CN116974035A - 一种高精度三丝杆联动式次镜调焦机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高精度三丝杆联动式次镜调焦机构，涉及光机电工程技术领域，包括次镜组件、固定平台、丝杆螺母连接组件和限位判定组件，所述固定平台设置在所述次镜组件和所述丝杆螺母连接组件之间，所述限位判定组件与所述固定平台通过连接杆连接。本发明采用上述的一种高精度三丝杆联动式次镜调焦机构，规避了热量的产生和温度的变化，从根源上避免了结构、镜片因受热变形对系统成像质量的影响；三个螺母端面共同确定次镜固定平台的位置，三组传动机构是圆周均布对称关系且通过主动齿轮联动，增加了传动结构的稳定性，以此保证经历振动后的次镜在运动行程内的倾斜误差；具有结构简单，高效率、高精度、稳定可靠的优点。
Description
技术领域
本发明涉及光机电工程技术领域，尤其是涉及一种高精度三丝杆联动式次镜调焦机构。
背景技术
航天光学成像系统在进入轨道工作前，通常会经历地面装调、运输、安装和发射等多个阶段。光学系统受到的冲击、振动、温度变化、重力环境变化等条件会导致光学系统所成像焦面与探测器的感光面不重合。为保证航天光学成像系统对目标物的清晰成像，需要利用调焦机构调节光学系统成像焦面的轴向位置，使系统在调焦后所成像的焦面与探测器的感光面重合。目前，相机调焦方式主要有以下四种：移动光学系统调焦，移动折叠镜调焦，移动像面调焦，移动成像镜片调焦。由于次镜调焦具有(移动成像镜片调焦)刚度好、质量轻、体积小的优势，所以这种方式被广泛使用。
国内常用的次镜调焦方式为热控调焦，但热控产生的热量会导致光机结构热变形影响成像质量。除热控调焦外，还有机械传动调焦机构：凸轮方案、丝杆螺母方案、蜗轮蜗杆方案。其中，丝杆螺母方案由于结构紧凑、体积小而适用于航天光学系统的次镜调焦。目前，常规的丝杆螺母次镜调焦机构虽然结构简单紧凑，但是仍有一定的缺点，即在经历振动后难以保证次镜在运动行程内的倾斜误差。
发明内容
本发明的目的是提供一种高精度三丝杆联动式次镜调焦机构，规避了热量的产生和温度的变化，从根源上避免了结构、镜片因受热变形对系统成像质量的影响；三个螺母端面共同确定次镜固定平台的位置，三组丝杆螺母传动机构是圆周均布对称关系且通过主动齿轮联动，增加了传动结构的稳定性，以此保证经历振动后的次镜在运动行程内的倾斜误差；具有结构简单，高效率、高精度、稳定可靠的优点。
为实现上述目的，本发明提供了一种高精度三丝杆联动式次镜调焦机构，包括次镜组件、固定平台、丝杆螺母连接组件和限位判定组件，所述固定平台设置在所述次镜组件和所述丝杆螺母连接组件之间，所述限位判定组件与所述固定平台通过连接杆连接。
优选的，所述次镜组件包括次镜座和次镜，所述次镜座上设置有若干圆弧状应力消除槽，所述次镜设置在所述固定平台上，所述次镜座通过螺钉与所述固定平台连接。
优选的，所述丝杆螺母连接组件包括三套丝杆螺母传动机构、三个从动齿轮和一个主动齿轮，所述主动齿轮同时与三个所述从动齿轮啮合，所述主动齿轮与步进电机的转轴固定连接，所述步进电机设置在调焦机构外壳内，所述调焦机构外壳固定在承力筒上。
优选的，三套所述丝杆螺母传动机构围绕所述主动齿轮圆周对称分布，所述丝杆螺母传动机构包括丝杆、螺母和两个轴承，所述螺母通过底部的螺纹孔与所述固定平台连接，所述丝杆穿过所述螺母固定在所述固定平台上，所述轴承套接在所述丝杆的外侧顶端，所述轴承设置在所述调焦机构外壳内，所述丝杆靠近所述轴承的一端与所述从动齿轮型面联接。
优选的，所述限位判定组件包括两个霍尔传感器。
优选的，所述从动齿轮与所述主动齿轮之间设置有固体润滑层，所述固体润滑层的材质设置为镀二硫化钼。
因此，本发明采用上述一种高精度三丝杆联动式次镜调焦机构，具备以下有益效果：
(1)本发明采用的丝杆螺母型次镜调焦机构，规避了热量的产生和温度的变化，从根源上避免了结构、镜片因受热变形对系统成像质量的影响。
(2)本发明通过三个螺母端面共同确定次镜固定平台的位置，三组传动机构是圆周均布对称关系且通过主动齿轮联动，增加了传动结构的稳定性，以此保证经历振动后的次镜在运动行程内的倾斜误差。
(3)本发明具有结构简单，高效率、高精度、稳定可靠的优点。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1是本发明一种高精度三丝杆联动式次镜调焦机构的剖视图；
图2是本发明一种高精度三丝杆联动式次镜调焦机构的传动关系示意图；
附图标记
1、次镜组件；2、固定平台；3、步进电机；4、丝杆螺母传动机构；5、主动齿轮；6、霍尔传感器；7、调焦机构外壳；8、次镜；9、次镜座；91、应力消除槽；10、从动齿轮；11、丝杆；12、螺母；13、轴承；14、连接杆。
具体实施方式
以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
实施例
如图1-图2所示，一种高精度三丝杆联动式次镜调焦机构，包括次镜组件1、固定平台2、丝杆螺母连接组件和限位判定组件，固定平台2设置在次镜组件1和丝杆螺母连接组件之间，限位判定组件与固定平台2通过连接杆14连接。限位判定组件包括两个霍尔传感器6，两个霍尔传感器6随着次镜8一起沿轴向移动，霍尔传感器6用于监测螺母12是否达到丝杆11的两端限定位置。
次镜组件1包括次镜座9和次镜8，次镜座9上设置有若干圆弧状应力消除槽91，次镜8设置在固定平台2上，实现次镜8相对于承力筒的沿轴向移动。次镜座9通过螺钉与固定平台2连接。
丝杆螺母连接组件包括三套丝杆螺母传动机构4、三个从动齿轮10和一个主动齿轮5，主动齿轮5同时与三个从动齿轮10啮合，从动齿轮10与主动齿轮5之间设置有固体润滑层，固体润滑层的材质设置为镀二硫化钼。以避免油脂润滑剂在真空环境中污染光学表面。主动齿轮5与步进电机3的转轴固定连接，步进电机3设置在调焦机构外壳7内，调焦机构外壳7固定在承力筒上。
三套丝杆螺母传动机构4围绕主动齿轮5圆周对称分布，增加了传动结构的稳定性以保证经历振动后的次镜8在运动行程内的倾斜误差。丝杆螺母传动机构4包括丝杆11、螺母12和两个轴承13，螺母12通过底部的螺纹孔与固定平台2连接，丝杆11穿过螺母12固定在固定平台2上，轴承13套接在丝杆11的外侧顶端，轴承13设置在调焦机构外壳7内，丝杆11靠近轴承13的一端与从动齿轮10型面联接。
工作原理：
启动步进电机3，步进电机3转动，步进电机3的转轴通过主动齿轮5带动三个从动齿轮10同步做旋转运动；三个从动齿轮10分别带动三个丝杆11转动；丝杆11将运动传递给转动受限的螺母12，使螺母12沿着轴向做直线移动；三个螺母12共同带动固定平台2做直线移动，并将轴向的直线移动传递给次镜组件1，实现了次镜调焦功能。次镜调焦机构在经历力学振动实验后，次镜8在运动行程内的倾斜误差仍小于±10角秒，满足光学设计的指标需求。
因此，本发明采用上述一种高精度三丝杆联动式次镜调焦机构，规避了热量的产生和温度的变化，从根源上避免了结构、镜片因受热变形对系统成像质量的影响；三个螺母端面共同确定次镜固定平台的位置，三组传动机构是圆周均布对称关系且通过主动齿轮联动，增加了传动结构的稳定性，以此保证经历振动后的次镜在运动行程内的倾斜误差；具有结构简单，高效率、高精度、稳定可靠的优点。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种高精度三丝杆联动式次镜调焦机构，其特征在于：包括次镜组件、固定平台、丝杆螺母连接组件和限位判定组件，所述固定平台设置在所述次镜组件和所述丝杆螺母连接组件之间，所述限位判定组件与所述固定平台通过连接杆连接。
2.根据权利要求1所述的一种高精度三丝杆联动式次镜调焦机构，其特征在于：所述次镜组件包括次镜座和次镜，所述次镜座上设置有若干圆弧状应力消除槽，所述次镜设置在所述固定平台上，所述次镜座通过螺钉与所述固定平台连接。
3.根据权利要求1所述的一种高精度三丝杆联动式次镜调焦机构，其特征在于：所述丝杆螺母连接组件包括三套丝杆螺母传动机构、三个从动齿轮和一个主动齿轮，所述主动齿轮同时与三个所述从动齿轮啮合，所述主动齿轮与步进电机的转轴固定连接，所述步进电机设置在调焦机构外壳内，所述调焦机构外壳固定在承力筒上。
4.根据权利要求3所述的一种高精度三丝杆联动式次镜调焦机构，其特征在于：三套所述丝杆螺母传动机构围绕所述主动齿轮圆周对称分布，所述丝杆螺母传动机构包括丝杆、螺母和两个轴承，所述螺母通过底部的螺纹孔与所述固定平台连接，所述丝杆穿过所述螺母固定在所述固定平台上，所述轴承套接在所述丝杆的外侧顶端，所述轴承设置在所述调焦机构外壳内，所述丝杆靠近所述轴承的一端与所述从动齿轮型面联接。
5.根据权利要求1所述的一种高精度三丝杆联动式次镜调焦机构，其特征在于：所述限位判定组件包括两个霍尔传感器。
6.根据权利要求3所述的一种高精度三丝杆联动式次镜调焦机构，其特征在于：所述从动齿轮与所述主动齿轮之间设置有固体润滑层，所述固体润滑层的材质设置为镀二硫化钼。
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060132908A1 (en) * | 2004-07-26 | 2006-06-22 | Baun Kenneth W | Apparatus and methods for focusing and collimating telescopes |
| JP2008309932A (ja) * | 2007-06-13 | 2008-12-25 | Showa Kikai Seisakusho:Kk | 反射望遠鏡 |
| CN104459978A (zh) * | 2014-12-30 | 2015-03-25 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种大口径光学望远镜次镜调焦机构 |
| CN205942082U (zh) * | 2016-08-03 | 2017-02-08 | 曹汐 | 一种基于主焦点成像的调节机构和望远镜 |
| CN106873117A (zh) * | 2016-12-28 | 2017-06-20 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种空间光学遥感器次镜调焦柔性运动机构 |
| CN110531482A (zh) * | 2019-08-28 | 2019-12-03 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 一种柔性高精度次镜组件调焦机构 |
| CN112433334A (zh) * | 2020-11-30 | 2021-03-02 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种分体式空间光学遥感器调焦结构 |
-
2023
- 2023-08-16 CN CN202311029400.0A patent/CN116974035A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060132908A1 (en) * | 2004-07-26 | 2006-06-22 | Baun Kenneth W | Apparatus and methods for focusing and collimating telescopes |
| JP2008309932A (ja) * | 2007-06-13 | 2008-12-25 | Showa Kikai Seisakusho:Kk | 反射望遠鏡 |
| CN104459978A (zh) * | 2014-12-30 | 2015-03-25 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种大口径光学望远镜次镜调焦机构 |
| CN205942082U (zh) * | 2016-08-03 | 2017-02-08 | 曹汐 | 一种基于主焦点成像的调节机构和望远镜 |
| CN106873117A (zh) * | 2016-12-28 | 2017-06-20 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种空间光学遥感器次镜调焦柔性运动机构 |
| CN110531482A (zh) * | 2019-08-28 | 2019-12-03 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 一种柔性高精度次镜组件调焦机构 |
| CN112433334A (zh) * | 2020-11-30 | 2021-03-02 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种分体式空间光学遥感器调焦结构 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| LUDWIG E. SCHUSTER: "Focus drive mechanism for the International Ultraviolet Explorer", no. 887, 3 May 1988 (1988-05-03), pages 102 * |
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