器支座2固定在机构外框21上，机构外框21与调焦基座20连接，最终电机的转动转化为焦面沿直线导轨方向的垂直运动，达到调焦的目的。在调偏流单兀中，步进电机17与蜗杆9相连接，蜗杆9与蜗轮11嗤合传动，蜗轮11与丝杆轴10配合，从而将步进电机17的转动转化为丝杠轴10的转动，调偏流编码器14安装在丝杠轴10的端部。丝杠轴10通过螺纹传动带动螺母16在丝杠轴10上平移。螺母16上平行与丝杠轴1安装一光轴15，用来保证调偏流机构的稳定与精度。驱动结构的整体通过基座12与调焦基座(调偏流底座)20连接。螺母16上安装拨叉13，螺母16的平移带动拨叉13的移动，拨叉13外连接拨叉座18，拨叉座18与焦面19连接，从而实现焦面19的旋转运动，达到调偏流的目的。调焦基座20既是调焦机构的基座也是调偏流结构的底座，调焦单元和调偏流单元成为了一个整体，结构更紧凑，占用空间更小，定位精度高，易于装调。
[0029]工作原理说明:调焦机构和调偏流机构通常采用各自独立的结构，这样必然造成占用空间大，质量重，装调困难等问题。根据光学相机对调焦机构和调偏流机构的要求及发展现状，本发明选择调焦偏流二维执行机构，即将调焦和调偏流两套机构设计结合成一个整体机构，缩小了体积、降低了重量，且调焦和调偏流二维运动互不干涉。
[0030]本发明提出蜗轮蜗杆一偏心轴机构和蜗轮蜗杆一丝杠螺母机构。在调焦单元，步进电机通过蜗轮副带动偏心轴，使连接在偏心轴上的组件径向平动，进而带动调焦组件沿直线导轨轴向往复运动，从而达到调焦的目的。在调偏流单元，步进电机通过蜗轮副带动丝杠轴，使连接在丝杠上的螺母沿丝杠轴向平移，进而带动螺母上的拨叉运动，调偏流组件被拨叉带动沿光轴方向转动，从而达到调偏流的目的。本机构中的调焦底座既是调焦单元的执行部件也是调偏流单元的一部分，使得机构更加紧凑，也解决了一般结构刚度不够，承载能力差的问题。采用蜗轮蜗杆-丝杠轴/偏心轴-直线轴承配合使用的方案，使结构的精度大大提高，整个系统的尺寸得以减小，为空间相机向一体化方向发展提供了方便。由于采用蜗轮副带动丝杠轴和偏心轴转动，故该结构不但具有自锁功能，而且又将步进电机作进一步细分，可以忽略步进电机少量丢步对机构精度的影响;丝杠轴与光轴和直线滑套配合使用，提高了机构的稳定性，降低了焦面的晃动量，并且解决了在高低温环境下结构的卡死问题。在该机构中选用了高精度的直线滑套和丝杠轴，具有较高的直线度和平行度，安装之后对该机构进行一定时间的反复跑合试验，对相应的传动机构进行磨合，从而保证了使用中机构运动的顺畅性和稳定性。
[0031]本发明按图4-6所示的技术方案实施。其中，步进电机采用军品级四相步进电机；调焦编码器、调偏流编码器、蜗轮副、偏心轴、丝杠轴和调焦基座等结构件为本技术领域通用产品；直线轴承为的高精度航天级直线轴承，整体结构材质采用钛合金材料，重量为12Kg，机构外形尺寸规格为330mm X 308mm X 253.1mm，焦面全行程晃动量优于10〃，定位精度优于0.005mm，空回优于0.0lmm0
[0032]显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
【主权项】
1.一种应用于空间光学相机焦面调整的一体化二维执行机构，其特征在于，包括:调焦单元和调偏流单元;其中， 调焦单元包括:偏心轴(8)、步进电机(7)、蜗杆(6)、蜗轮(5)、蜗杆箱支座(4)、滑块座(3)、编码器支座(2)、调焦编码器(1)、调焦基座(20)和机构外框(21); 调偏流单元包括:蜗杆(9)、丝杠轴(10)、蜗轮(11)、基座(12)、拨叉(13)、调偏流编码器(14)、光轴(15)、螺母(16)和步进电机(17)、拨叉座(18)、焦面(19)、调焦基座(20); 在调焦单元中，调焦编码器(I)安装在偏心轴(8)的端部;整个驱动部分通过蜗杆箱支座(4)、滑块座(3)、编码器支座(2)固定在机构外框(21)上，机构外框(21)与调焦基座(20)连接； 在调偏流单元中，调偏流编码器(14)安装在丝杠轴的端部;丝杠轴(10)通过螺纹传动带动螺母(16)在丝杠轴(10)上平移;螺母(16)上平行与丝杠轴(10)安装一光轴(15);驱动结构的整体通过基座(12)与调焦基座(20)连接;螺母(16)上安装拨叉(13)，螺母(16)的平移带动拨叉(13)的移动，拨叉(13)外连接拨叉座(18)，拨叉座(18)与焦面(19)连接。2.根据权利要求1所述的应用于空间光学相机焦面调整的一体化二维执行机构，其特征在于，在调焦单元中，步进电机(7)与蜗杆(6)相连接，蜗杆(6)与蜗轮(5)啮合传动，蜗轮(5)与偏心轴(8)配合，将步进电机(7)的转动转化为沿偏心轴(8)径向的直线运动。3.根据权利要求1所述的应用于空间光学相机焦面调整的一体化二维执行机构，其特征在于，在调偏流单元中，步进电机(17)与蜗杆(9)相连接，蜗杆(9)与蜗轮(11)啮合传动，蜗轮(11)与丝杆轴(1)配合，将步进电机(17)的转动转化为丝杠轴(1)的转动。4.根据权利要求1所述的应用于空间光学相机焦面调整的一体化二维执行机构，其特征在于，步进电机(7)和步进电机(17)分别为军品级四相步进电机。
【专利摘要】本发明涉及一种应用于空间光学相机焦面调整的一体化二维执行机构，包括：调焦单元和调偏流单元；其中，调焦单元包括：偏心轴、步进电机、蜗杆、蜗轮、蜗杆箱支座、滑块座、编码器支座、调焦编码器、调焦基座和机构外框；调偏流单元包括：蜗杆、丝杠轴、蜗轮、基座、拨叉、调偏流编码器、光轴、螺母和步进电机、拨叉座、焦面、调焦基座。本发明的应用于空间光学相机焦面调整的一体化二维执行机构，促进了光学遥感器的一体化发展，为实现航天产品向一体化方向发展提供技术支持。
【IPC分类】G02B7/04
【公开号】CN105527690
【申请号】CN201610058503
【发明人】贾学志, 张雷, 李季, 丛杉珊, 魏磊, 谢玉婷
【申请人】长光卫星技术有限公司
【公开日】2016年4月27日
【申请日】2016年1月28日