专利名称：一种航空测绘相机物镜中心式快门机构的制作方法
技术领域：
本发明属于航空相机技术领域，特别是涉及一种航空测绘相机物镜中心式快门机构。
背景技术：
根据在航空相机中的位置，快门分为物镜快门和焦面快门两类。物镜快门主要有中心式快门和百叶窗式快门两类，中心式快门能够使像面上的感光元件同时曝光，影像变形较小，航空测绘相机一般采取这种机构。中心式快门一般由数个带有缺口的圆形金属片组成，金属片装于镜头孔径光阑处，每片能围绕自己的支轴旋转，叶片不工作时彼此重叠， 遮蔽像点光束，工作时叶片各自旋转，各叶片的缺口位置转向像点的光束位置，开始曝光。 与本发明最为接近的已有技术是中国科学院长春光学精密机械与物理研究所专利技术，专利号为200910217898，专利名称为《一种航空摄影中心式快门机构》，如图1所示，包括高速电机1、一周离合器2、同向差速传动机构3，快叶片4、慢叶片5、光电对6。高速电机1通过一对1 1传动齿轮与一周离合器2连接，一周离合器通过键与同向差速传动机构3连接， 快叶片4、慢叶片5分别通过螺钉固定在同向差速传动机构3上。高速电机1通过一周离合器2、同向差速传动机构3驱动置于镜头孔径光栏处带有缺口的快叶片4和慢叶片5以 1 4差速同轴同向旋转，实现航空相机曝光，光电对6精确记录曝光时刻。该中心式快门存在如下缺陷由于快叶片4与慢叶片5同向转动，导致高速电机的转速与快门曝光时间间比例系数过大，快门效率较低，较短的曝光时间需求的电机转速较高，易造成振动，影响成像质量。
发明内容
为了克服已有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于创建一种宽曝光调节范围、 高效率的快门结构。本发明要解决的技术问题是提供一种航空测绘相机物镜中心式快门机构。解决技术问题的技术方案如图2、图3所示。该物镜中心式快门包括快门壳体35，保护罩46，快门壳体内安装有电机传动机构、一周离合器传动机构、锥齿轮传动机构、正向齿轮传动机构、 逆向齿轮传动机构、光电信号采集机构六个部分。其中，电机传动机构包括电机二级传动齿轮37、电机齿轮固定座38、高速电机39、电机支架40及电机一级传动齿轮45 ；—周离合器传动机构包括一周离合器32、离合器传动轴33、离合器座34、快门壳体35及离合器轴承端盖36 ；锥齿轮传动机构包括一级左轴承端盖22，二级锥齿轮23、锥齿轮调整垫M、一级传动轴固定座25、一级传动轴沈、一级右轴承端盖观、一级锥齿轮四、锥齿轮轴承端盖30、挡圈 31及锥齿轮调整垫41 ；正向齿轮传动机构包括正向二级传动轴12、正向二级轴承端盖13、 正向二级齿轮14及正向一级齿轮27 ；逆向齿轮传动机构又分为逆向一级传动机构及逆向二级传动机构，逆向一级传动机构包括逆向二级齿轮18、逆向一级齿轮19、逆向二级轴承端盖20及支撑座21，逆向二级传动机构包括逆向三级传动轴11、逆向三级轴承端盖15、逆向三级齿轮16及逆向三级齿轮固定座17 ；光电信号采集机构包括光电对调整架42、光电对 43及光电对开关44。 在电机传动机构中，高速电机39通过电机支架40固定在快门壳体35中，高速电机39输出轴与电机一级传动齿轮45通过键连接，电机一级传动齿轮45与电机二级传动齿轮37齿啮合；在一周离合器传动机构中，一周离合器32通过螺钉紧固在离合器传动轴33 上，离合器传动轴33通过轴承装入离合器座34内，并通过离合器轴承端盖36固定，离合器座34固定在快门壳体35中，离合器传动轴33与电机二级传动齿轮37通过键连接；在锥齿轮传动机构中，一级锥齿轮29通过轴承装入快门壳体35中，并由锥齿轮轴承端盖30、挡圈 31固定，一级锥齿轮29通过紧固螺钉固定在离合器传动轴33上，二级锥齿轮23与一级传动轴26通过键连接，并由一级传动轴固定座25固定，二级锥齿轮23与一级锥齿轮29齿啮合，一级传动轴26通过轴承装入快门壳体35中，并通过一级左轴承端盖22和一级右轴承端盖28固定；在正向齿轮传动机构中，正向一级齿轮27通过键固定在一级传动轴26上，正向二级传动轴12通过轴承装入快门壳体35中，并由正向二级轴承端盖13紧固，正向二级齿轮14通过键固定在正向二级传动轴12上，与正向一级齿轮27齿啮合；在逆向一级传动机构中，逆向一级齿轮19通过键固定在一级传动轴26上，逆向二级齿轮18通过轴承及逆向二级轴承端盖20装入支撑座21中，并与逆向一级齿轮19齿啮合，支撑座21通过螺钉紧固在快门壳体35中；在逆向二级传动机构中，逆向三级传动轴11通过轴承装入正向二级传动轴12中，并由逆向三级轴承端盖15固定，逆向三级齿轮16通过键固定在逆向三级传动轴11上，并由逆向三级齿轮固定座17紧固，逆向三级齿轮16与逆向二级齿轮18齿啮合； 在光电信号采集机构中，光电对43通过光电对调整架42固定在快门壳体35上，光电对开关44固定在一级传动轴26上；正向叶片8通过正向叶片固定板10和螺钉紧固在正向齿轮传动机构中的正向二级传动轴12上，逆向叶片7通过逆向叶片固定板9和螺钉紧固在逆向齿轮传动机构中的逆向三级传动轴11上，保护罩46通过螺钉紧固在快门壳体35上，并将电机电机二级传动齿轮37及电机一级传动齿轮45罩上。工作原理为一周离合器传动机构中一周离合器32首先吸合，电机传动机构通过一周离合器传动机构带动锥齿轮传动机构转动，将运动传递给一级传动轴26，带动正向齿轮传动机构中的正向一级齿轮27及逆向齿轮传动机构中的逆向一级齿轮19同速转动，正向一级齿轮27通过正向二级齿轮14带动正向叶片8转动，逆向一级齿轮19通过逆向二级齿轮18、逆向三级齿轮16带动逆向叶片7转动，由于逆向传动机构较正向传动机构多一级齿轮传动，从而形成正向叶片8和逆向叶片7逆向同轴连续转动。一周离合器32转动一周， 正向叶片8和逆向叶片7上的扇形孔同时通过光学系统的孔径光栏一次，相机曝光成像一次，同时信号采集机构工作一次，记录曝光信号。调节高速电机39转速及各齿轮传动比可控制快门机构曝光时间，控制一周离合器工作脉冲信号可控制快门机构曝光周期。本发明的积极成果a、通过一周离合器控制快门机构启动、停止，拍照过程中高速电机不用频繁启动、 制动；b、正向叶片8和逆向叶片7同轴逆向连续转动，极大的提高了快门效率，通过设置合适的叶片切口，快门效率可达到85%及以上，而且显著降低了电机转速与快门曝光时间的比例系数；
C、通过调节高速电机转速及齿轮传动比控制曝光时间，通过控制一周离合器改变快门的曝光周期，减少了中心式快门的叶片数量，避免了机械冲击对光学系统传递函数的影响，提高了获取的图像的质量； d、通过设置光电对给出了快门曝光开始及曝光结束脉冲信号，精确控制快门曝光时间；
图1是已有技术的结构示意图；图2是本发明的主视结构示意图；图3是图2的右视结构示意具体实施例方式本发明按图2和图3所示结构实施。其中正向叶片8及逆向叶片7的材质均选用高弹性模量碳纤维(M40)材料冲击成型；一周离合器32选用上海卡贝公司的型号为 CB4-CW-24DC-10H9的CB-4离合器，这种离合器的启动和停止时间非常短，能承受较大的力矩，且具有自锁性能；高速电机39选用Maxon公司的型号为RE30-268214的高速电机； 电机二级传动齿轮37、电机一级传动齿轮45、正向二级齿轮14、正向一级齿轮27、逆向二级齿轮18、逆向一级齿轮19、逆向三级齿轮16材料均选取lCrl7Ni2并经表面淬火处理， 硬度为^-32HRC，精度等级为5-6-5g GB2363-90 ；二级锥齿轮23、一级锥齿轮四材料选取lCrl7Ni2，表面淬火处理，硬度为38-42HRC，精度等级为7gGB10225_88 ；精密轴承均选取 NSK公司的P4级精度深沟球轴承；快门壳体35材料选用7A09，为保证其力学性能，锻造后及精加工后均采用超声波探伤处理，保证零件无裂纹等缺陷；逆向三级传动轴11、正向二级传动轴12、一级传动轴沈、离合器传动轴33选用lCrl7Ni2材料并经表面淬火处理，硬度为38-42HRC，正向二级轴承端盖13、逆向三级轴承端盖15、逆向二级轴承端盖20、一级左轴承端盖22、一级右轴承端盖观、锥齿轮轴承端盖30、离合器轴承端盖36均选用lCrl7M2材料。由于本发明中轴系紧凑，所以采用测量精密轴承实际尺寸后配作传动轴方式保证轴系径向间隙，装配后修研轴承端盖方式保证轴系轴向间隙；逆向叶片固定板9、正向叶片固定板10、、逆向三级齿轮固定座17、一级传动轴固定座25、支撑座21、锥齿轮调整垫M、离合器座34、电机齿轮固定座38、电机支架40、挡圈31、锥齿轮调整垫41、光电对调整架42、光电对开关44、保护罩46均选用lCrl7Ni2材料，由于快门位于孔径光阑处，为提高光学系统性能，所有零件均经过染黑表面处理。
权利要求
1. 一种航空摄影物镜中心式快门机构，其特征在于包括快门壳体(35)，保护罩(46)， 快门壳体内安装有电机传动机构、一周离合器传动机构、锥齿轮传动机构、正向齿轮传动机构、逆向齿轮传动机构、光电信号采集机构六个部分；其中，电机传动机构包括电机二级传动齿轮(37)、电机齿轮固定座(38)、高速电机(39)、电机支架(40)及电机一级传动齿轮 (45)；一周离合器传动机构包括一周离合器(32)、离合器传动轴(33)、离合器座(34)、快门壳体(35)及离合器轴承端盖(36)；锥齿轮传动机构包括一级左轴承端盖(22)，二级锥齿轮(23)、锥齿轮调整垫(24)、一级传动轴固定座(25)、一级传动轴(26)、一级右轴承端盖(28)、一级锥齿轮(29)、锥齿轮轴承端盖(30)、挡圈(31)及锥齿轮调整垫(41)；正向齿轮传动机构包括正向二级传动轴(12)、正向二级轴承端盖(13)、正向二级齿轮(14)及正向一级齿轮(27)；逆向齿轮传动机构又分为逆向一级传动机构及逆向二级传动机构，逆向一级传动机构包括逆向二级齿轮(18)、逆向一级齿轮(19)、逆向二级轴承端盖(20)及支撑座(21)，逆向二级传动机构包括逆向三级传动轴(11)、逆向三级轴承端盖(15)、逆向三级齿轮(16)及逆向三级齿轮固定座(17)；光电信号采集机构包括光电对调整架(42)、光电对(43)及光电对开关(44)；在电机传动机构中，高速电机(39)通过电机支架(40)固定在快门壳体(35)中，高速电机(39)输出轴与电机一级传动齿轮(45)通过键连接，电机一级传动齿轮(45)与电机二级传动齿轮(37)齿啮合；在一周离合器传动机构中，一周离合器(32)通过螺钉紧固在离合器传动轴(33)上，离合器传动轴(33)通过轴承装入离合器座 (34)内，并通过离合器轴承端盖(36)固定，离合器座(34)固定在快门壳体(35)中，离合器传动轴(33)与电机二级传动齿轮(37)通过键连接；在锥齿轮传动机构中，一级锥齿轮 (29)通过轴承装入快门壳体(35)中，并由锥齿轮轴承端盖(30)、挡圈(31)固定，一级锥齿轮(29)通过紧固螺钉固定在离合器传动轴(33)上，二级锥齿轮(23)与一级传动轴(26) 通过键连接，并由一级传动轴固定座(25)固定，二级锥齿轮(23)与一级锥齿轮(29)齿啮合，一级传动轴(26)通过轴承装入快门壳体(35)中，并通过一级左轴承端盖(22)和一级右轴承端盖(28)固定；在正向齿轮传动机构中，正向一级齿轮(27)通过键固定在一级传动轴(26)上，正向二级传动轴(12)通过轴承装入快门壳体(35)中，并由正向二级轴承端盖(13)紧固，正向二级齿轮(14)通过键固定在正向二级传动轴(12)上，与正向一级齿轮 (27)齿啮合；在逆向一级传动机构中，逆向一级齿轮(19)通过键固定在一级传动轴(26) 上，逆向二级齿轮(18)通过轴承及逆向二级轴承端盖(20)装入支撑座(21)中，并与逆向一级齿轮(19)齿啮合，支撑座(21)通过螺钉紧固在快门壳体(35)中；在逆向二级传动机构中，逆向三级传动轴(11)通过轴承装入正向二级传动轴(12)中，并由逆向三级轴承端盖 (15)固定，逆向三级齿轮(16)通过键固定在逆向三级传动轴(11)上，并由逆向三级齿轮固定座(17)紧固，逆向三级齿轮(16)与逆向二级齿轮(18)齿啮合；在光电信号采集机构中，光电对(43)通过光电对调整架(42)固定在快门壳体(35)上，光电对开关(44)固定在一级传动轴(26)上；正向叶片(8)通过正向叶片固定板(10)和螺钉紧固在正向齿轮传动机构中的正向二级传动轴(12)上，逆向叶片(7)通过逆向叶片固定板(9)和螺钉紧固在逆向齿轮传动机构中的逆向三级传动轴(11)上，保护罩(46)通过螺钉紧固在快门壳体(35) 上，并将电机电机二级传动齿轮(37)及电机一级传动齿轮(45)罩上。
全文摘要
一种航空测绘相机物镜中心式快门机构，本发明属于航空相机技术领域，涉及物镜中心式快门机构。要解决的技术问题是提供一种航空测绘相机物镜中心式快门机构。解决的技术方案包括快门壳体，壳体内安装有电机传动机构、一周离合器传动机构、锥齿轮传动机构、正向齿轮传动机构、逆向齿轮传动机构、光电信号采集机构六个部分。电机传动机构通过一周离合器传动机构带动锥齿轮传动机构转动，从而带动正向齿轮传动机构及逆向齿轮传动机构逆向转动，实现正向叶片和逆向叶片同轴逆向转动，同时信号采集机构记录曝光信号。由于两个叶片同轴逆向转动，极大的提高了快门效率，显著降低了电机转速与快门曝光时间的比例系数。
文档编号G03B9/10GK102393594SQ20111040123
公开日2012年3月28日 申请日期2011年12月6日 优先权日2011年12月6日
发明者丁亚林, 于春风, 刘立国, 惠守文, 远国勤 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所