CN113526852A - 一种双驱动非等力矩的压弯装置和压弯方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种双驱动非等力矩的压弯装置，包括：架体组件、驱动组件、固定挡板和两个对称布置的压弯组件；架体组件，用以搭载镜子，包括一对平行且对称布置的底座和一对平行布置的固定板；固定挡板由两个固定板固定支撑，固定挡板的两个侧面上分别设有同轴的圆槽；每个驱动组件包括位于镜子上方的设置的可以水平移动的驱动杆，驱动杆的一端为半球形且抵接圆槽，驱动杆的另一端驱动压弯组件。每个压弯组件包括动力轴、压辊和对称布置在底座两侧的摇臂；压辊的两端分别由两个摇臂转动支撑，在镜子的下方，驱动杆驱动动力轴带动摇臂转动，使得压辊向上压触镜子。本发明通过固定挡板将两个驱动杆组装在一起，能够实现压弯椭圆柱面镜，提高压弯精度。

Description

一种双驱动非等力矩的压弯装置和压弯方法

技术领域

本发明涉及到同步辐射光束线上对光学镜进行压弯的技术，特别涉及一种双驱动非等力矩的压弯装置和压弯方法。

背景技术

现代技术中，由于同步辐射光源的性能十分优越，在科研领域中占有十分重要的地位，在一些前沿学科当中扮演着重要角色，目前同步辐射光正从第三代向第四代过度。

在同步辐射光经过光束线时通过光学元件对其进行偏转，准直，分光，聚焦等以满足实验站对光束的要求。同时因为光源性能的不断提升，大尺寸光学元件对光束的掠入射角变得越来越小，使得设计人员对大尺寸镜子的压弯技术指标也变得越来越高。

在目前的压弯技术中，相较于对大尺寸镜子直接加工成形的技术而言，压弯技术中的机械压弯由于其具备稳定性高，成本底，易加工和可调节等特点而受到广泛青睐，其中主要包括四点压弯以及柔性铰链压弯等，按驱动方式可分为千斤顶式以及拉杆式。对于千斤顶式驱动的四点压弯装置，如何利用两个单独驱动装置，使其相对安装具有重复性和稳定性，能够保持两个驱动装置在同一直线上，实现在压弯机构中通过两端不同位移输出施加不同力矩从而压弯成达到预定指标的椭圆柱面。

发明内容

本发明为解决上述问题，提供一种双驱动非等力矩的压弯装置。

为实现高精度压弯镜子，本发明采用以下具体技术方案：

一种双驱动非等力矩的压弯装置，包括：架体组件、驱动组件、固定挡板和两个对称布置的压弯组件；

所述架体组件，用以搭载镜子，包括一对平行且对称布置的底座和一对平行布置的固定板；

其中，所述底座设置有方通孔，所述镜子的长度方向的两端分别伸入所述通孔中，两个所述固定板布置在所述镜子的宽度方向的两侧，每个所述固定板与两个所述底座垂直且固定连接；

所述固定挡板由两个所述固定板固定支撑，所述固定挡板的两个侧面上分别设有同轴的圆槽；

所述驱动组件包括位于所述镜子上方可以水平移动的驱动杆，所述驱动杆的一端为半球形且抵接所述圆槽，所述驱动杆的另一端驱动所述压弯组件；

所述压弯组件包括动力轴、压辊和对称布置在所述底座两侧的摇臂；

其中，所述摇臂的一端与所述底座转动连接，所述动力轴固定连接两个所述摇臂的另一端；

其中，所述压辊的两端分别由两个所述摇臂转动支撑，在所述镜子的下方，所述驱动杆驱动所述动力轴带动所述摇臂转动，使得所述压辊向上压触所述镜子。

一种通过压弯装置实现光学镜面的双驱动非等力矩压弯的方法，步骤如下：

S1、根据待被压弯出的椭圆柱面的设计参数，得出一段理想的椭圆曲线方程以及斜率方程；

S2、将装有所述镜子的所述压弯装置放到试验台上，将所述调节螺钉旋出，令所述驱动杆与所述动力轴之间留有间隙；之后旋紧所述调节螺钉，使所述驱动杆顶紧所述动力轴，开始测量，测量时通过长程面型仪得到镜面的具体点的斜率，再进行积分得出镜子的变形曲线；

S3、经过所述测量后得出均方根斜率误差，如所述均方根斜率误差达到预定指标，压弯结束；

如所述均方根斜率误差没有达到所述预定指标，通过面形微调装置对所述镜子进行重力补偿后对所述镜子进行重新测量，所述均方根斜率误差达到所述预定目标时，压弯过程结束。

本发明能够取得以下技术效果：

第一方面，通过两个驱动组件分别对镜子施加不同力矩，从而实现高面形精度的所需光学镜面形，通过双驱动的压弯装置用来压弯的等宽度大尺寸光学镜镜。在传统的单杆驱动装置的基础上，经过增加固定挡板的设计，利用两个单独驱动组件相对安装，两者一端通过固定挡板的圆槽相对固定，将两个驱动组件分开且作用在同一直线上；实现了压弯装置的驱动杆在两端输出不同的位移，从而压辊的上移量不同，可以将镜子压弯成椭圆柱面。整个装置安装简单，拆卸方便，对于不同参数的物距，像距以及掠入射角确定的理论椭圆柱面，本发明形成的双驱动非对称式的压弯装置在预设量程范围内都可以压弯成形，从而达到调节焦距的目的。

第二方面：在压弯椭圆面的压弯镜中分为变宽截面压弯以及等宽截面压弯，与变宽截面相比，通过两端施加不同力矩可以将聚焦镜压弯成满足指标的同圆柱面，等宽截面的聚焦镜造价更加低廉，如此一来本发明采用等宽截面压弯，通过双驱动非等力矩压弯装置实现了椭圆柱面的压弯成形，且满足上线指标。

第三方面：压弯机构在驱动方式上可以分为拉杆式以及千斤顶式，本发明以千斤顶式作为驱动方式的双驱动非等力矩能快速压弯镜子。

第四方面：压弯装置中搭载的大尺寸光学元件尺寸可以是1200mm×70mm×50mm，对于这样压弯技术中尺寸非常大的光学元件，将这样的大尺寸光学元件压弯成椭圆柱面，且经过现有技术的重力补偿之后达到预定指标，本发明具有适用性广的特点，能够压弯尺寸大的镜子。

第五方面：本压弯装置可以在大气环境中完成安装，调试，相较于其他压弯装置需要考虑真空度等环境因素，该装置的适用范围更广。

第六方面：本发明能实现高面形光学镜的精密双驱动非等力矩压弯装置在压弯椭圆柱面镜方面可以实现高精度面形压弯指标，除了椭圆柱面也可以对圆柱形和抛物柱面进行压弯，该结构可以批量生产，满足在同步辐射光束线使用需求。

附图说明

图1是本发明实施例的压弯装置的结构示意图；

图2是本发明实施例的压弯装置的另一角度的结构示意图；

图3是本发明实施例的动力轴与驱动杆连接的结构示意图；

图4是本发明实施例的固定挡板的侧视结构示意图；

图5是本发明实施例的固定挡板的正视的结构示意图；

图6是本发明实施例的驱动组件的结构示意图；

图7是本发明实施例的第二支撑组件的结构示意图；

图8是本发明实施例的滚动支撑组件的结构示意图；

图9是椭圆柱面镜工作的理论示意图。

其中的附图标记包括：底座11、方通孔110、固定板12、固定辊13、固定挡板3、圆槽31、驱动杆21、外壳22、限位开关221、电机23、丝杠24、滚珠丝杠轴套25、滑块26、弹簧27、动力轴41、圆通孔410、摇臂42、长臂421、短臂422、压辊43、调节螺钉44、第一螺帽51、第一螺钉52、第二螺帽61、第二螺钉62、支架71、滚轮72、支撑柱8。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。

图1-2示出了本发明的一种压弯装置的结构，包括：架体组件、驱动组件、固定挡板和两个对称布置的压弯组件。本发明要解决的技术问题就是在压弯装置中通过两端不同位移输出施加不同力矩从而压弯成达到预定指标的椭圆柱面。基于此问题提出的方案是在原有单杆压弯原理的基础上设计为双驱动非等力矩压弯装置。

架体组件，用来搭载一聚焦同步辐射光的光学镜。包括一对平行且对称布置的底座11和一对平行布置的固定板12。

其中，底座11为平板结构、且垂直于镜子放置，主要为了给镜子两端施加支撑点。底座11中间设置有方通孔110，镜子的长度方向的两端分别伸入方通孔110中。底座11主要上宽下窄，聚焦镜端口位置安装在方通孔110之中，四个平面形成了方通孔，镜子与除了形成方通孔110的顶面外的三个平面的边缘设有间隔，防止在压弯过程中对光学镜产生额外的摩擦力从而影响变形。

两个固定板12布置在镜子的宽度方向的两侧，为平板结构，竖直布置。其设置方向与光学镜长度方向一致，对称安装于光学镜宽度方向即左右方向两侧，固定板分别与底座的外侧边缘进行螺纹连接。每个固定板12与两个底座11垂直且固定连接。两个固定板12和两个底座11形成一个围绕镜子的框架。它起着稳定整个压弯装置且提供底座和后述的支撑第一支撑组件等支撑力的作用，

如图4-5所示，固定挡板3同时提供对两侧驱动组件的一端安装固定，其由两个固定板12固定支撑，固定挡板3的两个侧面上分别设有同轴的圆槽31。固定挡板设置在镜子长度方向的中心平面上，并与镜子垂直布置。包括一个底座和位于底座上的立板，底座和立板整体呈倒T字型。底座的两端由固定板12固定连接，立板与底座固定连接，立板的面对驱动杆的两个侧面上开设有同轴的圆槽31，供驱动杆的端部伸入到圆槽中。优选的，驱动杆与圆槽滑动连接，固定挡板3同时对两个驱动杆进行了同轴连接，也对两个固定板12又进行了进一步的连接两个固定板，对整个压弯装置具有稳定支撑的效果，从而能够提供非等力矩。

每个驱动组件主要用来对光学镜提供稳定输出的压弯动力，其包括位于镜子上方的设置的可以水平移动的驱动杆21，驱动杆21的一端为半球形且抵接圆槽31，驱动杆21的另一端驱动压弯组件。驱动杆21的结构可以是伸缩杆结构，能输出有变化的水平位移即可。整个驱动组件在工作时，为防止驱动杆窜动和摆动，约束驱动杆其他方向的自由度，只有驱动杆水平运动，产生驱动力通过推动的形式作用于动力轴上。驱动组件的结构可以参见直线位移器或单杆的驱动装置或本文后述的具体结构，是本领域的现有技术，这里不再赘述。本装置主要对两个驱动组件的集成方式通过固定挡板进行了改进。驱动组件位于镜子的上方，镜子可以从方通孔110中抽离，在不改变镜子的拆卸方式的情况下，与现有技术驱动组件位于镜子下方相比，更容易便于安装或调节驱动组件，驱动组件更加方便。

每个压弯组件将驱动杆提供的动力转化为对聚焦镜两端的力矩，其包括动力轴41、压辊43和对称布置在底座11两侧的摇臂42。其中，摇臂夹置于底座和固定板之间的位置，两个摇臂安装在沿镜子宽度方向上的底座的侧面上，摇臂的一端与底座11的镜子的下方转动连接，水平放置的动力轴41将两个摇臂42的另一端固定连接在一起，动力轴41和两个摇臂整体呈倒置的U型，从镜子上方扣住镜子。动力轴41沿镜子的宽度方向水平布置。其中，压辊43的两端分别由两个摇臂42转动支撑，压辊43在镜子的下方，驱动杆21驱动动力轴41带动摇臂42转动，使得每个压弯组件的压辊43向上压触镜子，因驱动杆21的水平位移不同，两个压辊43的向上的位移不同，可以压出椭圆形镜子。两个压辊布置在镜子的底部的两端，在未压镜子时对镜子有支撑作用，能够将镜子的底面(面向底面的面)与通孔的底面有间隔的分隔开。镜子初始放置时，与通孔的两个侧面也不接触，能保证镜子不被刮伤。

驱动组件包括驱动杆21、外壳22、电机23、丝杠24、滚珠丝杠轴套25、滑块26和弹簧27。外壳22用来集成电机23、丝杠24、滚珠丝杠轴套25、滑块26和优选压缩类型的弹簧27。

如图6所示，外壳内部开设有两段通孔，靠近动力轴一端的通孔尺寸小设置为第一段，远离动力轴一端的通孔尺寸大设置为第二段，因二者直径的不同，在外壳的内部形成了台肩。丝杠内置在第二段中，丝杠的长度方向上通过轴承转动支撑，丝杠通过连接电机进行转动。丝杠24外套设有滚珠丝杠轴套25，形成单螺旋副机构，丝杠24在电机23的驱动下带动滚珠丝杠轴套25沿丝杠水平移动。滚珠丝杠轴套25的尺寸和第二段的通孔尺寸相匹配，滚珠丝杠轴套25与外壳形成滑块与导轨的结构，便于滚珠丝杠轴套25与外壳滑动连接。在第一段内套设有滑块26，在滑块26和电机分布在丝杠的轴向的两端。滑块26和滚珠丝杠轴套25之间通过支柱实现两者的固定连接。优选的，滑块26是一个阶梯轴结构，直径小的一端和第一段直径匹配，直径大的一段和外壳的第二段直径匹配，这样滑块与外壳能平稳的滑动。弹簧27抵接在滑块26和驱动杆21之间。驱动杆部分位于外壳的端部，与外壳的内部滑动套接，滚珠丝杠轴套25的运动驱动滑块26运动，从而带动驱动杆运动。

使用时，电机通过控制线与外部连接，通过外部输入电压从而控制电机发生转动。电机与驱动杆通过联轴器连接，电机转动通过联轴器和滚珠丝杠连接带动驱动杆发生位移变化，进一步推动压缩弹簧使整个驱动装置一端发生位移变化。电机的转速比能够有1：100，驱动组件运动灵敏，可以为非等力矩驱动提供不同的位移。

优选的，外壳22和固定板12之间固定连接有支撑柱8，支撑柱8从而消除整个驱动组件在径向旋转的自由度。具体的，支撑柱8的一端固定有螺栓，螺栓旋紧外壳22中，从而固定外壳22。

在本发明的一个优选实施例中，驱动组件在外壳22的两端固定连接有限位开关221，作用在于通过限定滚珠丝杠轴套25的运动距离从而限定驱动杆的位移。外壳22的外表面设置有观察通孔，便于滚珠丝杠轴套25穿设外壳，向外壳22的外部延伸。延伸出的部分为限位螺钉提供安装空间，滚珠丝杠轴套25通过螺纹连接限定螺钉。优选的，限位螺钉有两个，两个限位螺钉分布在两个限位开关221之间。观察通孔也方便观察内部电机转动情况。通过旋合水平布置的限位螺钉，调整限位螺钉的水平位移来控制其与限位开关的距离，从而确定电机的位移行程。

在本发明的一个优选实施例中，压弯装置还包括置于外壳22下方的滚动支撑组件，其主要为了支撑驱动组件，使作用在动力轴的两端驱动力在同一水平线上，从而提高整个压弯装置的稳定性。安装支撑驱动组件时，通过螺纹与固定板固定连接，由于该压弯装置设计的是镜面朝下，所以需要支撑驱动组件对驱动组件的重力进行补偿，同时防止驱动组件左右两端发生摆动，对其径向两端进行固定夹紧。

滚动支撑组件包括滚动支架71和多个滚轮72；滚动支架71由两个固定板12固定支撑，滚动支架上设置有滚动支撑外壳21的滚轮72。因外壳22的轴向尺寸较长，所以设置了滚动支撑组件。

优选的，滚动支撑组件布置在外壳22的长度方向的两端，这两个滚动支撑组件之间设置有支撑柱8。因支撑柱8需要固定连接外壳22，外壳22的壳身上不可避免需要设置螺栓连接件。多个支撑柱支撑外壳会增加外壳的负担，增加拆卸时间，所以用两个滚动支撑组件采用滚动接触方式支撑外壳，实现更稳定的支撑，减少外壳振动的噪声。

优选的，滚轮72有三个，一个分布在外壳的底部的最低位置，另外两个沿镜子的宽度方向对称分布。这样对外壳的多个方向进行了支撑。滚轮72的结构可以是机械领域常见的轴承结构。通过滚动支撑组件的底部以及左右两端三个轴承来限制驱动组件的自由度，这样在工作时保证装置的驱动力在同一水平线上，使压弯装置的驱动力稳定输出。

优选的，滚轮72有四个。在固定板上通过螺纹连接一矩形金属块，该金属块作为支撑装置的承载台，在该承载台上也有螺纹连接孔，通过螺栓在外壳的左右两端连接L型金属件，即滚动支架71包括两个对称布置的L型金属件。L型金属件的上端连有轴承；L型金属件的下端也仍有一轴承，使镜子的宽度方向上也有两个轴承的滚动支撑。该装置对称于固定挡板且靠近固定挡板一侧连接于套筒两侧。

在本发明的一个优选实施例中，如图3所示，压弯组件还包括调节螺钉44。用来对驱动杆的初始位置进行调整。对应的动力轴41开设有圆通孔410，驱动杆21靠近动力轴41的一端为半球形且在圆通孔410内滑动。圆通孔410的一端固定安装有螺帽，螺帽与调节螺钉44通过螺纹连接，旋和调节螺钉44使其沿圆通孔410的轴线移动，调节螺钉44的端面为平面，抵接驱动杆21的半球，两者点接触，防止因驱动杆21与调节螺钉44之间接触过深，摩擦力过大阻碍压弯。能够精确调整位置。驱动杆的一端通过步进电机分别控制，旋转贯通于动力轴上的调节螺钉44，消除驱动杆与动力轴之间的间隙，这时控制电机的位移量来形成两端不同的驱动力矩就可以将光学镜子压弯成高精度面形的光学镜。通过旋转调节螺钉44就可以顶紧驱动杆的半球形一端。在安装驱动组件时，先安装固定挡板再安装驱动组件，使驱动杆一端与固定挡板的圆槽连接，另一端在安装时通过调整动力轴内的调节螺钉44旋进量，直到令驱动组件的另一端与动力轴圆槽相连接，在拆卸时的顺序也是通过先拆固定挡板然后是驱动组件。

在本发明的一个优选实施例中，摇臂42包括长臂421和短臂422。

短臂422的一端与底座11铰接，短臂422的另一端固定连接长臂422的一端，长臂422的另一端固定连接动力轴41的端部。当整个驱动组件位于水平方向时，压弯装置中的长臂421趋近于垂直方向，即长臂422竖直布置。两个短臂422转动支撑压辊43的两端。压弯组件是本领域的现有技术，这里不再赘述。

优选的，长臂421和短臂422的长度比为3：1，即两者之间的夹角为钝角107度。缩短了靠近镜子两端位置在宽度方向的位移变化范围，降低了由于出对镜子产生的弯矩过大从而压坏镜子的风险，减小压弯深度，防止压坏镜。

优选的，压辊43的两端的直径比压辊43的中间位置的直径大，压辊43在镜子的宽度方向上对称。这样压辊与摇臂之间的摩擦力很小，在压弯过程中随着摇臂的转动，压辊随着摇臂转动在镜面做滚动，防止因摩擦过大而磨损镜子。

在本发明的一个优选实施例中，架体组件还包括固定辊13，固定辊13接触镜子的顶面并由方通孔110转动支撑。这样镜子的顶面与固定辊13转动接触，减少镜子受到的摩擦力。动力轴通过螺纹与摇臂固定，带动摇臂转，摇臂带动压辊转动，压在镜子上，让镜子发生变形，固定辊对镜子起支撑作用，固定辊和压辊都能通过轴承发生自身转动的，这样压弯的时候不会对镜子产生滑动摩擦造成磨损。固定辊对光学镜的作用相当于提供支撑点，与镜子工作面的相对面发生线面接触，且固定辊与底座相对转动，压弯时在支撑光学镜的过程中同时还随着镜子的变形弯曲发生自身转动，这样设计的目的是为了防止在支撑光学镜时阻碍镜子的理想变形以及磨损镜子。在安装镜子时可以通过侧边观察镜子与固定辊之间是否留有间隙来确定镜子是否处于压弯状态。

在本发明的一个优选实施例中，如图3所示，压弯装置还包括分布在镜子的长度方向两侧的第一支撑组件，第一支撑组件包括与底座11固定连接的第一螺帽51、沿第一螺帽51的轴线可移动的第一螺钉52，镜子夹于两个第一螺钉52之间。

具体的，在底座11的外部固连有第一螺帽51，第一螺帽51和第一螺钉52通过螺纹连接使第一螺钉52接触镜子长度方向的的两端，第一螺钉52的端部为半球形，其与镜子的端面点接触。调整两个第一螺钉的距离，能够对镜子的长度方向具有定位的作用。

在本发明的一个优选实施例中，如图7所示，压弯装置还包括布置在镜子宽度两侧的一对第二支撑组件，第二支撑组件包括与固定板12固定连接的第二螺帽61、沿第二螺帽61的轴线可移动的第二螺钉62；第二螺钉62穿设固定板12抵触镜子，使得镜子夹于两个第二螺钉62之间。第二螺钉62的端部为半球形，其与镜子的端面点接触。调整两个第二螺钉的距离，能够对镜子的宽度方向具有定位的作用。通过第二螺钉62与底座边缘贯穿连接，第二螺钉62的凸头为光滑球面，与光学镜左右两端分别有两个大螺钉相接触，防止光学镜在宽度方向上发生左右摆动。优选的，第二螺钉置于固定板12的端部，其依次穿设固定板12和底座11，从而在方通孔110处接触镜子。当光学在压弯镜时与固定辊发生接触，左右两端两个第二螺钉的位置可以看作在同一水平线上位于镜子高度方向的中心处，这样孔位置的设计在调节镜子时具有快捷性和稳定性。

在本发明的一个优选实施例中，压弯装置还包括面形微调装置(即重力补偿装置)：面形微调装置是本领域的现有技术，可以参见实现光学镜面的双驱动非等力矩或等力矩的压弯装置的具体结构，这里不再赘述。面形微调装置通过安装在固定挡板上对光学镜提供左右两侧提供一对相反于重力变形方向的补偿力，从而减小光学镜自身重力对压弯后的面形影响。在安装面形微调装置时要小心，对于镜面上的操作要十分谨慎。补偿片即受镜子重力作用支撑镜子的零件，其与镜面直接接触，但不触碰到镜面的镀膜区域，在镜面两端留有非镀膜区域，因为只有在镜面的有效工作区域才会镀膜，所以补偿与镜面的非镀膜区域接触并不影响镜子工作时的有效区域。

一种通过前述的压弯装置实现光学镜面的双驱动非等力矩压弯的方法，通过驱动组件控制驱动杆的位移，使镜子两端的压弯位移量不同从而达到理想均方根斜率误差的椭圆柱面。步骤如下：

S1、根据待被压弯出的椭圆柱面的设计参数，得出一段理想的椭圆曲线方程以及斜率方程；

S2、将装有镜子的压弯装置放到试验台上，将调节螺钉44旋出，令驱动杆21与动力轴41之间留有间隙；之后旋紧调节螺钉44，使驱动杆21顶紧动力轴41，开始测量，测量时通过长程面型仪得到镜面的具体点的斜率，再进行积分得出镜子的变形曲线；

S3、经过测量后得出均方根斜率误差，如均方根斜率误差达到预定指标，压弯结束；

如均方根斜率误差没有达到预定指标，通过面形微调装置对镜子进行重力补偿后对镜子进行重新测量，均方根斜率误差达到预定目标时，压弯过程结束。

具体的方法如下：在安装镜子时要先拆卸整个压弯装置，在安装时注意不能撞到镜子，且保证不要触碰到镜子表面，直到整个镜子安装完成，材料S i，杨氏模量E＝1.69×1011Pa，泊松比v＝0.3，密度为2330kg/m³，尺寸为1200mm×70mm×50mm，当完成整个镜子的装入后，通过旋进底座两端的第一螺钉来限制镜子在长度方向上移动，通过旋进固定板两端的第二螺钉来限制镜子在宽度方向上移动如此一来就能保证在移动机构时防止镜子出现窜动甚至脱离夹持的情况。

根据图9所示，在椭圆上的左焦点A射入到达镜面，这一段为物距p，从镜面反射达到椭圆右焦点B，这一段为相距q，过镜面长度方向的中心M与椭圆相切的切线与入射光线之间的夹角为掠入射角θ，通过三角形ABM的勾股定理以及几何关系可以得出如下表达式：

对上式求导可以得到椭圆的理论斜率方程如下：

根据梁变形公式，通过施加两端不等力矩可以得出：

其中E为镜子的弹性模量，I为镜子截面对中心的惯性矩，将(3)式积分可以得到变形曲线的斜率表达式，再与(2)式拟合得出镜子两端的力矩M1，M2的具体值，在理论上可以验证通过不等力矩可以将镜子压弯成椭圆曲面。通过对平面镜子施加力矩，得到需要的椭圆镜柱镜面中力矩的计算是本领域的现有技术，这里不再赘述。

在本领域中可以以均方根斜率误差作为评价压弯聚焦镜的指标，其可以表示为：

其中Δ(x)是具体对应某点的斜率误差，l为求得误差范围，即镜长。

将装有光学镜的双驱动的压弯装置放到试验台，通过自准直仪调整合适的实验光路，使光线到达镜子镜面之后再反射回来进入长程面型测量仪中，通过长程面型仪的计算可以得到镜面的具体点的斜率，通过测试连续点的斜率变化再进行积分可以得出镜子的变形曲线。

更为具体的，对压弯装置中的动力轴两端的调节螺钉44旋出，这样使得驱动杆中弹簧处于松弛状态，令驱动杆与动力轴之间留有间隙。开始对电机的行程标零，之后对整个行程进行测量，确定行程之后通过调整调节螺钉44的旋进量来控制限位开关的位置从而达到控制整个驱动杆行程位移。

之后旋紧动力轴的调节螺钉44，使驱动杆顶紧动力轴，先测量镜子的初始变形情况，通过测量数据与理论椭圆柱面的变形曲线即理想的椭圆曲线方程的对比可以计算出面形的均方根斜率误差以及实际测量的变形曲线与理论椭圆柱面的变形曲线之间的对比图，根据图中位移关系的大小来控制压弯位移量的大小，不断重复之前过程直到当得出的均方根斜率误差不再变小稳定时，可以认定系统的最优解为当前解，在未安装面形微调装置也就是在没有重力补偿的情况下，最小的均方根斜率误差为2.39μrad。没有达到预定指标，之后对镜子安装面形微调装置，再进行测试。

先调整面形微调装置，使光学镜重力处于自由状态，然后对装置两端的压弯位移量归零，尽量有间断的减小位移输出，使镜子有一适应过程，清零后保持一小段时间使镜子的应力完全卸掉，之后开始调整面形微调装置，采用对称式两点补偿。

保证两端压弯位移量不动，边调整，边测试，通过不断调整重力补偿，使压弯镜的曲率半径足够大，当整个镜子的曲率半径达到52km时，几乎可以认定此时的镜面趋近于一平面，这时调整电机，控制两端的输出位移量，同样这个过程也是一边测试一边调整，当测试镜面与理论曲线几乎重合时，也就是均方根斜率误差达到最小时，可以认定当下解为补偿重力之后的最优解，补偿之后的最小均方根斜率误差为0.656μrad。

此时的均方根斜率误差可以达到预定目标，即小于1μrad可以认定为整个双驱动压弯机构装置满足设计要求。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制。本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

以上本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (12)

1.一种双驱动非等力矩的压弯装置，其特征在于，包括：架体组件、驱动组件、固定挡板(3)和两个位置对称布置的压弯组件；

所述架体组件，用以搭载镜子，包括一对平行且对称布置的底座(11)和一对平行布置的固定板(12)；

其中，所述底座(11)设置有方通孔(110)，所述镜子的长度方向的两端分别伸入所述方通孔(110)中，两个所述固定板(12)布置在所述镜子的宽度方向的两侧，每个所述固定板(12)与两个所述底座(11)垂直且固定连接；

所述固定挡板(3)由两个所述固定板(12)的中间位置固定支撑，所述固定挡板(3)的两个侧面上分别设有同轴的圆槽(31)；

所述驱动组件包括位于所述镜子上方可以水平移动的驱动杆(21)，所述驱动杆(21)的一端为半球形且抵接所述圆槽(31)，所述驱动杆(21)的另一端驱动所述压弯组件；

所述压弯组件包括动力轴(41)、压辊(43)和对称布置在所述底座(11)两侧的摇臂(42)；

其中，所述摇臂(42)的一端与所述底座(11)转动连接，所述动力轴(41)固定连接两个所述摇臂(42)的另一端；

其中，所述压辊(43)的两端分别由两个所述摇臂(42)转动支撑，在所述镜子的下方，所述驱动杆(21)驱动所述动力轴(41)带动所述摇臂(42)转动，使得所述压辊(43)向上压触所述镜子。

2.根据权利要求1所述的一种双驱动非等力矩的压弯装置，其特征在于，所述驱动组件还包括外壳(22)、电机(23)、丝杠(24)、滚珠丝杠轴套(25)、滑块(26)和弹簧(27)；

所述丝杠(24)的外部套设有所述滚珠丝杠轴套(25)，所述丝杠(24)在所述电机(23)的驱动下带动滚珠丝杠轴套(25)与所述外壳(22)滑动连接；

所述滑块(26)的一端与所述滚珠丝杠轴套(25)固定连接，所述弹簧(27)抵接在所述滑块(26)的另一端和所述驱动杆(21)之间。

3.根据权利要求2所述的一种双驱动非等力矩的压弯装置，其特征在于，所述外壳(22)的两端固定连接有限位开关(221)，所述滚珠丝杠轴套(25)设置有与所述限位开关(221)配套的限位螺钉。

4.根据权利要求2所述的一种双驱动非等力矩的压弯装置，其特征在于，所述压弯装置还包括置于所述外壳(22)下方的滚动支撑组件，所述滚动支撑组件包括滚动支架(71)和多个滚轮(72)；

所述滚动支架(71)由两个所述固定板(12)固定支撑，所述滚动支架上设置有滚动支撑所述外壳(22)的所述滚轮(72)。

5.根据权利要求1所述的一种双驱动非等力矩的压弯装置，其特征在于，所述压弯组件还包括调节螺钉(44)，所述动力轴(41)开设有圆通孔(410)，所述驱动杆(21)靠近所述动力轴(41)的一端为半球形且在所述圆通孔(410)内滑动；

所述调节螺钉(44)沿所述圆通孔(410)的轴线移动，所述调节螺钉(44)的端面抵接所述驱动杆(21)。

6.根据权利要求1所述的一种双驱动非等力矩的压弯装置，其特征在于，所述摇臂(42)包括长臂(421)和短臂(422)；

所述短臂(422)的一端与所述底座(11)铰接，所述短臂(422)的另一端固定连接所述长臂(421)的一端，所述长臂(421)的另一端固定连接所述动力轴(41)的端部；

所述长臂(421)垂直所述镜子的顶面；

两个所述短臂(422)转动支撑所述压辊(43)的两端。

7.根据权利要求6所述的一种双驱动非等力矩的压弯装置，其特征在于，所述长臂(421)和所述短臂(422)的长度比为3：1。

8.根据权利要求1所述的一种双驱动非等力矩的压弯装置，其特征在于，所述压辊(43)的两端的直径比所述压辊(43)的中间位置的直径大，所述压辊(43)在所述镜子的宽度方向上对称。

9.根据权利要求1所述的一种双驱动非等力矩的压弯装置，其特征在于，所述架体组件还包括固定辊(13)，所述固定辊(13)接触所述镜子的顶面并由所述方通孔(110)转动支撑。

10.根据权利要求1所述的一种双驱动非等力矩的压弯装置，其特征在于，所述压弯装置还包括分布在所述镜子的长度方向两侧的第一支撑组件，所述第一支撑组件包括与所述底座(11)固定连接的第一螺帽(51)、沿所述第一螺帽(51)的轴线可移动的第一螺钉(52)，所述镜子夹于两个所述第一螺钉(52)之间。

11.根据权利要求1所述的一种双驱动非等力矩的压弯装置，其特征在于，所述压弯装置还包括分布在所述镜子宽度方向两侧的第二支撑组件，所述第二支撑组件包括与所述固定板(12)固定连接的第二螺帽(61)、沿所述第二螺帽(61)的轴线可移动的第二螺钉(62)；

所述第二螺钉(62)穿设所述固定板(12)抵触所述镜子，使得所述镜子夹于两个所述第二螺钉(62)之间。

12.一种通过权利要求5所述的压弯装置实现光学镜面的双驱动非等力矩压弯的方法，其特征在于，步骤如下：

S1、根据待被压弯出的椭圆柱面的设计参数，得出一段理想的椭圆曲线方程以及斜率方程；

S2、将装有所述镜子的所述压弯装置放到试验台上，将所述调节螺钉(44)旋出，令所述驱动杆(21)与所述动力轴(41)之间留有间隙；之后旋紧所述调节螺钉(44)，使所述驱动杆(21)顶紧所述动力轴(41)，开始测量，测量时通过长程面型仪得到镜面的具体点的斜率，再进行积分得出镜子的变形曲线；

S3、经过所述测量后得出均方根斜率误差，如所述均方根斜率误差达到预定指标，压弯结束；

如所述均方根斜率误差没有达到所述预定指标，通过面形微调装置对所述镜子进行重力补偿后对所述镜子进行重新测量，所述均方根斜率误差达到所述预定指标时，压弯过程结束。

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