CN113009686A - 一种多自由度的旋转式控制直推型快速反射镜 - Google Patents

Abstract

一种多自由度的旋转式控制直推型快速反射镜装置，包括：基座、反射镜、柔性铰链、支撑轴、旋转面、转动块、连接转动块和旋转面的连接杆、驱动块、固定轴、固定块、固定挡板、弹簧、音圈电机、压电陶瓷，压电陶瓷用于高精度的镜面偏转调整，支撑轴分为上下两部分，用于刚性支撑，柔性铰链用于连接镜面和支撑轴使镜面在各个角度偏转，旋转面用于带动压电陶瓷转动进而改变镜面的偏转方向，驱动块在音圈电机驱动下与固定块一起夹紧转动块并驱动其转动，弹簧用于拉动驱动块使之回复初始位置，本发明在保证精度高，响应快的同时，仅用两根压电陶瓷和一个音圈电机实现了偏转镜多个方向的偏转，使用范围广，成本低，各功能实现简捷，无复杂的机构部件。

Description

一种多自由度的旋转式控制直推型快速反射镜

技术领域

本发明涉及光学仪器技术领域，更具体地说，涉及一种快速反射镜装置。

背景技术

快速反射镜是近年来发展起来的用于高精度光束控制的光学装置，能实时改变反射镜偏转角、调整光学系统中传播方向的精密光学仪器，可以实现精密跟踪、定位、光学稳像等功能。广泛应用于航空光电载荷、激光武器和光通信等技术领域。

目前，快速反射镜的设计要想实现多方向、多角度偏转，需要使用较多根压电陶瓷，不仅增加了成本，而且还使结构更加复杂，尺寸也随之变大，控制难度增加，占用了较多空间的同时也不方便加工与安装。

综上所述，如何设计一种结构简单，能实现多方向多角度偏转的快速反射镜装置，是目前本领域需要解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种结构简单，成本较低能实现多方向多角度偏转的旋转式控制直推型快速反射镜装置。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种快速反射镜装置，所述反射镜包括：基座、驱动部分、转动部分、旋转面和镜面。

所述基座呈薄圆柱状形，在其中心位置固定有支撑轴下部分，同时在基座上有固定挡板、固定轴、固定块分别与之刚性连接。

固定挡板上有与音圈电机相匹配的凹槽，用来固定音圈电机，固定挡板的另一端与弹簧焊接在一起。

固定轴为圆柱形。

驱动块上有圆孔，圆孔正好与圆柱形固定轴匹配，将驱动块正好套在固定轴上，驱动块可绕固定轴转动。

弹簧一端焊接在固定挡板上，另一端与驱动块焊接在一起。

支撑轴下部分为长圆柱形。

转动块是一个圆柱体，在其中心位置有圆孔，圆孔大小正好和支撑轴下部分的圆柱相匹配。转动块嵌套在支撑轴下部分上。

连接杆是比转动块较细的圆柱，中心位置有一个和转动块相同大小的圆孔，同样嵌套在支撑轴下部分上，并且下端与转动块刚性连接。

转动面是一个薄圆柱体，在其中心位置也有一个与支撑轴下部分相匹配的圆孔，同样嵌套在支撑轴下部分上，转动面的下面和连接杆刚性连接。转动面的上面两侧分别有一个圆柱形凹槽，其位置关于转动面圆心中心对称。

转动面上的两个凹槽大小与压电陶瓷大小相匹配，压电陶瓷正好固定在凹槽处，进而固定在旋转面上。

支撑轴上部分与支撑轴下部分螺纹连接。

支撑轴上部分顶端与柔性铰链连接。

柔性铰链顶端与反射镜面连接。

两根压电陶瓷底部固定在旋转面上，顶端抵住反射镜面但不连接。

附图说明

图1为本发明所提供的快速反射镜装置结构图；

图2为本发明所提供的快速反射镜装置的基座以及基座上的关键组件结构图；

图3为本发明所提供的快速反射镜装置的转动部分结构图；

图4为本发明所提供的快速反射镜装置的柔性铰链结构图；

图5为本发明所提供的快速反射镜装置的柔性铰链正视图；

图1-5中1为反射镜面、2为柔性铰链、3为支撑轴上部分、4为旋转面、5为支撑轴下部分、6 为转动块、7为连接杆、8为基座、9为两根压电陶瓷、10为固定挡板、11为弹簧、12为音圈电机、13为驱动块、14为固定轴、15为固定块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步详细说明。

本发明提供了一种结构简单，能实现多角度多方向偏转的快速反射镜装置。

如图1所示，是本发明的结构示意图，包括反射镜面(1)、柔性铰链(2)、支撑轴上部分(3)、旋转面(4)、支撑轴下部分(5)、转动块(6)、连接杆(7)、基座(8)、两根压电陶瓷(9)、固定挡板(10)、弹簧(11)、音圈电机(12)、驱动块(13)、固定轴(14)、固定块(15)。

如图2所示，基座上固定有支撑杆下部分，固定挡板，固定轴，固定块，驱动块嵌套在固定轴上绕轴转动，音圈电机底部固定在固定挡板上，顶部抵住驱动块，弹簧的两端分别焊接在固定挡板和驱动块上。音圈电机可以推动驱动块绕固定轴转动，弹簧可以给驱动块提供一个回复力使其回到初始位置。

如图2所示，支撑轴下部分位于基座中心位置与之刚性连接，支撑轴上部分较支撑轴下部分较粗，与支撑轴下部分螺纹连接，便于安装和拆卸。

支撑轴上部分连接柔性铰链。

如图3所示，是本发明中的转动部分。

转动块是一个圆柱体，其可以被驱动块和固定块夹紧进而转动。

音圈电机输出位移推动驱动块，驱动块位移夹紧并带动转动块转动，音圈电机停止输出位移，驱动块受弹簧力的作用回复初始位置，但此时转动块不会跟随移动，音圈电机再次输出位移时，便可推动转动块再转一次，如此往复，转动块可以转动一周。

连接杆将转动块和旋转面连接起来。

转动块转动会带动连接杆转动，进而带动旋转面转动，

转动块、连接杆、旋转面三者的转动是同步的。

旋转面上两侧有两个关于旋转面圆心中心对称的凹槽。

两根压电陶瓷固定在旋转面的凹槽上，并跟随旋转面同步转动，进而可以调整反射镜的偏转方向。

两根压电陶瓷均抵住反射镜面但不连接，不会带动镜面转动。

如图4所示，为支撑轴上部分与反射镜面连接的柔性铰链。

如图5所示，为柔性铰链的正视图。

以上对本发明所提供的反射镜装置进行了详细介绍。虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但这仅是举例说明。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对这些实施方式进行若干修改或变更，但这些修改或变更也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种多自由度的旋转式控制直推型快速反射镜，其特征在于：所述反射镜包括：反射镜面(1)、柔性铰链(2)、支撑轴上部分(3)、旋转面(4)、支撑轴下部分(5)、转动块(6)、连接杆(7)、基座(8)、两根压电陶瓷(9)、固定挡板(10)、弹簧(11)、音圈电机(12)、驱动块(13)、固定轴(14)、固定块(15)。

2.所述基座(8)呈圆柱状，所述固定挡板(10)、固定轴(14)、固定块(15)均刚性连接在基座(8)上；所述支撑轴下部分(5)位于基座(8)的中心位置并与其刚性连接；所述驱动块(13)上有圆孔，通过圆孔固定在固定轴(14)上并可绕轴转动；所述音圈电机(12)一端固定在固定挡板(10)上，另一端抵住驱动块(13)；所述弹簧(11)一端固定在固定挡板上，另一端与驱动块(13)连接；所述转动块(6)中间有圆孔，通过圆孔固定在支撑轴下部分(5)上并可以绕轴转动；所述连接杆(7)中间有圆孔，其下端与转动块(6)刚性连接并且可以跟随转动块(6)绕支撑轴下部分(5)转动；所述旋转面(4)中间有圆孔，其下面与连接杆(7)刚性连接并可跟随其绕支撑轴下部分(5)转动；所述支撑轴上部分(3)位于旋转面(4)的上方与支撑轴下部分(5)螺纹连接；所述柔性铰链(2)与支撑轴上部分(3)的顶端连接；所述反射镜面(1)位于最顶端并与柔性铰链(2)连接在一起；所述两根压电陶瓷(9)底部分别固定在旋转面(4)的一侧呈180度，并可以跟随旋转面(4)的转动而转动，压电陶瓷(9)顶端抵住镜面，当压电陶瓷(9)输出位移时，会使反射镜面(1)发生偏转。

3.根据权利要求1所述的快速反射镜装置，其特征在于，所述驱动块(13)、转动块(6)、连接杆(7)、旋转面(4)均有圆孔，驱动块(13)圆孔与圆柱形固定轴(14)相匹配，可使驱动块(13)绕固定轴(14)转动，转动块(6)、连接杆(7)、旋转面(4)圆孔与圆柱形支撑轴下部分(5)相匹配，同样均可绕轴转动。

4.根据权利要求1所述的快速反射镜装置，其特征在于，音圈电机(12)输出位移推动驱动块(13)绕固定轴(14)旋转，驱动块(13)旋转与固定块(15)共同夹紧转动块(6)使其绕支撑轴下部分(5)转动，将直线运动转化为圆周运动。

5.根据权利要求1-3所述的快速反射镜装置，其特征在于，固定挡板(10)、固定轴(14)、固定块(15)刚性连接在基座(8)上。

6.根据权利要求1-3所述的快速反射镜装置，其特征在于，转动面(4)转动带动固定在面上的两根压电陶瓷(9)转动，从而调整反射镜面(1)的偏转方向。

7.根据权利要求1所述的快速反射镜装置，其特征在于，支撑杆上部分(3)与支撑杆下部分(5)螺纹连接，方便安装。

8.根据权利要求1-6所述的快速反射镜装置，其特征在于，音圈电机(12)输出大位移通过驱动块(13)转动转动块(6)，弹簧(11)使驱动块不受推力时回复本来位置，两根压电陶瓷(9)在随旋转面(4)转动调整角度后，可以输出位移使反射镜面(1)实现高精度偏转。

9.根据权利要求1所述的快速反射镜装置，其特征在于，固定挡板(10)上有和音圈电机(12)相匹配的凹槽，用来固定音圈电机(12)。

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