CN116400476A - 一种基于柔性支承的动圈式快速反射镜 - Google Patents
一种基于柔性支承的动圈式快速反射镜 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116400476A CN116400476A CN202310673425.8A CN202310673425A CN116400476A CN 116400476 A CN116400476 A CN 116400476A CN 202310673425 A CN202310673425 A CN 202310673425A CN 116400476 A CN116400476 A CN 116400476A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- eddy current
- coil
- flexible
- flexible support
- mirror
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 24
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 18
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N beryllium atom Chemical compound [Be] ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 4
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010974 bronze Substances 0.000 claims description 3
- KPLQYGBQNPPQGA-UHFFFAOYSA-N cobalt samarium Chemical compound [Co].[Sm] KPLQYGBQNPPQGA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000005350 fused silica glass Substances 0.000 claims description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 3
- 238000004651 near-field scanning optical microscopy Methods 0.000 claims description 3
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 3
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 claims description 3
- 229910000938 samarium–cobalt magnet Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 17
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 9
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 4
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 2
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 2
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
- G02B7/18—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors
- G02B7/182—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors
- G02B7/1821—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors for rotating or oscillating mirrors
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/10—Scanning systems
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
- G02B7/18—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors
- G02B7/182—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors
- G02B7/198—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors with means for adjusting the mirror relative to its support
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K33/00—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system
- H02K33/18—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system with coil systems moving upon intermittent or reversed energisation thereof by interaction with a fixed field system, e.g. permanent magnets
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K41/00—Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
- H02K41/02—Linear motors; Sectional motors
- H02K41/03—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors
- H02K41/031—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors of the permanent magnet type
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
- Y02E10/47—Mountings or tracking
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
Abstract
本发明涉及用于激光制导、空间探测的快速反射镜制造技术领域。本发明的实施例公开了一种基于柔性支承的动圈式快速反射镜,包括壳体,所述壳体内设有反射镜、电磁驱动组件、柔性支承组件和电涡流传感器组件;所述电磁驱动组件包括磁铁块、导磁槽和线圈,所述磁铁块安装在所述导磁槽内,所述磁铁块设置在所述线圈外部;所述电磁驱动组件驱动所述柔性支承组件的转动;所述柔性支承组件的固定端连接所述壳体,旋转端连接所述反射镜;所述电涡流传感器组件安装在所述反射镜的镜面处。本发明能够实现较高的扫描速度,采用柔性支撑,相比于滚珠轴承具有较长的寿命,具有较好的耐高低温特性。
Description
技术领域
本发明涉及用于激光制导、空间探测的快速反射镜制造技术领域,特别涉及一种基于柔性支承的动圈式快速反射镜。
背景技术
快速控制反射镜(Fast Steering Mirror,FSM),简称快反镜,是控制反射镜的转动从而使反射光束在一维或二维方向上,对光传播方向进行高精度、高动态的控制,实现光束在所需转角范围内的快速精确指向,应用在激光制导、光电侦查、光电对抗、激光武器、空间探测、激光雷达、激光通信等领域中实现系统精密跟踪、稳瞄、稳像等。采用快反镜替代传统的框架结构,可改善系统的性能。上述领域通常要求快反镜具有较高的工作带宽、角分辨率、指向精度和转角范围,对系统的环境适应性等也有很高要求。
当前快反镜中主要根据驱动方式的不同分为压电陶瓷(PZT)驱动和音圈电机(VCM)驱动两大类。PZT驱动器的优点是结构简单、体积小、分辨率高、响应快、推力大、发热少、无杂散电磁场,缺点是其行程相对较小,只有几十微米,用于快反镜中无法实现较大转角范围。PZT还存在迟滞特性、耐低温性能差的缺点。音圈电机是基于洛伦兹力原理制造的一种驱动电机,其工作原理是通电线圈(导体)放在磁场内就会产生力,力的大小与施加在线圈上的电流成比例。通常由磁缸、线圈等组成,具有运动行程大、驱动电压低等优点。采用VCM驱动,可使快反镜系统转角范围大、承载能力强,且对振动、冲击等工作环境具有较强的适应性。在国防军工领域的系统中,大多采用音圈电机驱动的快反镜。
传统快反镜具有以下几种缺点:(1)采用一对音圈电机推拉用于实现一维扫描,由于转动部件转动惯量较大,因此无法实现较高的扫描速度;(2)传统快反镜由于运动部件转动惯量低,能够实现较高的扫描速度,但是用于扫描补偿应用中,长时间的小范围高速往复运动,会使得轴承寿命很低,很快就发生磨损,从而使系统的精度降低;(3)轴承的耐高低温特性不好;(4)线圈绕制困难,工艺复杂,效率低,填充率低;(5)由于反射镜内部电磁驱动组件结构较为复杂、磁铁数量多,导致整体结构尺寸较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于柔性支承的动圈式快速反射镜,用于解决上述至少一个技术问题,其能够实现较高的扫描速度,采用柔性支撑,相比于滚珠轴承具有较长的寿命,具有较好的耐高低温特性。
本发明的实施例是这样实现的:
一种基于柔性支承的动圈式快速反射镜,其包括壳体10,所述壳体10内设有反射镜1、电磁驱动组件、柔性支承组件和电涡流传感器组件。
所述电磁驱动组件包括磁铁块3、导磁槽6和线圈5,所述磁铁块3安装在所述导磁槽6内,所述磁铁块3设置在所述线圈5外部。
所述电磁驱动组件驱动所述柔性支承组件的转动。
所述柔性支承组件的固定端连接所述壳体10,旋转端连接所述反射镜1。
所述电涡流传感器组件安装在所述反射镜1的镜面处。
在本发明较佳的实施例中,上述基于柔性支承的动圈式快速反射镜的所述电磁驱动组件还包括线圈架4和支撑块8。
所述导磁槽6安装在所述壳体10的底座上。
所述支撑块8安装在所述导磁槽6内。
所述线圈架4设置在所述导磁槽6内,位于所述支撑块8远离所述壳体10的底座的一侧。
所述线圈5设置在所述线圈架4内。
所述磁铁块3至少有两个,对称设置在所述线圈5外。
其技术效果在于:电磁驱动组件具有高磁能、高剩磁性能,壳体不导磁,使快速反射镜电机具有轻型结构以及较小的转矩,能显著提高电机的响应速度。
在本发明较佳的实施例中,上述基于柔性支承的动圈式快速反射镜的所述电磁驱动组件还包括导磁块7。
所述导磁块7设置在所述线圈架4内。
其技术效果在于:用于扩大磁铁吸引力。
在本发明较佳的实施例中,上述基于柔性支承的动圈式快速反射镜还包括反射镜镜托2。
所述反射镜镜托2安装在所述线圈架4上。
所述反射镜1安装在所述反射镜镜托2上。
所述反射镜1和所述反射镜镜托2的中心重合。
所述壳体10上设有限位块15,所述反射镜镜托2与所述限位块15卡合,通过所述限位块15限制转动的范围。
在本发明较佳的实施例中,上述基于柔性支承的动圈式快速反射镜的所述电涡流传感器组件包括电涡流探头11、电涡流探头支架12、电涡流电路板14、电涡流传感器组件安装壳13和电涡流传感器组件固定座16。
所述电涡流探头11安装在所述电涡流探头支架12上。
所述电涡流探头支架12安装在所述电涡流传感器组件安装壳13上。
所述电涡流电路板14安装在所述电涡流传感器组件固定座16上。
所述电涡流传感器组件安装壳13与所述电涡流传感器组件固定座16密封连接。
其技术效果在于:所述电涡流传感器组件设置在反射镜1镜面的后方。当反射镜1呈现一维摆动时,反射镜1与电涡流探头11的距离发生变化,左右两个探头进行差分测量,能有效的减小测量误差。对反射镜1的距离进行测量节省高度空间,提高测量精度,节省高度空间,从而避免振镜整体高度过大,使结构更紧凑。
在本发明较佳的实施例中,上述基于柔性支承的动圈式快速反射镜的所述柔性支承组件包括至少一个十字交叉柔性铰链9。
所述反射镜镜托2和所述壳体10之间形成有安装孔,所述十字交叉柔性铰链9设置在所述安装孔内。
所述十字交叉柔性铰链9位于所述线圈5外侧。
所述十字交叉柔性铰链9位于所述线圈5外与所述磁铁块3的不同侧。所述十字交叉柔性铰链9的材料采用钛合金、铍青铜或不锈钢。
其技术效果在于:便于装配。
在本发明较佳的实施例中,上述基于柔性支承的动圈式快速反射镜的十字交叉柔性铰链9包括一组柔性结构件17和弹簧片18。
所述弹簧片18连接一组所述柔性结构件17,使一组所述柔性结构件17之间可以发生转动,超过所述弹簧片18的变形范围则复位。
其技术效果在于:在保证弹性的同时,同时拥有一定的刚度。所述弹簧片18在偏转方向上的弹性,可分为一维和二维,弹性指的是塑性变形范围内的弹性,超过塑性变形就失去弹性。
在本发明较佳的实施例中,上述基于柔性支承的动圈式快速反射镜的所述反射镜1的材料采用铍、硅、熔融石英、石英、SiC、BK7、Al2O3或MgF2。
所述反射镜1上涂有保护材料。
所述保护材料采用金或银。
在本发明较佳的实施例中,上述基于柔性支承的动圈式快速反射镜的所述磁铁块3的材料采用钐钴SmCo33EN 5300,NdFeB或NSOM。
所述导磁槽6采用稀土永磁材料。
在本发明较佳的实施例中,上述基于柔性支承的动圈式快速反射镜的所述线圈架4采用非导磁材料。
在本发明较佳的实施例中,上述基于柔性支承的动圈式快速反射镜的所述线圈架4、反射镜镜托2、电涡流传感器组件均采用包络式镂空结构设计。
其技术效果在于:使得整体装置轻量化,节省材料,减少成本。
在本发明较佳的实施例中,上述基于柔性支承的动圈式快速反射镜的所述线圈5可采用机器绕制,效率高,填充率高,适合用于快反镜的扫描补偿。
其技术效果在于:保证线圈的出力效果更佳。
本发明实施例的有益效果是:
本发明通过采用轻量化结构设计、传感器组件的优化布置方式以及动圈式电磁驱动设计,运动部件转动惯量低,能够实现较高扫描速度;采用柔性支撑,相比于滚珠轴承具有较长的寿命,具有较好的耐高低温特性。本发明的基于柔性支承的动圈式快速反射镜,无需润滑剂,可用于真空;线圈可采用机器绕制,效率高,填充率高;动圈式电磁驱动组件设计,线圈与软磁材料相接触,散热好,能够承受更高的功率;无线缆拖拽和断裂担忧;电涡流传感器组件设置在反射镜后方,节省快速反射镜高度空间,能够适用于高度空间受约束的场合;适合用于扫描补偿的快反镜应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明基于柔性支承的动圈式快速反射镜的爆炸结构示意图;
图2为本发明基于柔性支承的动圈式快速反射镜另一角度爆炸结构示意图;
图3为本发明基于柔性支承的动圈式快速反射镜的剖视结构示意图;
图4为本发明基于柔性支承的动圈式快速反射镜的电磁驱动组件磁路结构示意图;
图5为本发明基于柔性支承的动圈式快速反射镜的柔性铰链侧视结构示意图;
图6为本发明基于柔性支承的动圈式快速反射镜的柔性铰链立体结构示意图;
图7为本发明基于柔性支承的动圈式快速反射镜的整体结构示意图;
图8为本发明基于柔性支承的动圈式快速反射镜的光路及回转中心示意图;
图9为本发明基于柔性支承的动圈式快速反射镜的光路对比图。
图中:1-反射镜;1A-入射光路方向;1B、2B-反射光路方向;2-反射镜镜托;3-磁铁块;101a-左侧磁铁块N极;101b-左侧磁铁块S极;102a-右侧磁铁块N极;102b-右侧磁铁块S极;4-线圈架;5-线圈;6-导磁槽;7-导磁块;8-支撑块;9-十字交叉柔性铰链;10-壳体;11-电涡流探头;12-电涡流探头支架;13-电涡流传感器组件安装壳;14-电涡流电路板;15-限位块;16-电涡流传感器组件固定座;17-柔性结构件;18-弹簧片。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件能够以各种不同的配置来布置和设计。
请参照图1至图3及图7,本发明的第一个实施例提供一种基于柔性支承的动圈式快速反射镜,其包括壳体10,所述壳体10内设有反射镜1、电磁驱动组件、柔性支承组件和电涡流传感器组件。
所述电磁驱动组件包括磁铁块3、导磁槽6和线圈5,所述磁铁块3安装在所述导磁槽6内,所述磁铁块3设置在所述线圈5外部。
所述电磁驱动组件驱动所述柔性支承组件的转动。
所述柔性支承组件的固定端连接所述壳体10,旋转端连接所述反射镜1。
所述电涡流传感器组件安装在所述反射镜1的镜面处。
所述反射镜1采用镜片上置,使回转中心与镜面前表面重合。
在本发明较佳的实施例中,上述基于柔性支承的动圈式快速反射镜的所述电磁驱动组件还包括线圈架4和支撑块8。
所述导磁槽6安装在所述壳体10的底座上。
所述支撑块8安装在所述导磁槽6内。
所述线圈架4设置在所述导磁槽6内,位于所述支撑块8远离所述壳体10的底座的一侧。
所述线圈5设置在所述线圈架4内。
所述磁铁块3至少有两个,对称设置在所述线圈5外。
线圈架4采用镂空式结构设计,使得整体装置轻量化,节省材料,减少成本,使整体结构易于装配拆卸。
所述线圈5安装在所述线圈架4内,所述磁铁块3设置在所述线圈5外,使得整个电磁驱动组件的布置方式更加紧密,磁通密度更高,同等情况下能够实现更高的出力以及速度。
线圈5与软磁材料相接触,散热好,能够承受更高的功率,无线缆拖拽和断裂担忧,节省电磁驱动组件占位空间,结构轻量化且便于出线。
其技术效果在于:电磁驱动组件具有高磁能、高剩磁性能,壳体不导磁,使快速反射镜电机具有轻型结构以及较小的转矩,能显著提高电机的响应速度。
在本发明较佳的实施例中,上述基于柔性支承的动圈式快速反射镜的所述电磁驱动组件还包括导磁块7。
所述导磁块7设置在所述线圈架4上方。
导磁块7设置在线圈架4的框架中心处,并通过所述线圈架4下方的支撑块8进行轴向压紧固定。
其技术效果在于:用于扩大磁铁吸引力。
在本发明较佳的实施例中,上述基于柔性支承的动圈式快速反射镜还包括反射镜镜托2。
所述反射镜镜托2安装在所述线圈架4上。
所述反射镜1安装在所述反射镜镜托2上。
所述反射镜1和所述反射镜镜托2的中心重合。
反射镜1的上方没有任何结构件,从而替换光电系统中传统的轴承振镜。
其中,反射镜1以Z轴为转动中心轴进行一维振动。
所述壳体10上设有限位块15,所述反射镜镜托2与所述限位块15卡合,通过所述限位块15限制转动的范围。
在本发明较佳的实施例中,上述基于柔性支承的动圈式快速反射镜的所述电涡流传感器组件包括电涡流探头11、电涡流探头支架12、电涡流电路板14、电涡流传感器组件安装壳13和电涡流传感器组件固定座16。
所述电涡流探头11安装在所述电涡流探头支架12上。
所述电涡流探头支架12安装在所述电涡流传感器组件安装壳13上。
所述电涡流电路板14安装在所述电涡流传感器组件固定座16上。
所述电涡流传感器组件安装壳13与所述电涡流传感器组件固定座16密封连接。
所述电涡流探头11有两个,在同一方向上采用两个电涡流探头11,进行差动测量,提高测量精度,从而减小温漂等对测量结果的影响。
在反射镜1的后方布置电涡流转角测量结构,减小了快反镜的总体高度,使结构更紧凑。
其技术效果在于:所述电涡流传感器组件设置在反射镜1镜面的后方。当反射镜1呈现一维摆动时,反射镜1与电涡流探头11的距离发生变化,左右两个探头进行差分测量,能有效的减小测量误差。对反射镜1的距离进行测量节省高度空间,提高测量精度,节省高度空间,从而避免振镜整体高度过大,使结构更紧凑。
在本发明较佳的实施例中,上述基于柔性支承的动圈式快速反射镜的所述柔性支承组件包括至少一个十字交叉柔性铰链9。
所述反射镜镜托2和所述壳体10之间形成有安装孔,所述十字交叉柔性铰链9设置在所述安装孔内。
所述十字交叉柔性铰链9位于所述线圈5外侧。
所述十字交叉柔性铰链9位于所述线圈5外与所述磁铁块3的不同侧。
所述十字交叉柔性铰链9可以是一个或两个,单个十字交叉柔性铰链9的最大转角范围是±15°。采用两个十字交叉柔性铰链9,可设计的最大转角范围是±10°。
所述十字交叉柔性铰链9的材料采用钛合金、铍青铜或不锈钢。
其技术效果在于:便于装配。
如图5至图6所示,在本发明较佳的实施例中,上述基于柔性支承的动圈式快速反射镜的十字交叉柔性铰链9包括一组柔性结构件17和弹簧片18。
所述弹簧片18连接一组所述柔性结构件17,使一组所述柔性结构件17之间可以发生转动,超过所述弹簧片18的变形范围则复位。
其技术效果在于:在保证弹性的同时,同时拥有一定的刚度。所述弹簧片18在偏转方向上的弹性,可分为一维和二维,弹性指的是塑性变形范围内的弹性,超过塑性变形就失去弹性。
在本发明较佳的实施例中,上述基于柔性支承的动圈式快速反射镜的所述反射镜1的材料采用铍、硅、熔融石英、石英、SiC、BK7、Al2O3或MgF2。
所述反射镜1上涂有保护材料。
所述保护材料采用金或银。
所述反射镜1可采用介电布拉格镜结构。
在本发明较佳的实施例中,上述基于柔性支承的动圈式快速反射镜的所述磁铁块3的材料采用钐钴SmCo33EN 5300,NdFeB或NSOM。
所述导磁槽6采用稀土永磁材料。
在本发明较佳的实施例中,上述基于柔性支承的动圈式快速反射镜的所述线圈架4采用非导磁材料。
在本发明较佳的实施例中,上述基于柔性支承的动圈式快速反射镜的所述线圈架4、反射镜镜托2、电涡流传感器组件均采用包络式镂空结构设计。
其技术效果在于:使得整体装置轻量化,节省材料,减少成本。
在本发明较佳的实施例中,上述基于柔性支承的动圈式快速反射镜的所述线圈5可采用机器绕制,效率高,填充率高,适合用于快反镜的扫描补偿。
其技术效果在于:保证线圈的出力效果更佳。
请参照图4(电磁驱动组件俯视剖视视角),本发明的第二个实施例提供一种基于柔性支承的动圈式快速反射镜的电磁驱动组件磁路原理,包括:
两块磁铁块3置于导磁槽6的凹形区域的左右两边内侧处。左侧磁铁块101a处为N极,101b处为S极,右侧磁铁块102a处为N极,102b处为S极。当通入线圈电流方向为102a流入、102b流出时,基于洛伦兹力原理,根据左手定则判断出线圈的受力方向如图中粗箭头方向,即线圈的出力使得电机可动部分形成偏转力矩,与十字交叉式柔性铰链9带动反射镜1一起沿着反射镜镜托2的中心左、右方向偏摆,整体电磁驱动组件占位空间小,结构轻量化且便于出线,驱动反射镜1达到既定角度偏转。
请参照图8和图9,图中虚线所示圆的圆心为反射镜1的回转中心,实线表示反射镜1,1A指入射光路的方向,1B和2B指反射光路的方向。
本发明采用镜片上置的方式,使反射镜1的回转中心与镜面前表面重合,有效避免了镜面与回转中心距离过远造成光束平移的问题,回转中心与电磁驱动组件的重心重合,使系统的可控性更好,动态性能好,带宽高。本发明能够实现较高的扫描速度,采用柔性支撑,相比于滚珠轴承具有较长的寿命,具有较好的耐高低温特性,采用与现有轴承振镜相同的反射镜布置位置,将柔性支撑布置在电磁驱动组件的两端,反射镜1的上方无结构,从而可直接替代光电系统中传统的轴性振镜。
在上述各种实施例中,可以使用各种类型的固定装置,例如螺栓、螺钉、销、粘合剂等。
本发明实施例旨在保护一种基于柔性支承的动圈式快速反射镜,具备如下效果:
1.本发明采用镜片上置和包络镂空结构设计,使得快反镜整体结构更加紧凑以及轻量化使回转中心与镜面前表面重合,使系统的可控性更好,动态性能好,带宽高,且反射镜上方无结构,从而可直接替换光电系统中传统的轴承振镜。
2.本发明采用磁铁、导磁块、线圈、支撑块、导磁壁构成振镜的电磁驱动组件。磁铁成对沿着导磁块以及凹形导磁壁的中心对称布置,导磁块通过支撑块与导磁壁形成螺栓连接固定,使得整个电磁驱动结构磁通密度更高,同等情况下能够实现更高的出力以及速度。
3.本发明采用十字交叉式柔性铰链作为柔性支撑,相比于滚珠轴承具有较长的寿命,具有较好的耐高低温特性。无润滑剂,可用于真空,同时转角范围也足够大。
4.本发明的一维快反镜使用的线圈可采用机器绕制,绕制效率高,填充率高。
5.本发明在反射镜后方布置电涡流转角测量结构,从而减小了快反镜的总体高度,结构更紧凑。
6.本发明的一维快速反射镜适合用于扫描补偿的快反镜应用,能够适用于高度空间受约束的场合。
应当理解的是,本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理,而不构成对本发明的限制。因此,在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。此外,本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (10)
1.一种基于柔性支承的动圈式快速反射镜,其特征在于,包括壳体(10),所述壳体(10)内设有反射镜(1)、电磁驱动组件、柔性支承组件和电涡流传感器组件;
所述电磁驱动组件包括磁铁块(3)、导磁槽(6)和线圈(5),所述磁铁块(3)安装在所述导磁槽(6)内,所述磁铁块(3)设置在所述线圈(5)外部;
所述电磁驱动组件驱动所述柔性支承组件的转动;
所述柔性支承组件的固定端连接所述壳体(10),旋转端连接所述反射镜(1);
所述电涡流传感器组件安装在所述反射镜(1)的镜面处。
2.根据权利要求1所述的基于柔性支承的动圈式快速反射镜,其特征在于,所述电磁驱动组件还包括线圈架(4)和支撑块(8);
所述导磁槽(6)安装在所述壳体(10)的底座上;
所述支撑块(8)安装在所述导磁槽(6)内;
所述线圈架(4)设置在所述导磁槽(6)内,位于所述支撑块(8)远离所述壳体(10)的底座的一侧;
所述线圈(5)设置在所述线圈架(4)内;
所述磁铁块(3)至少有两个,对称设置在所述线圈(5)外。
3.根据权利要求2所述的基于柔性支承的动圈式快速反射镜,其特征在于,所述电磁驱动组件还包括导磁块(7);
所述导磁块(7)设置在所述线圈架(4)内。
4.根据权利要求2所述的基于柔性支承的动圈式快速反射镜,其特征在于,还包括反射镜镜托(2);
所述反射镜镜托(2)安装在所述线圈架(4)上;
所述反射镜(1)安装在所述反射镜镜托(2)上;
所述反射镜(1)和所述反射镜镜托(2)的中心重合;
所述壳体(10)上设有限位块(15),所述反射镜镜托(2)与所述限位块(15)卡合,通过所述限位块(15)限制转动的范围。
5.根据权利要求1所述的基于柔性支承的动圈式快速反射镜,其特征在于,所述电涡流传感器组件包括电涡流探头(11)、电涡流探头支架(12)、电涡流电路板(14)、电涡流传感器组件安装壳(13)和电涡流传感器组件固定座(16);
所述电涡流探头(11)安装在所述电涡流探头支架(12)上;
所述电涡流探头支架(12)安装在所述电涡流传感器组件安装壳(13)上;
所述电涡流电路板(14)安装在所述电涡流传感器组件固定座(16)上;
所述电涡流传感器组件安装壳(13)与所述电涡流传感器组件固定座(16)密封连接。
6.根据权利要求4所述的基于柔性支承的动圈式快速反射镜,其特征在于,所述柔性支承组件包括至少一个十字交叉柔性铰链(9);
所述反射镜镜托(2)和所述壳体(10)之间形成有安装孔,所述十字交叉柔性铰链(9)设置在所述安装孔内;
所述十字交叉柔性铰链(9)位于所述线圈(5)外侧;
所述十字交叉柔性铰链(9)位于所述线圈(5)外与所述磁铁块(3)的不同侧;
所述十字交叉柔性铰链(9)的材料采用钛合金、铍青铜或不锈钢。
7.根据权利要求6所述的基于柔性支承的动圈式快速反射镜,其特征在于,所述十字交叉柔性铰链(9)包括一组柔性结构件(17)和弹簧片(18);
所述弹簧片(18)连接一组所述柔性结构件(17),使一组所述柔性结构件(17)之间可以发生转动,超过所述弹簧片(18)的变形范围则复位。
8.根据权利要求1所述的基于柔性支承的动圈式快速反射镜,其特征在于,所述反射镜(1)的材料采用铍、硅、熔融石英、石英、SiC、BK7、Al2O3或MgF2;
所述反射镜(1)上涂有保护材料;
所述保护材料采用金或银。
9.根据权利要求1所述的基于柔性支承的动圈式快速反射镜,其特征在于,所述磁铁块(3)的材料采用钐钴SmCo33EN 5300,NdFeB或NSOM;
所述导磁槽(6)采用稀土永磁材料。
10.根据权利要求2所述的基于柔性支承的动圈式快速反射镜,其特征在于,所述线圈架(4)采用非导磁材料。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310673425.8A CN116400476A (zh) | 2023-06-08 | 2023-06-08 | 一种基于柔性支承的动圈式快速反射镜 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310673425.8A CN116400476A (zh) | 2023-06-08 | 2023-06-08 | 一种基于柔性支承的动圈式快速反射镜 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN116400476A true CN116400476A (zh) | 2023-07-07 |
Family
ID=87012757
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202310673425.8A Pending CN116400476A (zh) | 2023-06-08 | 2023-06-08 | 一种基于柔性支承的动圈式快速反射镜 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN116400476A (zh) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116626882A (zh) * | 2023-07-25 | 2023-08-22 | 长春萨米特光电科技有限公司 | 一种小型高稳定性振镜装置 |
CN116719145A (zh) * | 2023-08-09 | 2023-09-08 | 北京瑞控信科技股份有限公司 | 一种二维非框架大角度快速反射镜 |
CN117655530A (zh) * | 2024-02-02 | 2024-03-08 | 安徽瑞控信光电技术股份有限公司 | 一种快反镜、快反镜十字柔性支撑结构及其成型工艺方法 |
CN117784398A (zh) * | 2024-02-28 | 2024-03-29 | 安徽瑞控信光电技术股份有限公司 | 一种二维大角度动磁式快反镜 |
CN117784399A (zh) * | 2024-02-28 | 2024-03-29 | 安徽瑞控信光电技术股份有限公司 | 一种阵列快反镜 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20020163701A1 (en) * | 1990-11-15 | 2002-11-07 | Plesko George A. | Module for receiving a light beam and converting it to a scanning beam |
CN112346240A (zh) * | 2021-01-11 | 2021-02-09 | 北京瑞控信科技有限公司 | 一种二维动磁式快速反射镜装置 |
CN214623161U (zh) * | 2021-05-08 | 2021-11-05 | 长春理工大学 | 一种轻量化便拆卸的快速控制反射镜 |
CN115097593A (zh) * | 2022-08-26 | 2022-09-23 | 北京瑞控信科技股份有限公司 | 一种一维高速动磁式柔性支撑快速反射镜 |
CN115113363A (zh) * | 2022-08-26 | 2022-09-27 | 北京瑞控信科技股份有限公司 | 一种高性能动圈式柔性支撑振镜 |
CN115356850A (zh) * | 2022-10-19 | 2022-11-18 | 北京瑞控信科技股份有限公司 | 一种动圈式柔性支撑振镜 |
-
2023
- 2023-06-08 CN CN202310673425.8A patent/CN116400476A/zh active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20020163701A1 (en) * | 1990-11-15 | 2002-11-07 | Plesko George A. | Module for receiving a light beam and converting it to a scanning beam |
CN112346240A (zh) * | 2021-01-11 | 2021-02-09 | 北京瑞控信科技有限公司 | 一种二维动磁式快速反射镜装置 |
CN214623161U (zh) * | 2021-05-08 | 2021-11-05 | 长春理工大学 | 一种轻量化便拆卸的快速控制反射镜 |
CN115097593A (zh) * | 2022-08-26 | 2022-09-23 | 北京瑞控信科技股份有限公司 | 一种一维高速动磁式柔性支撑快速反射镜 |
CN115113363A (zh) * | 2022-08-26 | 2022-09-27 | 北京瑞控信科技股份有限公司 | 一种高性能动圈式柔性支撑振镜 |
CN115356850A (zh) * | 2022-10-19 | 2022-11-18 | 北京瑞控信科技股份有限公司 | 一种动圈式柔性支撑振镜 |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116626882A (zh) * | 2023-07-25 | 2023-08-22 | 长春萨米特光电科技有限公司 | 一种小型高稳定性振镜装置 |
CN116626882B (zh) * | 2023-07-25 | 2023-10-10 | 长春萨米特光电科技有限公司 | 一种小型高稳定性振镜装置 |
CN116719145A (zh) * | 2023-08-09 | 2023-09-08 | 北京瑞控信科技股份有限公司 | 一种二维非框架大角度快速反射镜 |
CN116719145B (zh) * | 2023-08-09 | 2023-12-29 | 北京瑞控信科技股份有限公司 | 一种二维非框架大角度快速反射镜 |
CN117655530A (zh) * | 2024-02-02 | 2024-03-08 | 安徽瑞控信光电技术股份有限公司 | 一种快反镜、快反镜十字柔性支撑结构及其成型工艺方法 |
CN117784398A (zh) * | 2024-02-28 | 2024-03-29 | 安徽瑞控信光电技术股份有限公司 | 一种二维大角度动磁式快反镜 |
CN117784399A (zh) * | 2024-02-28 | 2024-03-29 | 安徽瑞控信光电技术股份有限公司 | 一种阵列快反镜 |
CN117784398B (zh) * | 2024-02-28 | 2024-05-03 | 安徽瑞控信光电技术股份有限公司 | 一种二维大角度动磁式快反镜 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN116400476A (zh) | 一种基于柔性支承的动圈式快速反射镜 | |
CN112346240B (zh) | 一种二维动磁式快速反射镜装置 | |
CN115097593B (zh) | 一种一维高速动磁式柔性支撑快速反射镜 | |
US20070205674A1 (en) | Voice coil motor and method of using the same for displacement control | |
US7705493B2 (en) | Magnetic mirror air bearing for Michelson interferometer with lateral motion | |
CN108873320B (zh) | 一种二维快速控制反射镜 | |
CN115097594B (zh) | 一种大口径大转角高带宽音圈电机快反镜装置 | |
CN115113363B (zh) | 一种动圈式柔性支撑振镜 | |
CN115356824B (zh) | 一种采用熔断锁止结构的快速反射镜 | |
CN115097624B (zh) | 一种基于顶置型动圈式的柔性支撑振镜 | |
CN116430576A (zh) | 一种一维柔性支承动磁快反镜 | |
CN214174724U (zh) | 一种二维动磁式快速反射镜装置 | |
CN212623341U (zh) | 一种基于柔性杆连接的快速反射镜装置 | |
CN114326012A (zh) | 一种二维快速反射镜的电磁驱动及支撑结构 | |
EP1953903A1 (en) | Voice coil motor and method of using a magnetic restoring force for displacement control | |
CN110764072B (zh) | 一种双轴承振镜和激光雷达 | |
CN110726984B (zh) | 一种振镜和激光雷达 | |
CN115343825B (zh) | 一种高带宽动铁式音圈电机快反镜装置 | |
CN115356850A (zh) | 一种动圈式柔性支撑振镜 | |
EP3652509B1 (en) | Mirror bearing for an interferometer | |
CN111175765B (zh) | 一种双轴承振镜和激光雷达 | |
CN116719145B (zh) | 一种二维非框架大角度快速反射镜 | |
CN117784398B (zh) | 一种二维大角度动磁式快反镜 | |
CN116626882B (zh) | 一种小型高稳定性振镜装置 | |
JP2674777B2 (ja) | 光ビーム走査用スキャナー |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20230707 |