CN212206354U - 一种空间外差干涉成像光谱仪成像推扫装调机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种空间外差干涉成像光谱仪成像推扫装调机构，是由平台分隔为下层调整结构和上层调整结构；下层调整结构为：设置呈水平放置的底座，平台支撑在底座上，并能调整平台与底座之间的前后倾角；前后倾角是指平台与水平面中Y轴的夹角；上层调整结构为：将载物台支撑在平台上，并能调整载物台与平台之间的左右倾角；左右倾角是指载物台与水平面中X轴的夹角。本实用新型结构紧凑、安装方便、调节灵活、稳定可靠，用于实现空间外差干涉成像光谱仪推扫方向与干涉调制方向的一致性调节功能。

Description

一种空间外差干涉成像光谱仪成像推扫装调机构

技术领域

本实用新型涉及一种空间状态调整结构，更具体地说是一种应用在空间外差干涉成像光谱仪中的成像推扫装调机构。

背景技术

空间外差光谱仪基于空间外差光谱技术，相对于传统光谱仪，更具有光谱分辨率高、光通量大、信噪比高和稳定性好等优势，已被用于紫外波段的星际介质、中高层大气OH自由基和大气主要温室气体柱浓度的遥感探测。

空间外差干涉成像光谱仪采用干涉成像技术，具有高空间分辨率，但要求结合推扫或摆扫机构完成干涉光谱与图像的信息获取。仪器在轨搭载的卫星平台一般都具有很高的指向精度(0.05°，3轴3σ)和姿态确定精度(0.01°，3轴3σ)以及姿态稳定度(5×10^-4°，3轴3σ)，以满足干涉调制与空间信息的高精度配准；同样的，地基仪器或载荷的地面验证试验也需要成像推扫装调机构具备上述功能。

现有技术中关于二维角度调整机构已有柔性铰链机构和三支点铰链结构等，其中柔性铰链机构是利用材料的柔性变形实现高精度调节，但其承载能力低、调节范围小；三支点铰链结构是通过螺旋传动改变支点的高度，但其调节精度低，调节方向不明确，控制难度大，均不能满足空间外差干涉成像光谱仪成像推扫装调的要求。

实用新型内容

本实用新型是为避免上述现有技术所存的不足，提供一种调节方便、承载能力强、稳定性好的空间外差干涉成像光谱仪成像推扫装调机构，实现空间外差干涉成像光谱仪推扫方向与干涉调制方向的一致性调节。

本实用新型为解决技术问题采用如下技术方案：

本实用新型空间外差干涉成像光谱仪成像推扫装调机构的结构特点是：

所述装调机构由平台分隔为下层调整结构和上层调整结构；所述下层调整结构为：设置呈水平放置的底座，平台支撑在底座上，并能调整平台与底座之间的前后倾角；所述前后倾角是指平台与水平面中Y轴的夹角；所述上层调整结构为：将载物台支撑在平台上，并能调整载物台与所述平台之间的左右倾角；所述左右倾角是指载物台与水平面中X轴的夹角。

本实用新型空间外差干涉成像光谱仪成像推扫装调机构的结构特点也在于：所述下层调整结构包括：在底座上设置一底座螺纹凸台，在所述底座螺纹凸台中配合设置竖向螺杆，所述竖向螺杆的杆顶端抵于平台的底面；在底座上设置一对底座U型耳槽，在对应位置的平台的底面设置一对平台U型凸台，所述底座U型耳槽和平台U型凸台一一对应地利用各自销孔中的中层销轴实现铰接；所述底座螺纹凸台处在所述Y轴上，一对底座U型耳槽在Y轴的两侧呈轴对称，用于连接底座U型耳槽和平台U型凸台的两根中层销轴处在同一直线上，且直线与X轴平行；所述底座螺纹凸台与底座U型耳槽分处在X轴的两侧。

本实用新型空间外差干涉成像光谱仪成像推扫装调机构的结构特点也在于：在所述底座与载物台之间，设置用于稳定机构的拉伸拉簧。

本实用新型空间外差干涉成像光谱仪成像推扫装调机构的特点也在于：所述上层调整结构为：在平台的上表面设置一对平台U型耳槽，在对应位置的载物台的底面设置一对载物台U型凸台，所述平台U型耳槽与载物台U型凸台一一对应地利用各自销孔中的上层销轴实现铰接；在平台的上表面设置由水平螺杆和与所述水平螺杆螺纹配合的水平滑块，所述水平螺杆利用两端轴承支承在平台上并得到轴向限位，转动水平螺杆能够使水平滑动沿X轴向移动；对应位置的载物台的底面沿X轴向固定设置一楔形块，所述楔形块以其楔面支撑在所述水平滑块的顶面；所述一对平台U型耳槽在X轴的两侧呈轴对称，所述水平螺杆位于X轴所在位置上，且水平螺杆与平台U型耳槽分处在Y轴的两侧。

本实用新型空间外差干涉成像光谱仪成像推扫装调机构的结构特点也在于：在所述上层调整结构中：在所述平台的上表面沿X轴向设置滑槽，所述滑块位于滑槽中获得X轴向上的导向；将所述滑块的顶面设置为弧形，以所述弧形面抵于楔形块的楔面。

与已有技术相比，本实用新型有益效果体现在：

1、本实用新型中两个维度上的转角调节分层设置，相互独立，转角调节方便，能够快速准确的实现两个方向的独立调节；

2、本实用新型中平台与载物台均有三个支撑点，受力均匀，承载能力强；

3、本实用新型设置了弧面滑块、楔块结构以及螺旋传动结构的组合方案，保证了调整过程中的稳定性，提升了零件的耐磨性，实现空间外差干涉成像光谱仪推扫方向与干涉调制方向的一致性调节功能。

附图说明

图1为本实用新型主视结构示意图；

图2为本实用新型中底座结构示意图；

图3为本实用新型平台结构示意图；

图4为本实用新型中载物台结构示意图；

图5为本实用新型中空间外差干涉成像光谱仪原理图。

图中标号：1底座，2吊环螺钉，3竖向螺杆，4平台，5载物台，6滑槽，7水平螺杆，8水平滑块，9楔形块，10调整旋钮，11拉伸拉簧，101底座螺纹凸台，102底座U型耳槽，103底座螺纹孔，401平台U型耳槽，402平台U型凸台，403平台通孔，404工字槽，501载物台U型凸台，502矩形槽，503槽内螺纹通孔，504载物台螺纹孔。

具体实施方式

本实用新型中空间外差干涉成像光谱仪的结构形式与原理如图5所示：利用第一衍射光栅G1和第二衍射光栅G2代替迈克尔逊干涉仪中两个平面反射镜，光束经第一透镜L1准直后入射到分束器BS上，分束器BS将入射光分为两束相干光：其中第一光束经分束器BS反射后入射到第一衍射光栅G1，并经第一衍射光栅G1衍射后返回分束器BS；第二光束透过分束器BS入射到第二衍射光栅G2上，经第二衍射光栅G2衍射后反射回到分束器BS上，两只光栅的m级衍射光再次相遇并发生干涉，形成干涉条纹。由第二透镜L2和第三透镜L3构成的光学成像系统将干涉条纹比例缩放成像在面阵探测器I上；采集探测器I上的干涉图，经过傅里叶逆变换后复原出入射光的光谱信息。光谱仪绕z轴旋转，即可采集到不同物点的干涉图信息，从而复原出整个被测目标的光谱信息；图5中A为探测目标，Z轴为竖直方向；本实用新型中装调机构是用于搭载如图5所示所示的光谱仪。

参见图1，本实施例中空间外差干涉成像光谱仪成像推扫装调机构由平台4分隔为下层调整结构和上层调整结构。

如图1、图2、图3和图4所示，下层调整结构为：设置呈水平放置的底座1，平台4支撑在底座1上，并能调整平台4与底座1之间的前后倾角；前后倾角是指平台4与水平面中Y轴的夹角。上层调整结构为：将载物台5支撑在平台4上，并能调整载物台5与平台4之间的左右倾角；左右倾角是指载物台5与水平面中X轴的夹角；光谱仪稳固装载在载物台5上。

如图1、图2和图3所示，具体实施中，在底座1上设置一底座螺纹凸台101，在底座螺纹凸台101中配合设置竖向螺杆3，竖向螺杆3的杆顶端设置为球头，并以球头抵于平台4底面，对平台4形成顶撑；在底座1上设置一对底座U型耳槽102，在对应位置的平台4的底面设置一对平台U型凸台402，底座U型耳槽102和平台U型凸台402一一对应地利用各自销孔中的中层销轴实现铰链形式的铰接，可以在铰链内置一对以“背靠背”形式进行安装的角接触球轴承，转动阻力小，且转动平稳，以此保证铰链转动的稳定性，提高铰链的定位精度；底座螺纹凸台101的中心处在Y轴上，一对底座U型耳槽102在Y轴的两侧呈轴对称，用于连接底座U型耳槽102和平台U型凸台402的两根中层销轴处在同一直线上，且直线与X轴平行；底座螺纹凸台101与底座U型耳槽102分处在X轴的两侧。

如图1、图3和图4所示，具体实施中，上层调整结构为：在平台4的上表面设置一对平台U型耳槽401，在对应位置的载物台5的底面设置一对载物台凸台501，平台U型耳槽401与载物台U形凸台501一一对应地利用各自孔中的上层销轴实现铰链形式的铰接，同样可以在铰链内置一对以“背靠背”形式进行安装的角接触球轴承，转动阻力小，且转动平稳，以此保证铰链转动的稳定性，提高铰链的定位精度；在平台4的上表面设置由水平螺杆7和与水平螺杆7螺纹配合的水平滑块8，水平螺杆7利用两端轴承支承在平台4上并得到轴向限位，转动水平螺杆7能够使水平滑动8沿X轴向移动；对应位置的载物台5的底面沿X轴向固定设置一楔形块9，楔形块9以其楔面支撑在水平滑块8的顶面；一对平台U型耳槽102在X轴的两侧呈轴对称，水平螺杆7位于X轴所在位置上，且水平螺杆7与平台U型耳槽102分处在Y轴的两侧；在底座1与载物台5之间，一对吊环螺钉2分别安装在底座螺纹孔103和处在对应位置上的载物台螺纹孔504中，拉伸拉簧11贯穿平台4中的平台通孔403并设置在一对吊环螺钉2之间，利用拉伸拉簧11提高机构的稳定性，限制载物台空载时的转动。

具体实施中，相应措施也包括：

在平台4的上表面设置工字槽404，在工字槽404中固定安装滑槽组件，包括：在平台4的上表面沿X轴向设置有滑槽6，滑块8位于滑槽6中获得X轴向上的导向；在载物台的下表面设置矩形槽502，矩形槽502中设置槽内螺纹通孔503，楔形块9利用槽内螺纹通孔503安装在矩形槽502中，滑块8与楔形块9之间的配合应具备自锁，保证滑块不会自动弹出。因此，滑块8和楔形块9之间接触面的倾角β要满足：

β≤arctanμ

其中，μ为滑块8与楔形块9之间的摩擦系数；β大小选取可根据精度要求及调节范围合理选取：调节精度要求越高，β尽可能取较小值；调节范围越大，β尽可能取较大值。

为了保证微调效果，在滑块8与楔形块9之间的接触应平滑过渡，具体是将滑块8的顶面设置为与楔形块9相配合的斜面，且为弧形面，以其弧形面抵于楔形块9的楔面，也就是：楔形块9固定在载物台5的底部，楔形块的斜面受载物台和光谱仪的自重搭在滑块8的弧面上。弧形面的设置保证了倾斜过程中滑块的弧形面与楔形块的斜面为相切，有效解决了传统滑块-楔块结构中离开零位点出现倾角突变及接触点始终不变的情况。

为了方便调节，在水平螺杆的末端设置调整旋钮10，直径较大的调整旋钮10可以提高使用者转动水平螺杆7的操控性以及精确度。

本实用新型将左右倾角和前后倾角分隔为上下两层独立调整，两层调节组件的销轴垂直布置，各自实现一个方向上的倾角调节；空间外差干涉成像光谱仪直接搭载在载物台上。

Claims (5)

1.一种空间外差干涉成像光谱仪成像推扫装调机构，其特征是：所述装调机构由平台(4)分隔为下层调整结构和上层调整结构；所述下层调整结构为：设置呈水平放置的底座(1)，平台(4)支撑在底座(1)上，并能调整平台(4)与底座(1)之间的前后倾角；所述前后倾角是指平台(4)与水平面中Y轴的夹角；所述上层调整结构为：将载物台(5)支撑在平台(4)上，并能调整载物台(5)与所述平台(4)之间的左右倾角；所述左右倾角是指载物台(5)与水平面中X轴的夹角。

2.根据权利要求1所述的空间外差干涉成像光谱仪成像推扫装调机构，其特征是：所述下层调整结构包括：在底座(1)上设置一底座螺纹凸台(101)，在所述底座螺纹凸台(101)中配合设置竖向螺杆(3)，所述竖向螺杆(3)的杆顶端抵于平台(4)的底面；在底座(1)上设置一对底座U型耳槽(102)，在对应位置的平台(4)的底面设置一对平台U型凸台(402)，所述底座U型耳槽(102)和平台U型凸台(402)一一对应地利用各自销孔中的中层销轴实现铰接；所述底座螺纹凸台(101)处在所述Y轴上，一对底座U型耳槽(102)在Y轴的两侧呈轴对称，用于连接底座U型耳槽(102)和平台U型凸台(402)的两根中层销轴处在同一直线上，且直线与X轴平行；所述底座螺纹凸台(101)与底座U型耳槽(102)分处在X轴的两侧。

3.根据权利要求1所述的空间外差干涉成像光谱仪成像推扫装调机构，其特征是：在所述底座(1)与载物台(5)之间，设置用于稳定机构的拉伸拉簧。

4.根据权利要求1所述的空间外差干涉成像光谱仪成像推扫装调机构，其特征是：所述上层调整结构为：在平台(4)的上表面设置一对平台U型耳槽(401)，在对应位置的载物台(5)的底面设置一对载物台U型凸台(501)，所述平台U型耳槽(401)与载物台U型凸台(501)一一对应地利用各自销孔中的上层销轴实现铰接；在平台(4)的上表面设置由水平螺杆(7)和与所述水平螺杆(7)螺纹配合的水平滑块(8)，所述水平螺杆(7)利用两端轴承支承在平台(4)上并得到轴向限位，转动水平螺杆(7)能够使水平滑块(8)沿X轴向移动；对应位置的载物台(5)的底面沿X轴向固定设置一楔形块(9)，所述楔形块(9)以其楔面支撑在所述水平滑块(8)的顶面；所述一对平台U型耳槽(401)在X轴的两侧呈轴对称，所述水平螺杆(7)位于X轴所在位置上，且水平螺杆(7)与平台U型耳槽(401)分处在Y轴的两侧。

5.根据权利要求4所述的空间外差干涉成像光谱仪成像推扫装调机构，其特征是在所述上层调整结构中：在所述平台(4)的上表面沿X轴向设置滑槽(6)，所述滑块(8)位于滑槽(6)中获得X轴向上的导向；将所述滑块(8)的顶面设置为弧形，以所述弧形面抵于楔形块(9)的楔面。

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