CN114236735B - 连续变焦热像仪中的多杆导向机构及径向预紧力调节方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种连续变焦热像仪中的多杆导向机构及径向预紧力调节方法，为了控制运动透镜中运动配合处的间隙，提高运动透镜的支撑刚度，采用三根在径向120°均布的光杆对两组运动透镜(变倍、补偿透镜组)进行导向支撑。同时，通过更换三个导向光杆两端不同外径规格的过渡套，并使用螺钉穿过过渡套侧壁后压紧三根导向光杆实现两组运动透镜相对导向光杆之间径向间隙精密调节以及预紧力的调整。通过本发明可在满足连续变焦热像仪中运动透镜前后运行顺畅的前提下，实现运动透镜的高刚性支撑，同时实现了其运动机构配合间隙控制及径向预紧力的精密调整，可以提高振动环境下连续变焦热像仪输出图像的光轴稳定性。
Description
技术领域
本发明属于光学机械技术领域，具体涉及一种多杆导向机构及径向预紧力调节方法。
背景技术
为了提高机载振动环境下连续变焦热像仪的输出图像光轴稳定性，要求减小振动环境下连续变焦热像仪中所有光学元件之间的相对位移，尤其需严格控制承载运动透镜的机构中运动配合面的径向间隙以及运动透镜的支撑刚度。传统红外连续变焦热像仪中运动透镜采用的支撑导向机构一般通过透镜镜筒的内外圆柱面的配合或者轴套、光杆的配合来实现，配合精度一般通过研磨来保证，这对零件加工及操作人员的技能提出了很高要求，同时装配效率较低。随着技术发展，精密滚动直线导轨也开始应用于连续变焦热像仪的支撑导向机构中，但若仅使用一根精密滚动直线导轨将导致其所支撑的透镜仍然处于悬臂状态，振动条件下支撑刚性不足，若采用多根精密滚动直线导轨，将导致产品空间体积较大，且精密直线导轨相对光学系统的调整复杂。专利ZL201510865091.X“一种连续变焦热像仪的变倍补偿装置及其加工工艺”中描述了通过组合加工实现光杆安装孔与透镜光轴的平行的方法。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种连续变焦热像仪中的多杆导向机构及径向预紧力调节方法，为了控制运动透镜中运动配合处的间隙，提高运动透镜的支撑刚度，采用三根在径向120°均布的光杆对两组运动透镜(变倍、补偿透镜组)进行导向支撑。同时，通过更换三个导向光杆两端不同外径规格的过渡套，并使用螺钉穿过过渡套侧壁后压紧三根导向光杆实现两组运动透镜相对导向光杆之间径向间隙精密调节以及预紧力的调整。通过本发明可在满足连续变焦热像仪中运动透镜前后运行顺畅的前提下，实现运动透镜的高刚性支撑，同时实现了其运动机构配合间隙控制及径向预紧力的精密调整，可以提高振动环境下连续变焦热像仪输出图像的光轴稳定性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
一种连续变焦热像仪中的多杆导向机构，包括导向光杆、过渡套和压紧螺钉；
所述导向光杆有多根，所述多根导向光杆平行且环绕连续变焦热像仪的变倍透镜部件和补偿透镜部件的光轴在圆周方向上间隔均匀布置；
每根导向光杆分别穿过变倍透镜部件外周的变倍滑套和补偿透镜部件外周的补偿滑套；
每根导向光杆的两端各安装一个过渡套，每个过渡套都分别插入连续变焦热像仪的基座两端设置的安装孔中；
所述过渡套的侧壁设置有让位孔，所述压紧螺钉穿过基座安装孔侧壁上沿安装孔径向所开的螺纹孔，再穿过过渡套侧壁的让位孔，压紧导向光杆；
所述导向光杆的两端在压紧螺钉压紧处均设置有局部平台，便于压紧螺钉能将导向光杆与基座可靠压紧。
优选地，所述导向光杆有三根，三根导向光杆平行且环绕连续变焦热像仪的变倍透镜部件和补偿透镜部件的光轴在圆周方向上间隔120°均匀布置。
优选地，所述压紧螺钉有两种规格，根据螺纹孔的规格选用。
一种连续变焦热像仪中的多杆导向机构径向预紧力调节方法，包括如下步骤：
步骤1：测量导向光杆的外壁分别与变倍滑套和补偿滑套的内壁之间的间隙距离，两个间隙距离较大者称为第一间隙；
步骤2：测量过渡套的外壁与基座安装孔内壁之间的间隙距离，称为第二间隙；
步骤3：选取过渡套，使第二间隙不小于第一间隙；
步骤4：通过低频大幅度振动试验，观察产品输出图像，验证变倍透镜部件和补偿透镜部件的运动机构处是否仍然存在间隙，若存在，则选取外径更小的过渡套；
步骤5：若变倍透镜部件和补偿透镜部件在消除运动配合部位的间隙后，仍需继续提高固定刚度，则通过选取外径更小的过渡套来实现对变倍透镜部件和补偿透镜部件的径向预紧，从而进一步提升产品在振动下的输出图像光轴稳定性。
本发明的有益效果如下：
1.本发明采用三根在径向均匀布置的导向光杆对运动透镜部件进行支撑、导向，可实现在紧凑空间下对运动透镜的高刚性支撑。
2.本发明利用布置在基座安装孔内的过渡套对导向光杆两端进行支撑，通过选择不同外径规格的过渡套实现对运动透镜部件径向间隙及径向预紧力的调整，可方便实现对运动机构运动间隙的控制，实现运动透镜径向预紧力的调整。可以提升产品在振动下的输出图像的光轴稳定性。
3.本方法同样适用于其他2根、4根等多光杆导向的径向预紧力的精密调整。
附图说明
图1是本发明多杆导向机构的局部状态示意图；
图2是本发明多杆导向机构的三根导向光杆一端过渡套处的局部剖视图；
图3是本发明多杆导向机构的三根导向光杆的局部爆炸图；
附图标记：1-基座、2-大物镜部件、3-变倍透镜部件、4-补偿透镜部件、5-变倍丝杆部件、6-补偿丝杆部件、7-导向光杆、8-汇聚镜部件、9-第一压紧螺钉、10-第二压紧螺钉、11-过渡套、12-变倍滑套、13-补偿滑套。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
本发明通过在透镜径向均布的三根光杆进行导向支撑，通过ZL201510865091.X一种连续变焦热像仪的变倍补偿装置及其加工工艺中所述的组合加工实现光杆安装孔与透镜光轴的平行，通过选配不同规格的过渡套，并使用螺钉穿过过渡套侧壁后压紧三根导向光杆实现两组运动透镜相对导向光杆之间径向间隙精密调节以及预紧力的调整。本发明能够提高运动透镜的支撑刚度、结构紧凑，并提供了一种运动透镜径向预紧力的精密调整结构及方法。适合于空间要求紧凑的机载光学仪器，尤其是对运动透镜在振动环境下高刚性支撑以及预紧力可方便调整的场合。
本发明利用三根导向光杆对两组运动透镜进行导向支撑，通过更换不同的光杆过渡套来实现对变倍、补偿透镜部件与导向光杆径向间隙及预紧力进行调整。
一种连续变焦热像仪中的多杆导向机构，包括导向光杆7、过渡套11和压紧螺钉；
所述导向光杆7有多根，所述多根导向光杆7平行且环绕连续变焦热像仪的变倍透镜部件3和补偿透镜部件4的光轴在圆周方向上间隔均匀布置；
每根导向光杆7分别穿过变倍透镜部件3外周的变倍滑套12和补偿透镜部件4外周的补偿滑套13；
每根导向光杆7的两端各安装一个过渡套11，每个过渡套11都分别插入连续变焦热像仪的基座1两端设置的安装孔中；
所述过渡套11的侧壁设置有让位孔，所述压紧螺钉穿过基座1安装孔侧壁上沿安装孔径向所开的螺纹孔，再穿过过渡套侧壁的让位孔，压紧导向光杆7；
所述导向光杆7的两端在压紧螺钉压紧处均设置有局部平台，便于压紧螺钉能将导向光杆7与基座1可靠压紧。
优选地，所述导向光杆7有三根，三根导向光杆7平行且环绕连续变焦热像仪的变倍透镜部件3和补偿透镜部件4的光轴在圆周方向上间隔120°均匀布置。
优选地，所述压紧螺钉有两种规格，根据螺纹孔的规格选用。
一种连续变焦热像仪中的多杆导向机构径向预紧力调节方法，包括如下步骤：
步骤1：测量导向光杆7的外壁分别与变倍滑套12和补偿滑套13的内壁之间的间隙距离，两个间隙距离较大者称为第一间隙；
步骤2：测量过渡套11的外壁与基座1安装孔内壁之间的间隙距离，称为第二间隙；
步骤3：选取过渡套11，使第二间隙不小于第一间隙；
步骤4：通过低频大幅度振动试验，观察产品输出图像，验证变倍透镜部件3和补偿透镜部件4的运动机构处是否仍然存在间隙，若存在，则选取外径更小的过渡套；
步骤5：若变倍透镜部件3和补偿透镜部件4在消除运动配合部位的间隙后，仍需继续提高固定刚度，则通过选取外径更小的过渡套11来实现对变倍透镜部件3和补偿透镜部件4的径向预紧，从而进一步提升产品在振动下的输出图像光轴稳定性。
具体实施例：
本发明提供一种连续变焦热像仪中的变倍、补偿等运动透镜的多杆导向机构及其径向预紧力调节方法，具体如附图1、图2、图3中所示。一种连续变焦热像仪的光学设计要求光学系统中运动透镜在运行全过程中以及振动环境下相对于其他固定透镜在光轴径向的相对位移不大于0.006mm。为了提高运动透镜的支撑刚性，根据设计需要选用了三个导向光杆对变倍透镜部件、补偿透镜部件进行导向支撑。本发明提供了一种通过更换不同外径规格的过渡套来实现对运动透镜部件与导向光杆之间的径向间隙进行调整，径向预紧力进行调整的方法。
如图1、图2所示，基座1为所有零部件的支撑基础，大物镜部件2、变倍透镜部件3、补偿透镜部件4、汇聚镜部件8中各个透镜的光轴按照ZL201510865091.X一种连续变焦热像仪的变倍补偿装置及其加工工艺中所述方法保证其相互之间的同轴度。
上述大物镜部件2、汇聚镜部件8固定安装在基座1中相应的孔内，变倍透镜部件3、补偿透镜部件4通过3根导向光杆7进行支撑导向，3根导向光杆通过两端的6个过渡套11安装在基座1前后两端的各3个孔内。
如图2所示，基座1前后两端的3个安装孔侧面均设置有沿透镜径向的螺纹孔，4个第一压紧螺钉9、2个第二压紧螺钉10分别穿过过渡套侧壁的让位孔后，通过螺纹压紧三根导向光杆7的前后两端。导向光杆7的前后两端在螺钉压紧处均设置有局部平台，便于螺钉能将导向光杆7与基座1可靠压紧。
本方法中提供的运动透镜径向间隙控制及径向预紧力调整：首先需要实测导向光杆7的外径与变倍滑套12、补偿滑套13的内孔之间的第一间隙，通过选取合适的过渡套11的外径，测量其与基座1中相应安装内孔之间的第二间隙，若需要消除上述第一间隙，则应该保证上述第二间隙不小于第一间隙，若要给定运动透镜在径向的预紧量D(直径方向尺寸，假设取值0.002mm)，则上述第二间隙取值为第一间隙+D即可。若需要选取不同的运动透镜部件的运动机构中的间隙量或者径向预紧量，只需选择不同外径规格的过渡套11即可。
通过低频大幅度振动试验，观察产品输出图像，可验证变倍透镜部件3、补偿透镜部件4的运动机构处是否仍然存在间隙，若存在，可选取外径更小的过渡套11。若变倍透镜部件3、补偿透镜部件4在消除运动配合部位的间隙后，仍需继续提高固定刚度，则可以通过选取外径更小的过渡套11来实现对变倍透镜部件3、补偿透镜部件4的径向预紧。从而可以进一步提升产品在振动下的输出图像光轴稳定性。
Claims (3)
1.一种连续变焦热像仪中的多杆导向机构径向预紧力调节方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：测量导向光杆的外壁分别与变倍滑套和补偿滑套的内壁之间的间隙距离，两个间隙距离较大者称为第一间隙；
步骤2：测量过渡套的外壁与基座安装孔内壁之间的间隙距离，称为第二间隙；
步骤3：选取过渡套，使第二间隙不小于第一间隙；
步骤4：通过低频大幅度振动试验，观察产品输出图像，验证变倍透镜部件和补偿透镜部件的运动机构处是否仍然存在间隙，若存在，则选取外径更小的过渡套；
步骤5：若变倍透镜部件和补偿透镜部件在消除运动配合部位的间隙后，仍需继续提高固定刚度，则通过选取外径更小的过渡套来实现对变倍透镜部件和补偿透镜部件的径向预紧，从而进一步提升产品在振动下的输出图像光轴稳定性；
所述连续变焦热像仪中的多杆导向机构，其特征在于，包括导向光杆、过渡套和压紧螺钉；
所述导向光杆有多根，所述多根导向光杆平行且环绕连续变焦热像仪的变倍透镜部件和补偿透镜部件的光轴在圆周方向上间隔均匀布置；
每根导向光杆分别穿过变倍透镜部件外周的变倍滑套和补偿透镜部件外周的补偿滑套；
每根导向光杆的两端各安装一个过渡套，每个过渡套都分别插入连续变焦热像仪的基座两端设置的安装孔中；
所述过渡套的侧壁设置有让位孔，所述压紧螺钉穿过基座安装孔侧壁上沿安装孔径向所开的螺纹孔，再穿过过渡套侧壁的让位孔，压紧导向光杆；
所述导向光杆的两端在压紧螺钉压紧处均设置有局部平台，便于压紧螺钉能将导向光杆与基座可靠压紧。
2.根据权利要求1所述的一种连续变焦热像仪中的多杆导向机构径向预紧力调节方法，其特征在于，所述导向光杆有三根，三根导向光杆平行且环绕连续变焦热像仪的变倍透镜部件和补偿透镜部件的光轴在圆周方向上间隔120°均匀布置。
3.根据权利要求1所述的一种连续变焦热像仪中的多杆导向机构径向预紧力调节方法，其特征在于，所述压紧螺钉有两种规格，根据螺纹孔的规格选用。
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