FR2996890A1 - Support assembly for scanning mirror of telescope used onboard e.g. meteorological satellite, has support device comprising rigidificator to connect plates so as to oppose movement of one of plates by freely allowing displacement of plate - Google Patents

Support assembly for scanning mirror of telescope used onboard e.g. meteorological satellite, has support device comprising rigidificator to connect plates so as to oppose movement of one of plates by freely allowing displacement of plate Download PDF

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Abstract

The assembly (7) has support devices (8.1, 8.2) oppositely mounted on both sides of an orientable scanning mirror (5) along an orientation axis, each device has fixing plates (9, 10) connected by an annular membrane (11). The membrane is arranged to authorize only angular displacement of one of the plates around axes perpendicular to the axis and a translation according to the axis. One of the devices has a rigidificator extending according to the axis and connecting the plates so as to oppose movement of one of the plates parallel to the axis by freely allowing displacement. An independent claim is also included for an optical equipment.

Description

La présente invention concerne un ensemble de support d'un élément orientable. Cet élément orientable peut être par exemple un miroir de balayage intégré dans un équipement optique de type télescope. L'invention a également pour objet un tel équipement optique incorporant cet ensemble support. Il existe des équipements optiques comportant un bâti dans lequel sont montés un capteur, au moins un organe d'amplification optique, et un miroir de balayage associé à un moteur d'orientation du miroir de balayage autour d'un axe d'orientation appelé axe de balayage. Le miroir de balayage est relié au bâti et au moteur par un ensemble de support comportant un dispositif de fixation du miroir au bâti et un dispositif de fixation du miroir au moteur lui-même fixé au bâti. Les dispositifs de fixation sont disposés en vis-à-vis l'un de l'autre de part et d'autre du miroir orientable le long de l'axe de balayage. La qualité du télescope dépend notamment de la précision géométrique du miroir de balayage. Il est en outre nécessaire que le miroir ne soit pas soumis à des contraintes qui risqueraient de le déformer et donc d'en altérer la qualité. Le miroir de balayage doit donc être monté de manière à assurer un guidage précis du miroir lors de son orientation autour de l'axe de balayage tout en autorisant des jeux suffisants pour éviter un hyperstatisme qui serait générateur de contraintes en particulier sur le miroir. Lorsque le télescope est soumis à d'importantes variations de températures, il se produit dans le télescope des dilatations différentielles qui engendrent des contraintes que les dispositifs de fixation doivent également pouvoir absorber. De plus, certains télescopes sont embarqués dans des véhicules, notamment des fusées pour les télescopes embarqués sur des satellites, dans lesquels ils sont soumis à des vibrations, des chocs et accélérations qui sollicitent les dispositifs de fixations et sont transmis par ceux-ci au miroir de balayage. Les dispositifs de support connus sont généralement agencés sous la forme de rotules. Cependant un tel agencement demande un usinage soigné pour pouvoir en maîtriser les jeux, et est au final relativement coûteux, sans qu'il assure un filtrage des sollicitations qui isolerait le miroir au moins en partie de celles-ci.The present invention relates to a support assembly of an orientable element. This orientable element can be for example a scanning mirror integrated into a telescope-type optical equipment. The invention also relates to such an optical equipment incorporating this support assembly. There are optical devices comprising a frame in which are mounted a sensor, at least one optical amplification member, and a scanning mirror associated with a scanning mirror orientation motor about an axis of orientation called axis. sweep. The scanning mirror is connected to the frame and the motor by a support assembly comprising a device for fixing the mirror to the frame and a device for fixing the mirror to the motor itself fixed to the frame. The fastening devices are arranged vis-à-vis one another on either side of the directional mirror along the scan axis. The quality of the telescope depends in particular on the geometric accuracy of the scanning mirror. It is also necessary that the mirror is not subjected to constraints that could deform and therefore alter the quality. The scanning mirror must therefore be mounted in such a way as to ensure precise guidance of the mirror when it is oriented around the scanning axis while allowing sufficient games to avoid a hyperstatism which would generate constraints, in particular on the mirror. When the telescope is subjected to significant temperature variations, differential telescopes occur in the telescope that create stresses that the fasteners must also be able to absorb. In addition, some telescopes are embedded in vehicles, including rockets for telescopes embedded on satellites, in which they are subjected to vibrations, shocks and accelerations that solicit fasteners and are transmitted by them to the mirror sweep. The known support devices are generally arranged in the form of ball joints. However such an arrangement requires careful machining to be able to control the games, and is ultimately relatively expensive, without it provides a filtering solicitations that isolate the mirror at least in part thereof.

Un but de l'invention est de fournir un ensemble de support d'un élément orientable autour d'un axe de balayage, qui assure un maintien précis et isostatique de l'élément tout en étant relativement peu coûteux. A cet effet, on prévoit, selon l'invention, un ensemble de support d'un élément orientable autour d'un axe d'orientation, comprenant un premier dispositif de support et un deuxième dispositif de support qui sont destinés à être montés en vis-à-vis de part et d'autre de l'élément orientable le long de l'axe d'orientation.An object of the invention is to provide a support assembly of an orientable element around a scanning axis, which ensures a precise and isostatic maintenance of the element while being relatively inexpensive. For this purpose, there is provided, according to the invention, a support assembly of an orientable element about an axis of orientation, comprising a first support device and a second support device which are intended to be screwed together. with respect to both sides of the orientable element along the axis of orientation.

Chaque dispositif de support comporte une première platine de fixation externe et une deuxième platine de fixation à l'élément orientable. La deuxième platine est reliée à la première platine par une membrane qui a un plan moyen s'étendant perpendiculairement à l'axe de balayage et qui est agencée pour autoriser uniquement un débattement angulaire de la deuxième platine autour d'axes perpendiculaires à l'axe de balayage et une translation selon l'axe de balayage. Le premier dispositif comprend un rigidificateur s'étendant rigidement selon l'axe de balayage et reliant la deuxième platine à la première platine de manière à s'opposer à un mouvement de la deuxième platine parallèlement à l'axe d'orientation en laissant libre le débattement angulaire de la deuxième platine autour des axes perpendiculaires à l'axe d'orientation.Each support device comprises a first external fixing plate and a second fixing plate to the orientable element. The second plate is connected to the first plate by a membrane which has a mean plane extending perpendicularly to the scan axis and which is arranged to allow only an angular displacement of the second plate about axes perpendicular to the axis. scanning and a translation along the scan axis. The first device comprises a stiffener extending rigidly along the scanning axis and connecting the second plate to the first plate so as to oppose a movement of the second plate parallel to the axis of orientation by leaving free the angular displacement of the second plate about the axes perpendicular to the axis of orientation.

Ainsi, la membrane permet de filtrer au moins en partie les vibrations et autorise des débattements permettant d'absorber les contraintes résultant du montage ou des différentiels de dilatation thermique. En outre, le rigidificateur permet de limiter les efforts supportés par la membrane selon une direction normale à elle-même, efforts qui pourraient la détériorer. La présence d'un rigidificateur dans un seul des dispositifs de support permet de limiter les problèmes d'hyperstatisme. L'invention a également pour objet un équipement optique comportant un bâti dans lequel sont montés un capteur, au moins un organe d'amplification optique, et un miroir de balayage associé à un moteur d'orientation du miroir de balayage autour d'un axe d'orientation, le miroir de balayage étant relié au bâti et au moteur par au moins un tel ensemble de support. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description 20 qui suit d'un mode de réalisation particulier non limitatif de l'invention. Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en coupe 25 d'un télescope incorporant un dispositif de support conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue en perspective de l'ensemble de support du miroir de balayage dudit télescope, 30 - la figure 3 est une vue en perspective d'un premier dispositif de support de l'invention, - la figure 4 est une vue, analogue à la figure 3, de ce dispositif, la membrane ayant été ôtée, 35 - la figure 5 est une vue en perspective du rigidificateur de ce dispositif. L'invention est ici décrite en application à un télescope ici destiné à être embarqué sur un satellite d'observation tel qu'un satellite météorologique.Thus, the membrane allows at least a partial filtering of the vibrations and allows deflections to absorb the stresses resulting from mounting or thermal expansion differentials. In addition, the stiffener makes it possible to limit the forces supported by the membrane in a direction normal to itself, efforts which could deteriorate it. The presence of a stiffener in only one of the support devices makes it possible to limit the problems of hyperstatism. The invention also relates to an optical device comprising a frame in which are mounted a sensor, at least one optical amplification member, and a scanning mirror associated with a scanning mirror orientation motor about an axis. orientation, the scanning mirror being connected to the frame and the motor by at least one such support assembly. Other characteristics and advantages of the invention will become apparent on reading the description which follows of a particular non-limiting embodiment of the invention. Reference is made to the accompanying drawings, in which: FIG. 1 is a diagrammatic sectional view of a telescope incorporating a support device according to the invention; FIG. 2 is a perspective view of the assembly; 3 is a perspective view of a first support device of the invention; FIG. 4 is a view, similar to FIG. 3, of this device, FIG. With the membrane removed, FIG. 5 is a perspective view of the stiffener of this device. The invention is here described in application to a telescope here intended to be embedded on an observation satellite such as a weather satellite.

En référence aux figures 1 à 5, le télescope de l'invention comprend un bâti 1 dans lequel sont montés un capteur 2, un organe d'amplification ou grossissement optique connu en lui-même et symbolisé ici par des miroirs 3, 4, et un miroir de balayage 5 orientable et associé à un moteur 6 d'orientation du miroir de balayage 5 autour d'un axe d'orientation A. Le miroir de balayage 5 est relié au bâti 1 et au moteur 6 par au moins un ensemble de support généralement désigné en 7. L'ensemble de support 7 comprend un premier dispositif de support et un deuxième dispositif de support, respectivement désignés par les références générales 8.1, 8.2. Les dispositifs de support 8.1, 8.2 sont destinés à être montés en vis-à-vis de part et d'autre du miroir de balayage 5 le long de l'axe d'orientation A. Chaque dispositif de support 8.1, 8.2 comporte une première platine 9 de fixation externe, respectivement au bâti 1 et à un arbre de sortie du moteur 6, et une deuxième platine 10 de fixation au miroir de balayage 5.With reference to FIGS. 1 to 5, the telescope of the invention comprises a frame 1 in which a sensor 2 is mounted, an amplification member or optical magnification known in itself and symbolized here by mirrors 3, 4, and a sweeping mirror 5 orientable and associated with a motor 6 for orienting the scanning mirror 5 around an axis of orientation A. The sweeping mirror 5 is connected to the frame 1 and to the motor 6 by at least one set of support generally designated 7. The support assembly 7 comprises a first support device and a second support device, respectively designated by the general references 8.1, 8.2. The support devices 8.1, 8.2 are intended to be mounted facing each other on either side of the scanning mirror 5 along the axis of orientation A. Each support device 8.1, 8.2 comprises a first external fixing plate 9, respectively to the frame 1 and to an output shaft of the motor 6, and a second plate 10 for fixing to the scanning mirror 5.

Chaque première platine 9 a un contour circulaire centré sur l'axe d'orientation A et comprend une plaque de fond en saillie de laquelle s'étend une paroi latérale annulaire. Chaque deuxième platine 10 a une forme de plaque discoldale qui s'étend en regard de la paroi de fond. La plaque discoldale a un diamètre inférieur à la plaque de fond et est reliée à la paroi latérale par une membrane 11. La membrane 11 a un forme annulaire présentant en section transversale des ondulations 12 formant soufflet périphérique. Le bord périphérique externe de la membrane 11 est pincé entre le bord supérieur de la paroi latérale et un couvercle annulaire 15 fixé sur le bord supérieur de la paroi latérale de la première platine 9 et le bord interne de la membrane 11 est pincé dans une gorge périphérique de la plaque formant la deuxième platine 10. Le couvercle 15 comprend un rebord annulaire externe permettant son centrage sur la paroi latérale de la première platine 9. La membrane 11 a un plan moyen P s'étendant perpendiculairement à l'axe d'orientation A. La membrane 11 est ainsi agencée pour autoriser uniquement un débattement angulaire de la deuxième platine 10 autour d'axes perpendiculaires à l'axe d'orientation A et une translation selon l'axe d'orientation A. Les platines 9, 10 sont destinées à être fixées sur l'arbre de sortie du moteur, le bâti et le miroir de balayage 5 par des vis engagées dans ceux-ci en passant par des trous ménagés dans lesdites platines (des trous et des vis sont visibles sur les figures 3 et 4). Le premier dispositif de support 8.1 comprend un rigidificateur 13 s'étendant selon l'axe d'orientation A et reliant la deuxième platine 10 à la première platine 9 de manière à s'opposer à un mouvement de la deuxième platine 10 parallèlement à l'axe d'orientation A en laissant libre le débattement angulaire de la deuxième platine 10 autour des axes perpendiculaires à l'axe d'orientation A. Le rigidificateur 13 comprend un corps tubulaire rigide selon son axe longitudinal Y coïncidant ici avec l'axe d'orientation A. Dans le corps tubulaire sont ménagées radialement des rainures traversantes 14 organisées selon un réseau (visible sur les figures 4 et 5) agencé pour autoriser une flexibilité du corps tubulaire autour d'axes perpendiculaires à l'axe longitudinal Y tout en conservant une rigidité, tant en compression qu'en traction, selon l'axe longitudinal Y.Each first plate 9 has a circular contour centered on the axis of orientation A and comprises a projecting base plate from which extends an annular side wall. Each second plate 10 has a form of discoldal plate which extends opposite the bottom wall. The discoldal plate has a smaller diameter than the bottom plate and is connected to the side wall by a membrane 11. The membrane 11 has an annular shape having in cross section corrugations 12 forming peripheral bellows. The outer peripheral edge of the membrane 11 is clamped between the upper edge of the side wall and an annular cover 15 fixed on the upper edge of the side wall of the first plate 9 and the inner edge of the membrane 11 is pinched in a groove peripheral part of the plate forming the second plate 10. The lid 15 comprises an outer annular flange for centering it on the side wall of the first plate 9. The membrane 11 has a mean plane P extending perpendicular to the axis of orientation A. The membrane 11 is thus arranged to allow only an angular displacement of the second plate 10 about axes perpendicular to the axis of orientation A and a translation along the axis of orientation A. The plates 9, 10 are intended to be fixed on the output shaft of the motor, the frame and the scanning mirror 5 by screws engaged therein through holes in said plates (holes and screws are visible in Figures 3 and 4). The first support device 8.1 comprises a stiffener 13 extending along the axis of orientation A and connecting the second plate 10 to the first plate 9 so as to oppose a movement of the second plate 10 parallel to the orientation axis A leaving free the angular displacement of the second plate 10 about the axes perpendicular to the axis of orientation A. The stiffener 13 comprises a rigid tubular body along its longitudinal axis Y coinciding here with the axis of orientation A. In the tubular body are formed radially through grooves 14 arranged in a network (visible in Figures 4 and 5) arranged to allow flexibility of the tubular body about axes perpendicular to the longitudinal axis Y while maintaining a rigidity, both in compression and in tension, along the longitudinal axis Y.

Cette aptitude à la déformation sera en outre déterminée notamment par le choix du diamètre, de la longueur, du matériau, et de l'épaisseur du corps tubulaire. Lorsque le télescope équipe un satellite, il subit une forte accélération, des vibrations et des chocs lors du lancement dudit satellite. La raideur de la membrane 11 peut être adaptée aux sollicitations prévues en jouant sur l'épaisseur, le matériau, les dimensions, le nombre d'ondulations de la membrane 11. De la raideur de la membrane 11 dépend sa fréquence de résonance et donc sa sensibilité aux vibrations. On fixera la fréquence de résonance en dessous d'un seuil représentant la fréquence minimale des vibrations dont on souhaite limiter la transmission au miroir de balayage 5. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit mais englobe toute variante entrant dans le champ de l'invention telle que définie par les revendications.This ability to deform will be further determined in particular by the choice of the diameter, the length, the material, and the thickness of the tubular body. When the telescope equips a satellite, it undergoes a strong acceleration, vibrations and shocks during the launch of said satellite. The stiffness of the membrane 11 can be adapted to the stresses provided by varying the thickness, the material, the dimensions, the number of corrugations of the membrane 11. The stiffness of the diaphragm 11 depends on its resonance frequency and therefore its sensitivity to vibrations. The resonance frequency will be set below a threshold representing the minimum frequency of the vibrations whose transmission is desired to be limited to the scanning mirror 5. Naturally, the invention is not limited to the embodiment described but encompasses any variant within the scope of the invention as defined by the claims.

En particulier, l'invention n'est pas limitée à cette application et concerne un ensemble de support de tout élément orientable quel qu'il soit, dans un équipement optique ou non. L'ensemble de support est particulièrement bien adapté au support d'un élément de balayage d'une surface, et notamment de balayage optique. Le rigidificateur peut comprendre un noyau allongé en élastomère faiblement déformable en traction/compression le long de l'axe longitudinal du noyau et plus fortement déformable en flexion autour 30 d'axes perpendiculaires à l'axe longitudinal. Cette aptitude à la déformation sera déterminée notamment par le choix du diamètre et de la longueur du noyau.In particular, the invention is not limited to this application and relates to a support assembly of any orientable element whatsoever, in optical equipment or not. The support assembly is particularly well suited to supporting a scanning element of a surface, and in particular optical scanning. The stiffener may comprise an elastomeric elongated core that is weakly deformable in traction / compression along the longitudinal axis of the core and more strongly deformable in bending about axes perpendicular to the longitudinal axis. This aptitude for deformation will be determined in particular by the choice of the diameter and the length of the core.

Claims (7)

REVENDICATIONS1. Ensemble de support d'un élément orientable autour d'un axe d'orientation (A), comprenant un premier dispositif de support (8.1) et un deuxième dispositif de support (8.2) qui sont destinés à être montés en vis-à-vis de part et d'autre de l'élément orientable le long de l'axe d'orientation, chaque dispositif de support comportant une première platine (9) de fixation externe et une deuxième platine (10) de fixation à l'élément orientable, la deuxième platine étant reliée à la première platine par une membrane (11) qui a un plan moyen (P) s'étendant perpendiculairement à l'axe d'orientation et qui est agencée pour autoriser uniquement un débattement angulaire de la deuxième platine autour d'axes perpendiculaires à l'axe d'orientation et une translation selon l'axe d'orientation, le premier dispositif comprenant un rigidificateur (13) s'étendant selon l'axe d'orientation et reliant la deuxième platine à la première platine de manière à s'opposer à un mouvement de la deuxième platine parallèlement à l'axe d'orientation en laissant libre le débattement angulaire de la deuxième platine autour des axes perpendiculaires à l'axe d'orientation.REVENDICATIONS1. Supporting assembly for an orientable element about an axis of orientation (A), comprising a first support device (8.1) and a second support device (8.2) which are intended to be mounted facing each other on either side of the orientable element along the axis of orientation, each support device comprising a first plate (9) for external fixation and a second plate (10) for attachment to the orientable element, the second plate being connected to the first plate by a membrane (11) which has a mean plane (P) extending perpendicularly to the axis of orientation and which is arranged to allow only an angular displacement of the second plate around axes perpendicular to the axis of orientation and a translation along the axis of orientation, the first device comprising a stiffener (13) extending along the axis of orientation and connecting the second plate to the first plate of way to oppose a move the second plate parallel to the axis of orientation, leaving free the angular displacement of the second plate about the axes perpendicular to the axis of orientation. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le rigidificateur (13) comprend un corps tubulaire dans lequel sont ménagées des rainures traversantes (14) autorisant une flexibilité du corps tubulaire autour d'axes perpendiculaires à l'axe d'orientation.2. Device according to claim 1, wherein the stiffener (13) comprises a tubular body in which are formed through grooves (14) allowing flexibility of the tubular body about axes perpendicular to the axis of orientation. 3. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la membrane (11) comprend un soufflet périphérique (12).3. Device according to claim 1, wherein the membrane (11) comprises a peripheral bellows (12). 4. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel l'une des platines (9) comprend une plaque de fond en saillie de laquelle s'étend une paroi latérale etl'autre des platines (10) a une forme de plaque qui s'étend en regard de la paroi de fond et est reliée à la paroi latérale par la membrane.4. Device according to claim 1, wherein one of the plates (9) comprises a projecting base plate which extends a side wall and the other of the plates (10) has a plate shape which extends facing the bottom wall and is connected to the side wall by the membrane. 5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel les platines (9, 10) ont un contour circulaire centré sur l'axe d'orientation (A).5. Device according to claim 4, wherein the plates (9, 10) have a circular contour centered on the axis of orientation (A). 6. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel la membrane (11) a un bord périphérique externe entre un bord supérieur de la paroi latérale et un couvercle annulaire (15) fixé sur le bord supérieur de la paroi latérale de la première platine (9) et un bord interne pincé dans une gorge périphérique de la plaque formant la deuxième platine (10).6. Device according to claim 4, wherein the membrane (11) has an outer peripheral edge between an upper edge of the side wall and an annular cover (15) fixed on the upper edge of the side wall of the first plate (9). ) and an inner edge pinched in a peripheral groove of the plate forming the second plate (10). 7. Equipement optique comportant un bâti (1) dans lequel sont montés un capteur (2), au moins un organe d'amplification optique (3, 4), et un miroir de balayage (5) associé à un moteur (6) d'orientation du miroir de balayage autour d'un axe d'orientation (A), le miroir de balayage étant relié au bâti et au moteur par au moins un ensemble de support (7) selon l'une quelconque des revendications précédentes.7. Optical equipment comprising a frame (1) in which are mounted a sensor (2), at least one optical amplifier (3, 4), and a scanning mirror (5) associated with a motor (6) d orienting the scanning mirror about an orientation axis (A), the scanning mirror being connected to the frame and the motor by at least one support assembly (7) according to any one of the preceding claims.
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