一种调节平台的制作方法

本发明涉及光学部件调节技术领域，更具体地说，涉及一种调节平台。

背景技术：

随着空间技术的不断进步，对空间光学载荷指向精度的要求也越来越高。光学载荷的指向技术是提高观测及作用范围，保证良好成像质量的关键技术，其作用包括两方面：一是增大光学载荷的作用范围；二是稳定光轴，补偿由于卫星平台振动等因素导致的光轴指向抖动，提高成像质量。理想的空间光学载荷指向技术需要具备如下特点：调整范围大、指向精度高、稳定度好等。此外，为满足空间应用需求，还要求具备结构紧凑、质量轻等优点。

目前，世界上空间光学载荷所采取的指向技术具有质量和尺寸较大，刚度较低，控制带宽和精度不高等缺点。

综上所述，如何有效地解决调节平台质量尺寸较大且精度低的问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种调节平台，该调节平台的结构设计可以有效地解决解决调节平台质量尺寸较大且精度低的问题。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种调节平台，包括：

相对设置的上平台和下平台；

至少三个粗级驱动腿，其两端分别通过球铰与所述上平台和下平台连接，所述粗级驱动腿相对于所述上平台和下平台之间的垂线倾斜设置，所述粗级驱动腿包括力矩电机、与所述力矩电机的转子固定连接的丝杠轴和与所述丝杠轴螺纹连接的移动套筒；

至少三个精级驱动腿，其两端分别通过球铰与所述上平台和下平台连接，所述精级驱动腿相对于所述上平台和下平台之间的垂线倾斜设置，所述精级驱动腿包括直线电机、与所述直线电机的定子相对固定的连接套筒和设置于所述连接套筒内的弹性片，所述弹性片的第一位置与所述直线电机的动子固定连接，所述弹性片的第二位置与所述连接套筒内壁固定连接。

优选地，上述调节平台中，所述粗级驱动腿还包括设置于所述力矩电机外侧的第一壳体和与所述第一壳体固定连接的法兰，所述力矩电机的转子和所述丝杠轴通过深沟球轴承保证两者的同轴度。

优选地，上述调节平台中，所述丝杠轴的一端伸入所述第一壳体且另一端伸出所述第一壳体，所述丝杠轴与所述力矩电机的转子通过联轴器连接，所述丝杠轴与所述第一壳体通过角接触球轴承连接。

优选地，上述调节平台中，所述丝杠轴的伸入移动套筒的端部设置有限位挡片，以防止所述丝杠轴的端部脱离所述移动套筒。

优选地，上述调节平台中，所述上平台和/或下平台上设置有用于与所述粗级驱动腿连接的安装面，且所述安装面与所述上平台和下平台的台面之间具有夹角。

优选地，上述调节平台中，所述弹性片上设置有沿着其径向排布的多环镂空，每环所述镂空包括沿周向均匀分布的多个弧形通孔。

优选地，上述调节平台中，所述连接套筒内部设置有用于限制所述弹性片位移的限位片。

优选地，上述调节平台中，所述第一位置为所述弹性片的中部，所述第二位置为所述弹性片的边缘。

优选地，上述调节平台中，所述粗级驱动腿的数量为三个，任一个所述粗级驱动腿沿着圆周转动三分之一圆周即可得到另一个所述粗级驱动腿的安装位置；

所述精级驱动腿的数量为三个，任一个所述精级驱动腿沿着圆周转动三分之一圆周即可得到另一个所述精级驱动腿的安装位置。

优选地，上述调节平台中，所述上平台和下平台上均具有基准圆一和基准圆二，且所述基准圆一的直径大于所述基准圆二，所述上平台与所述粗级驱动腿的连接位置和所述下平台与所述粗级驱动腿的连接位置均位于所述基准圆一上，所述上平台与所述精级驱动腿的连接位置和所述下平台与所述精级驱动腿的连接位置均位于所述基准圆二上。

应用本发明提供的调节平台时，将光学元件置于上平台上后，首先进行粗调节，粗级驱动腿的力矩电机驱动丝杠轴进行转动，移动套筒与丝杠轴转动连接，进而实现移动套筒沿着丝杠轴的轴向移动，将转动转化为轴向的直线运动，通过调节粗级驱动腿的伸缩实现对上平台的大范围调整，粗调过程中精级驱动腿的两端之间的距离保持不变，通过改变精级驱动腿上下球铰的转动角度配合粗级驱动腿的行程改变。精调时，直线电机的动子带动弹性片的第一位置移动，进而实现对上平台的微调，补偿由于卫星平台振动等因素导致的光学元件光轴抖动，精调过程中粗级驱动腿长度保持不变，通过改变粗级驱动腿球铰的转动角度配合精级驱动腿的行程改变。由上可知，使用本申请提供的调节台可以先粗调实现对上平台的大范围调整，再精调实现对上平台的微调，大大提高了调节精度，另外本申请提供的调节台尺寸和质量较小，更便于操作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1为本发明实施例提供的调节平台的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的粗级驱动腿的剖视图；

图3为本发明实施例提供的精级驱动腿的剖视图；

图4为本发明实施例提供的上平台的仰视图；

图5为本发明实施例提供的下平台的俯视图；

图6为本发明实施例提供的弹性片的结构示意图。

在图1-6中：

1-粗级驱动腿、1a-第一壳体、1b-法兰、1c-深沟球轴承、1d-力矩电机的转子、1e-力矩电机的定子、1f-角接触球轴承、1g-丝杠轴、1h-移动套筒、1i-限位挡片、2-上平台、3-下平台、4-精级驱动腿、4a-连接套筒、4b-连接柱、4c-直线电机的动子、4d-直线电机的定子、4g-弹性片、4g1-弧形通孔、4f-限位片、a-基准圆二、b-基准圆一。

具体实施方式

本发明的目的在于提供一种调节平台，该调节平台的结构设计可以有效地解决解决调节平台质量尺寸较大且精度低的问题。

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”和“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的位置或元件必须具有特定方位、以特定的方位构成和操作，因此不能理解为本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请参阅图1-图6，本发明实施例提供的调节平台包括上平台2、下平台3、粗级驱动腿1和精级驱动腿4。其中，上平台2和下平台3相对设置，粗级驱动腿1和精级驱动腿4均位于上平台2和下平台3之间。粗级驱动腿1的数量至少为三个，粗级驱动腿1的两端分别通过球铰与上平台2和下平台3连接，即粗级驱动腿1的上端通过球铰与上平台2连接，粗级驱动腿1的下端通过球铰与下平台3连接。粗级驱动腿1相对于上平台2和下平台3之间的垂线倾斜设置，其中上平台2和下平台3之间的垂线即为既垂直于上平台2又垂直于下平台3的直线，粗级驱动腿1两端的连线与上平台2和下平台3之间的垂线之间具有夹角。具体地，粗级驱动腿1包括力矩电机、与力矩电机的转子1d固定连接的丝杠轴1g和与丝杠轴1g螺纹连接的移动套筒1h，如此力矩电机的转子1d转动时带动丝杠轴1g转动，丝杠轴1g转动进而实现移动套筒1h的轴向移动，进而实现调整粗级驱动腿1两端之间的距离。粗级驱动腿1的一端与力矩电机的定子1e相对固定，另一端与移动套筒1h相对固定。

精级驱动腿4的数量至少为三个，并且精级驱动腿4的两端分别通过球铰与所述上平台2和下平台3连接，即精级驱动腿4的上端通过球铰与上平台2连接，精级驱动腿4的下端通过球铰与下平台3连接。精级驱动腿4相对于上平台2和下平台3之间的垂线倾斜设置，其中上平台2和下平台3之间的垂线即为既垂直于上平台2又垂直于下平台3的直线，精级驱动腿4两端的连线与上平台2和下平台3之间的垂线之间具有夹角。精级驱动腿4包括直线电机、与直线电机的定子4d相对固定的连接套筒4a和设置于连接套筒4a内的弹性片4g，弹性片4g的第一位置与直线电机的动子4c固定连接，弹性片4g的第二位置与连接套筒4a内壁固定连接。如此，由于弹性片4g的第二位置与连接套筒4a和直线电机的定子4d相对固定，当直线电机的动子4c带动弹性片4g的第一位置移动时，有连接套筒4a的限制作用，直线电机的动子4c只能产生很小的位移，进而实现精调。精级驱动腿4的一端与直线电机的动子4c相对固定，另一端与直线电机的定子4d相对固定。

应用本发明提供的调节平台时，将光学元件置于上平台2上后，首先进行粗调节，粗级驱动腿1的力矩电机驱动丝杠轴1g进行转动，移动套筒1h与丝杠轴1g转动连接，进而实现移动套筒1h沿着丝杠轴1g的轴向移动，将转动转化为轴向的直线运动，通过调节粗级驱动腿1的伸缩实现对上平台2的大范围调整，粗调过程中精级驱动腿4的两端之间的距离保持不变，通过改变精级驱动腿4上下球铰的转动角度配合粗级驱动腿1的行程改变。精调时，直线电机的动子4c带动弹性片4g的第一位置移动，进而实现对上平台2的微调，补偿由于卫星平台振动等因素导致的光学元件光轴抖动，精调过程中粗级驱动腿1长度保持不变，通过改变粗级驱动腿1球铰的转动角度配合精级驱动腿4的行程改变。由上可知，使用本申请提供的调节台可以先粗调实现对上平台2的大范围调整，再精调实现对上平台2的微调，大大提高了调节精度，另外本申请提供的调节台尺寸和质量较小，更便于操作。

其中，粗级驱动腿1还可以包括设置于力矩电机外侧的第一壳体1a和与第一壳体1a固定连接的法兰1b，即力矩电机的定子1e和转子均位于第一壳体1a内，法兰1b与第一壳体1a的内壁固定连接。力矩电机的转子1d或丝杠轴1g与法兰1b通过轴承连接，具体地力矩电机的转子1d和丝杠轴1g通过联轴器连接，并且两者通过深沟球轴承1c满足力矩电机的转子1d和定子之间的同轴度。其中，若丝杠轴1g伸入第一壳体1a内则可以将丝杠轴1g与法兰1b通过角接触球轴承1f连接，若力矩电机的转子1d伸出第一壳体1a则可以将力矩电机的转子1d与法兰1b通过角接触球轴承1f连接，在此不作限定。

进一步地，转子可以全部位于第一壳体1a内，丝杠轴1g的一端伸入第一壳体1a且另一端伸出第一壳体1a，丝杠轴1g伸入第一壳体1a的部分与力矩电机的转子1d通过联轴器连接。并且，丝杠轴1g与第一壳体1a通过角接触轴承1f连接，即丝杠轴1g通过角接触球轴承1f支撑，以实现丝杠轴1g的定位。

丝杠轴1g位于第一壳体1a外侧的一端伸入到移动套筒1h中，丝杠轴1g转动时实现移动套筒1h沿着丝杠轴1g的轴向移动，进而实现粗级驱动腿1的长度调节，即粗级驱动腿1两端的之间的距离调节。为了防止丝杠轴1g转动时脱离移动套筒1h，还可以在丝杠轴1g的伸入移动套筒1h的端部设置限位挡片1i，如此移动套筒1h沿着丝杠轴1g轴向移动时，限位挡片1i与移动套筒1h的内壁相抵时则移动套筒1h便不能再相对于丝杠轴1g移动，进而实现移动套筒1h的轴向限位。

粗级驱动腿1的移动套筒1h内部可以固定设置螺母，螺母与丝杠轴1g螺纹配合，进而实现移动套筒1h与丝杠轴1g的相对转动和轴向移动。

如图1所示，为了增加粗级驱动腿1的上端和下端连接的球铰的转动角度，可以在上平台2和/或下平台3上设置有用于与粗级驱动腿1连接的安装面，且安装面与上平台2和下平台3的台面之间具有夹角，即安装面与上下平台3之间的垂线之间具有夹角。

粗级驱动腿1的第一壳体1a内还可以设置有机械编码器，机械编码器可以记录力矩电机的转子1d的转动圈数进而得出移动套筒1h的移动位移，并进行反馈以实现精密控制。

优选地，粗级驱动腿1的数量为三个，任一个粗级驱动腿1沿着圆周转动三分之一圆周即可得到另一个粗级驱动腿1的安装位置。即三个粗级驱动腿1沿着周向均匀分布，以实现更加稳定的支撑。

如图4所示，为了增强弹性片4g的轴向刚度，其中弹性片4g上设置有沿着其径向排布的多环镂空，每环镂空包括沿周向均匀分布的多个弧形通孔4g1。具体，每环镂空可以包括六个沿周向均匀分布的弧形通孔4g1。弹性片4g采用电化学蚀刻加工，无宏观切削力，消除了机械加工带来的残余应力，材料采用铍铜。

每个精级驱动腿4配有两个弹性片4g，其径向刚度远大于轴向刚度，可限制直线电机动子只能沿着轴向运动。

为了对直线电机的动子4c进行限位，精级驱动腿4的连接套筒4a内部设置有用于限制弹性片4g位移的限位片4f。当每个精级驱动腿4配有两个弹性片4g时，则位于上侧弹性片4g的下方和位于下侧弹性片4g的上方均设置有限位片4f。当然限位片4f还可以设置在其它位置，在此不作限定。

精级驱动腿4可以设置第二壳体，直线电机位于第二壳体内，直线电机的动子4c与弹性片4g通过连接柱4b固定连接。直线电机可以具体为音圈电机，在此不作限定。

具体地，第一位置为弹性片4g的中部，第二位置为弹性片4g的边缘。即弹性片4g的中部与直线电机的动子4c相对固定，弹性片4g的边缘与连接套筒4a相对固定，连接套筒4a与直线电机的定子4d相对固定。如此可以保证弹性片4g的受力更加均匀，调节时更加稳定。当然，第一位置也可以为弹性片4g的边缘，第二位置为弹性片4g的中部，在此不作限定。

优选地，精级驱动腿4的数量为三个，任一个精级驱动腿4沿着圆周转动三分之一圆周即可得到另一个精级驱动腿4的安装位置。三个精级驱动腿4也沿着周向均匀分布，以实现更加稳定的支撑。三个精级驱动腿4和三个粗级驱动腿1可以相错布置，且三个精级驱动腿4位于三个粗级驱动腿1围成的圆周的内部。

三个粗级驱动腿1可以采用奇数排序，三个精级驱动腿4可以采用偶数排序。当然，三个粗级驱动腿1也可以采用偶数或者字母排列，三个精级驱动腿4采用奇数或者字母排列，在此不作限定。

如图3和4所示，上平台2和下平台3上均具有基准圆一b和基准圆二a，且基准圆一b的直径大于基准圆二a。上平台2与粗级驱动腿1的连接位置位于上平台2的基准圆一b上，下平台3与粗级驱动腿1的连接位置位于下平台3的基准圆一b上。上平台2与精级驱动腿4的连接位置位于上平台2的基准圆二a上，下平台3与精级驱动腿4的连接位置位于下平台3的基准圆二a上。上平台2和下平台3的连接位置均通过球铰与粗级驱动腿1或精级驱动腿4连接。即精级驱动腿4位于粗级驱动腿1的内侧，精级驱动腿4比粗级驱动腿1更靠近上平台2和下平台3的中心。上平台2和下平台3上的基准圆一b和基准圆二a为同心圆。

粗级驱动腿1的上端和精级驱动腿4的上端与上平台2通过球铰连接，在使用过程中使用粗级驱动腿1上端连接的球铰和精级驱动腿4上端连接的球铰的三个方向的转动自由度。

下平台3可以固定在扰动源或者微振动台上，在此不作限定。上平台2上可以放置光学元件，通过粗级驱动腿1和精级驱动腿4的调整，上平台2及放置在上平台2上的光学元件可实现三个方向的平动自由度和三个方向的转动自由度。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。