装调误差干扰检测精度。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种变口径反射镜高精度检测装置，其特征在于，包括主体框架组件（3），主体框架组件（3）的下部设置反射镜安装组件（2），所述反射镜安装组件上设置镜室连接（2.1），所述镜室连接（2.1）上部与主体框架组件（3）相连，所述镜室连接（2.1）下部与镜室框架（2.2）相连，所述镜室连接（2.1）由若干组可拆卸的连接方块（2.1.1）组成，通过选择方块数量实现镜室框架（2.2）与主体框架组件（3）之间的距离，所述主体框架组件（3）包括四组对称设置伸缩组件，所述伸缩组件（4）下端固定连接镜室连接，上端连接精密微调组件（5），所述精密微调组件（5）包含连接板（5.1）、轴向调整组件（5.2）、倾斜调整组件（5.3）、径向调整组件（5.4）、过渡板（5.5）、承载板；所述过渡板（5. 5）和光学检测仪器（6）相连; 所述连接板（5.1）底部设置导槽（5.6），伸缩棒（4.2）上部安装在所述导槽中，所述承载板依次通过所述倾斜调整组件（5.3）、轴向调整组件（5.2）与所述连接板（5.1）连接，所述过渡板（5.5）通过径向调整组件（5.4）与所述承载板连接。

2.根据权利要求1所述的变口径反射镜高精度检测装置，其特征在于，所述伸缩组件（4）包含伸缩筒（4.1）和伸缩棒（4.2），所述伸缩棒（4.2）可以在伸缩筒（4.1）中轴向运动。

3.根据权利要求2所述的变口径反射镜高精度检测装置，其特征在于，所述轴向调整组件（5.2）包含“工”字形的滑套、3组120°圆周均布的压缩弹簧（5.2.1）、轴向调整螺杆（5.2.2），所述滑套滑动设置于所述连接板中部的光孔中，所述压缩弹簧（5.2.1）设置在连接板（5.1）与所述滑套上沿之间，所述轴向调整螺杆（5.2.2）设置在所述滑套的下沿与所述连接板（5.1）之间，借助于压缩弹簧（5.2.1）和轴向调整螺杆（5.2.2）实现轴向调整组件（5.2）相对连接板（5.1）的上下调整。

4.根据权利要求3所述的变口径反射镜高精度检测装置，其特征在于，所述倾斜调整组件（5.3）包含3组120°圆周分布的倾斜调整螺杆（5.3.1），所述倾斜调整螺杆（5.3.1）可以调整倾斜调整组件（5.3）和所述承载板之间距离。

5.根据权利要求4所述的变口径反射镜高精度检测装置，其特征在于，所述径向调整组件（5.4）设置在所述承载板上部，所述过渡板（5.5）设置在径向调整组件（5.4）中心，所述径向调整组件（5.4）包含4组90°圆周均布的径向调整螺杆（5.4.1），所述径向调整螺杆（5.4.1）用于实现调节所述过渡板（5.5）和所述承载板之间的径向位置。

6.根据权利要求1-4任一项所述的变口径反射镜高精度检测装置，其特征在于，还包括旋转组件，所述旋转组件（1）包含旋转框架（1.1）和两侧对称分布的旋转轴（1.2），两组所述旋转轴（1.2）设置在主体框架组件（3）中心轴上，并对称分布在主体框架组件（3）两侧，所述旋转轴（1.2）可以实现相对于所述旋转框架（1.1）的自由转动。

7.根据权利要求6所述的变口径反射镜高精度检测装置，其特征在于，还包括镜室组件，所述镜室组件设置在所述主体框架组件（3）底部，所述镜室组件包括镜室框架（2.2）、所述镜室连接（2.1）、轴向支撑（2.3）、径向支撑（2.4）和防护支撑（2.5），所述镜室连接（2.1）共4组，90°圆周均布在镜室框架（2.2）上部，所述轴向支撑（2.3）、径向支撑（2.4）和防护支撑（2.5）安装在镜室框架（2.2）内部，被检测的反射镜（7）安装在镜室组件中心，所述轴向支撑（2.3）圆周均布在所述反射镜（7）底部，所述径向支撑（2.4）圆周均布在所述反射镜（7）外圆周，所述防护支撑（2.5）圆周均布在所述反射镜（7）外圆周。

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