一种用于车载自适应光学成像望远镜的主镜轴向支撑机构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于大口径自适应光学成像探测领域，具体涉及一种用于车载自适应光学成像望远镜的主镜轴向支撑机构。
【背景技术】
[0002]米级车载自适应光学成像望远镜主镜支撑系统由于其造价及可靠性要求，通常采用被动式支撑机构。其支撑系统需要在其工作状态下保持主镜准确的位置和良好的面形，同时由于其车载条件需具有良好支撑刚度。对于镜面支撑机构在整体设计时需考虑基于刚体静力学原理，满足支撑系统静定要求，即支撑系统自由度为O ;局部设计时需考虑主镜微量弹性变形，通过在主镜非光学表面利用支撑系统逐级拓扑扩展，施加适当数量以及适当位置的支撑力来以实现。
[0003]目前，米级光学望远镜主镜轴向方向根据各自实际情况，通常需9点或18点支撑以满足要求，其支撑机构基本上采用被动式支撑方式结构。其中，杠杆平衡重浮动式支撑机构及whiffle-tree支撑机构应用最为广泛。
[0004]采用杠杆平衡重浮动式支撑机构通过在各支撑点利用杠杆平衡配重块提供的推力抵消主镜重力。单独的浮动式轴向支撑方式将使主镜处于动态平衡状态，因而需要采用三个硬点定位机构维持主镜位置的精确性及稳定性。通过对现有文献检索及分析可知，杠杆平衡重浮动式支撑机构将会使被支撑体的等效质量放大，导致其系统的固有频率降低，不利于提高望远镜整体的刚度。
[0005]采用whiffle-tree轴向支撑方式的米级光学望远镜主镜支撑机构通常采用机械式或柔性式机构。机械式whiff le-tree轴向支撑机构原理简单，通常由二至三级平衡机构级联而成，通过主镜自身重力使各个支撑点与主镜光学表面背部紧密接触，进而维持主镜位置的精确性及稳定性；以18点轴向支撑方式为例，为实现整套轴向支撑机构达到静定状态需具有三级平衡机构，第一级为需要两个自由度连接副以实现主镜及支撑点间紧密接触，第二级需要两个自由度连接副以实现三角形平衡板与平衡杠杆之间自动调整，第三级需一个自由度连接副实现平衡杠杆与主镜室之间调整，但由于不同级平衡机构之间通过机械式转动副连接，其多级的间隙将导致支撑系统刚度降低；同时由于机械式whiffle-tree轴向支撑机构对于主镜径向支撑干扰较大，不利于主镜支撑系统热解耦设计。
[0006]柔性式whiffle-tree轴向支撑机构原理与机械式whiffle-tree轴向支撑机构原理相同，其区别在于不同级平衡机构之间通过柔性铰链连接。柔性铰链较之于传统机械转动副而言具有无间隙特点，可有效提高系统整体刚度。同时，由于柔性铰链可通过自身微量变形抵消主镜及支撑机构之间热膨胀差异，利于主镜支撑机构热解耦设计。由于柔性支撑机构弹性变形时，将产生反向力及力矩，因而会导致主镜支撑系统装配过程中产生较大的装配应力，易影响主镜位置的精确性及稳定性。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提供一种用于车载自适应光学成像望远镜的主镜轴向支撑机构，解决现有技术固有频率低、整体刚度低的技术问题。
[0008]本发明一种用于车载自适应光学成像望远镜的主镜轴向支撑机构包括平衡机构、主镜和主镜室；所述平衡机构包括平衡组件和平衡杠杆；平衡杠杆的两端分别固定连接一个平衡组件，多个平衡机构通过柱铰组件和平衡杠杆圆周均布固定连接在主镜室内，主镜在多个平衡机构上。
[0009]所述多个平衡机构为3个。
[0010]所述平衡组件包括多个一级平衡机构、三角形平衡板、球铰组件、弹性膜片和锁紧螺钉；多个一级平衡机构分别通过球铰组件固定连接在三角形平衡板上，弹性膜片通过锁紧螺钉紧固在多个一级平衡机构上。
[0011]所述多个一级平衡机构为3个。
[0012]所述一级平衡机构包括支撑结构、上夹紧组件、细杆、套筒和下夹紧组件；细杆的一端通过上夹紧组件连接在支撑结构上，套筒通过下夹紧组件固定在细杆上。
[0013]本发明的有益技术效果:本发明结构紧凑，系统刚度好，结构空间利用高；装配应力小，主镜面形影响小，定位精度高。
【附图说明】
[0014]图1为本发明一种用于车载自适应光学成像望远镜的主镜轴向支撑机构的一级平衡机构的剖视图；
[0015]图2为本发明一种用于车载自适应光学成像望远镜的主镜轴向支撑机构的平衡机构的结构图；
[0016]图3为本发明一种用于车载自适应光学成像望远镜的主镜轴向支撑机构的机构图；
[0017]其中，1、支撑结构，2、上夹紧组件，3、细杆，4、套筒，5、下夹紧组件，6、三角形平衡板，7、球铰组件，8、弹性膜片，9、锁紧螺钉，10、主镜，11、一级平衡机构，12、平衡组件，13、平衡杠杆，14、柱铰组件，15、主镜室。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图对本发明作进一步阐述。
[0019]参见附图1、附图2和附图3，本发明一种用于车载自适应光学成像望远镜的主镜轴向支撑机构包括平衡机构、主镜10和主镜室15 ;所述平衡机构包括平衡组件12和平衡杠杆13 ;平衡杠杆13的两端分别固定连接一个平衡组件12，多个平衡机构通过柱铰组件14和平衡杠杆13圆周均布固定连接在主镜室15内，主镜10在多个平衡机构上。
[0020]所述多个平衡机构为3个。
[0021]所述平衡组件12包括多个一级平衡机构11、三角形平衡板6、球铰组件7、弹性膜片8和锁紧螺钉9 ;多个一级平衡机构11分别通过球铰组件7固定连接在三角形平衡板6上，弹性膜片8通过锁紧螺钉9紧固在多个一级平衡机构11上。
[0022]所述多个一级平衡机构11为3个。
[0023]所述一级平衡机构11包括支撑结构1、上夹紧组件2、细杆3、套筒4和下夹紧组件5 ;细杆3的一端通过上夹紧组件2连接在支撑结构I上，套筒4通过下夹紧组件5固定在细杆3上。
[0024]本发明的平衡组件为柔性机构，可降低装调间隙，有利于提高支撑机构整体刚度。为降低传统柔性机构由于尺寸限制导致变形时产生较大的反向力及力矩，本发明采用了细杆3代替传统切口式柔铰，通过增加有效变形区间降低柔性件抗弯强度，有利于热解耦的实现，降低轴向支撑与径向支撑的耦合度。细杆3长度可调，可有效降低装配应力。同时平衡组件实现两个旋转自由度，避免机械式球铰机构的冗余自由度及装调间隙，有利于支撑机构刚度的提高；本发明结构紧凑，系统刚度好，结构空间利用高；装配应力小，主镜10面形影响小，定位精度高。本发明可很好的适用于米级车载自适应光学成像望远镜的主镜10被动式轴向支撑机构。
【主权项】
1.一种用于车载自适应光学成像望远镜的主镜轴向支撑机构，其特征在于，包括平衡机构、主镜(10)和主镜室(15);所述平衡机构包括平衡组件和平衡杠杆(13);平衡杠杆(13)的两端分别固定连接一个平衡组件，多个平衡机构通过柱铰组件(14)和平衡杠杆(13)圆周均布固定连接在主镜室(15)内，主镜(10)在多个平衡机构上。
2.根据权利要求1所述的一种用于车载自适应光学成像望远镜的主镜轴向支撑机构，其特征在于，所述多个平衡机构为3个。
3.根据权利要求1所述的一种用于车载自适应光学成像望远镜的主镜轴向支撑机构，其特征在于，所述平衡组件(12)包括多个一级平衡机构(11)、三角形平衡板(6)、球铰组件(7)、弹性膜片(8)和锁紧螺钉(9);多个一级平衡机构(11)分别通过球铰组件(7)固定连接在三角形平衡板(6)上，弹性膜片(8)通过锁紧螺钉(9)紧固在多个一级平衡机构上。
4.根据权利要求3所述的一种用于车载自适应光学成像望远镜的主镜轴向支撑机构，其特征在于，所述多个一级平衡机构(11)为3个。
5.根据权利要求3或权利要求4所述的一种用于车载自适应光学成像望远镜的主镜轴向支撑机构，其特征在于，所述一级平衡机构(11)包括支撑结构(I)、上夹紧组件(2)、细杆(3)、套筒(4)和下夹紧组件(5);细杆(3)的一端通过上夹紧组件(2)连接在支撑结构(I)上，套筒(4)通过下夹紧组件(5)固定在细杆(3)上。
【专利摘要】本发明一种用于车载自适应光学成像望远镜的主镜轴向支撑机构，属于大口径自适应光学成像探测领域，解决了现有技术固有频率低、整体刚度低的技术问题；本发明包括平衡机构、主镜和主镜室；所述平衡机构包括平衡组件和平衡杠杆；平衡杠杆的两端分别固定连接一个平衡组件，多个平衡机构通过柱铰组件和平衡杠杆圆周均布固定连接在主镜室内，主镜在多个平衡机构上；本发明结构紧凑，系统刚度好，结构空间利用高；装配应力小，主镜面形影响小，定位精度高。
【IPC分类】G02B23-16
【公开号】CN104570320
【申请号】CN201410843214
【发明人】王建立, 邵亮, 吴晓霞, 赵勇志, 杨飞, 王富国, 陈宝刚
【申请人】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月30日