专利名称:模拟靶定位装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种精密定位装置，尤其涉及一种用于激光核聚变靶室诊断设备的模拟靶定位装置。
背景技术：
激光核聚变是目前普遍采用的一种人工可控核聚变，它在民用和军事上都具有十分重大的研究意义为人类探索一种取之不尽的清洁核能源；用来研制“干净”(无放射污染)的核武器、发展高能激光武器；部分替代核实验。
因此，激光核聚变受到世界各核大国的高度重视，从20世纪70年代后半叶开始， 俄、美、日、法、中、英等国相继开始高功率激光驱动器的研制。美国在此领域的研究处于领先地位，并于2009年正式建成包含192路的超大型激光驱动装置“NIF”，并于2010年成功点火；法国正在建设的MLF包含240路激光；日本也在酝酿建造大型激光驱动器，并计划在 2015-2020年间完成可应用于发电的基础技术研究。中国也建立了一系列的激光驱动装置 (星光系列、神光系列等)，目前正在建设的国内最大的激光驱动装置“神光-III”包含48路激光。
目前，在国内激光驱动装置上进行了大量的打靶实验，研制了一系列的诊断设备， 用于打靶过程中各种参数的诊断、测量。然而实验用的靶丸直径仅为200微米，各种诊断设备在安装时必须精确瞄准这样一个微小的目标，但对很多设备来说，这是很难做到的。譬如 X光探测设备、中子产额探测设备等等，只有在打靶的瞬间才会产生X光、中子，打靶前设备无法看见目标。
目前国内激光核聚变靶室采用的瞄准方法主要有经纬仪瞄准，双光束交汇瞄准， 双镜头瞄准。
经纬仪瞄准是以经纬仪中的“十字刻划线”为基准，将“目标”、“成像元件”、“探测元件”调整在一条直线上。一方面，经纬仪的瞄准精度较低(几十到几百微米)，尤其是对于远距离的物体精度更低；另一方面，经纬仪实现了直线对准，却无法判断设备距离目标的远近。
双光束瞄准是在设备的两侧对称地架设两束光，通过调整，使两束光在设备的理想目标位置实现交汇。在设备安装时，只要把两光束的交汇点调到“目标”位置，即实现了设备的定位安装。这种瞄准方法避免了经纬仪瞄准无法判断设备距离目标远近的缺陷，但由于交汇处光斑大小的限制，使得这种方法瞄准精度不会很高(一般为几百微米)，并且在设备安装时，真实的“目标”靶必须撤离，取而代之的是一个“合作屏”，以接收双光束，而“合作屏”的精确安装本身就是另一个难题。
双镜头瞄准是在设备的两侧对称地架设两个成像系统，通过调整，使得两个成像系统的光轴的交汇点恰好位于诊断设备的理想“目标”位置处，并预先对两个成像系统在各自CCD靶面上的像点位置进行标定。在设备安装时，只要“目标”经镜头所成的像点分别进入CCD靶面预先标定的位置，就实现了设备的定位安装。这种瞄准方法的精度也不很高为了便于发现“目标”靶，成像系统的视场范围需要适当扩大，这样“目标”在CXD靶面上的像点就很小O00微米的目标，在CCD上的像约占据几十个像素)，瞄准精度只能达到几十到十几微米。在高精度瞄准时，必须附加大视场镜头帮助寻找目标。
然而，国内目前试验用靶丸尺寸较小——典型的为200微米，一切诊断设备在安装时，都要瞄准这样一个微小的目标。但目前诊断设备的安装都存在一个共性的问题，即要把设备高精度地安装在最佳的诊断位置非常困难。
发明内容
为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种能够沿轴向稳定流畅伸缩、对诊断设备的理论目标位置进行高精度位置指示的模拟靶定位装置。
本发明的技术解决方案是本发明提供了一种模拟靶定位装置，其特殊之处在于 所述模拟靶定位装置包括模拟靶、送靶杆、第一直线定位轴承以及直线电机；所述第一直线定位轴承套接于送靶杆上；所述直线电机驱动送靶杆并沿直线电机的轴向在第一直线定位轴承内做伸缩运动；所述送靶杆和模拟靶活动连接。
上述模拟靶定位装置还包括第二直线定位轴承；所述第一直线定位轴承和第二直线定位轴承依次套接于送靶杆上；所述直线电机驱动送靶杆并沿直线电机的轴向在第一直线定位轴承和第二直线定位轴承内做伸缩运动。
上述模拟靶定位装置还包括用于调整模拟靶定位装置位置的调节机构；所述调节机构包括支撑架以及设置于模拟靶定位装置尾部的调节器；所述支撑架设置于第一直线定位轴承和第二直线定位轴承之间并套接于送靶杆上。
上述调节器包括调节支撑座以及螺钉；所述调节支撑座套接于送靶杆上；所述螺钉设置于调节支撑座上，并穿过支撑座伸向送靶杆。
上述螺钉是三个；所述三个螺钉平均分布于调节支撑座外周。
上述支撑架是球面关节。
上述送靶杆和模拟靶是卡接、螺纹连接或通过模拟靶更换机构活动连接。
上述送靶杆和模拟靶通过模拟靶更换机构活动连接时，所述模拟靶更换机构包括压盖；所述送靶杆的端部设置有模拟靶夹持座，所述模拟靶夹持座的端部设置有缝隙，形成两片夹持片；所述模拟靶伸入模拟靶夹持座中；所述压盖压迫夹持片并卡接或螺纹连接于模拟靶夹持座上。
上述直线电机是直线步进电机。
本发明的优点是
1、模拟靶轴向伸缩。本发明所提供的模拟靶定位装置中通过直线步进电机的电机杆带动送靶杆进行前后轴向的运动，模拟靶装在送靶杆前端，从而实现了模拟靶的伸出、缩回。
2、能使模拟靶的指向迅速调节。本发明所提供的模拟靶定位装置中的直线电机、 送靶杆、模拟靶等一系列内部部件都装在一个外壳内部，因此，对这个外壳进行指向调节， 就带动了内部部件一起实现调节。外壳的指向调节机构采用无间隙球面关节，将外壳前端固定在关节内，使外壳可以绕关节任意摆动。将外壳后端插入调节支撑座用调节螺钉对外壳后端进行调节，使用非常方便。[0023]3、定位精度更高。本发明所提供的模拟靶定位装置的采用的无间隙球面关节、可消间隙直线轴承保证了模拟靶高稳定性、流畅的运动；调节器和3微米步长精度的直线电机保证了模拟靶精确定位；直线电机的步长精度保证了模拟靶伸缩功能具有很高的复位精度。
图1为本发明所提供的模拟靶定位装置结构示意图；
图2为本发明所提供的模拟靶定位装置模拟靶缩回时结构示意图；
图3为本发明所提供的模拟靶定位装置模拟靶伸出时结构示意图；
图4为本发明所提供的模拟靶更换机构结构示意图。
具体实施方式
参见图1、图2和图3，本发明提供了一种模拟靶定位装置，包括送靶杆11、与送靶杆11相连的直线步进电机4以及设置在送靶杆11端部的模拟靶12，模拟靶12、送靶杆11 以及与送靶杆11相连的直线电机4共同设置于可容纳其的外壳3内部。
除此之外，本发明所提供的模拟靶定位装置还包括设置于外壳3上的模拟靶定位调节机构，该调节机构可以是调节螺钉8或球面关节7，当本发明通过调节支撑座2设置时， 其可以通过设置在外壳3上的调节螺钉8对其或通过球面关节7进行调整，使其迅速达到准确定位的的目的。
本发明所提供的模拟靶定位装置安装于诊断设备的前端，它具有一个携带模拟靶 12的自动伸缩机构，能够使模拟靶自动伸出、缩回。模拟靶12针尖上有一个直径200微米的靶球，在诊断设备离线调试时，通过模拟靶定位装置自身的调节，使伸出的靶球刚好位于诊断设备的最佳诊断目标位置。这样，伸出的靶球就代表了诊断设备的最佳诊断目标位置。
诊断设备安装时，操作人员通过调节诊断设备的位置，将伸出的靶球送入真实目标靶，也就是核聚变试验用靶的位置，就意味着诊断设备找到了最佳的诊断位置，模拟靶定位装置完成使命，自动缩回模拟靶球。
模拟靶定位装置使设备的轴向定位精度达到3微米，指向定位精度达到5微米， 高精度模拟靶定位装置为各种诊断设备高精度地处于最佳诊断位置提供了一种可靠的手段。本发明所提供的定位装置的应用，使各种设备安装时有了位置指示，安装精度有了量化指标，做到了有据可依。诊断设备的安装位置精度提高了，诊断结果的可信度也随之大幅提
尚ο
本发明所提供的模拟靶12在沿轴向伸缩时，是通过直线步进电机4的电机杆5带动送靶杆11进行前后轴向的运动，模拟靶12装在送靶杆11前端，从而实现了模拟靶12的伸出、缩回。同时，为了保证送靶杆11的定位、指向的稳定性，防止其因间隙产生晃动，并减小运动阻力、增加运动的流畅性，本方案中采用了两个直线轴承，第一直线轴承9和第二直线轴承10，对送靶杆11进行紧密配合定位，解决了上述问题。
直线轴承是现有普通的直线轴承，其有一个缝隙，通过外压调节缝隙的大小，可以使轴承与送靶杆11实现无间隙配合，在送靶杆11上设计两个直线轴承，保证了送靶杆的高精度指向；另外，轴承的钢珠滚动保证了运动的流畅性。[0035]本发明在模拟靶12指向调节时，本发明所提供模拟靶定位装置中的直线步进电机4、送靶杆11、模拟靶12等一系列内部部件都装在外壳3的内部，因此，对外壳3进行指向调节，就带动了内部部件一起实现调节。
外壳3的指向调节机构的实现方法如下采用无间隙球面关节7，该球面关节7是两个内外球面卡在一起，二者可以像关节一样转动，将外壳3前端固定在球面关节7内，使外壳3可以绕球面关7节任意摆动；将外壳3后端插入调节支撑座2，并用调节螺钉8对外壳3后端进行调节，这样，外壳3实现了以球面关节7为支点，以调节螺钉8为调节点的指向调节功能。
本发明在提供的模拟靶保护功能时，由于模拟靶12的结构十分精细，而靶球十分脆弱，为了防止模拟靶12遭到损坏，在模拟靶12缩回时，需将其有效的保护起来。在外壳 3前端设计了模拟靶凸轮结构的保护盖13，当模拟靶12缩回时，保护盖13在弹簧作用下自动闭合；当模拟靶12伸出时，送靶杆11将保护盖13的凸轮顶起，保护盖13打开，通过合理设计凸轮形状，可以保证运动过程中靶球的安全。
参见图4，为了更加方便的换取模拟靶12，本发明还提供了一种模拟靶12的更换机构，其主要是在送靶杆11的前端开了一个缝隙，形成两片夹持片，参见图如；模拟靶12 插入夹持座，参见图4b ；压盖或螺帽通过螺纹旋在夹持座上，参见图如。通过压迫夹持片上的凸面，使得两个夹持片紧紧抱紧模拟靶12，换取模拟靶12相当的方便。
权利要求
1.一种模拟靶定位装置，其特征在于所述模拟靶定位装置包括模拟靶、送靶杆、第一直线定位轴承以及直线电机；所述第一直线定位轴承套接于送靶杆上；所述直线电机驱动送靶杆并沿直线电机的轴向在第一直线定位轴承内做伸缩运动；所述送靶杆和模拟靶活动连接。
2.根据权利要求
1所述的模拟靶定位装置，其特征在于所述模拟靶定位装置还包括第二直线定位轴承；所述第一直线定位轴承和第二直线定位轴承依次套接于送靶杆上；所述直线电机驱动送靶杆并沿直线电机的轴向在第一直线定位轴承和第二直线定位轴承内做伸缩运动。
3.根据权利要求
2所述的模拟靶定位装置，其特征在于所述模拟靶定位装置还包括用于调整模拟靶定位装置位置的调节机构；所述调节机构包括支撑架以及设置于模拟靶定位装置尾部的调节器；所述支撑架设置于第一直线定位轴承和第二直线定位轴承之间并套接于送靶杆上。
4.根据权利要求
3所述的模拟靶定位装置，其特征在于所述调节器包括调节支撑座以及螺钉；所述调节支撑座套接于送靶杆上；所述螺钉设置于调节支撑座上，并穿过支撑座伸向送靶杆。
5.根据权利要求
4所述的模拟靶定位装置，其特征在于所述螺钉是三个；所述三个螺钉平均分布于调节支撑座外周。
6.根据权利要求
5所述的模拟靶定位装置，其特征在于所述支撑架是球面关节。
7.根据权利要求
1 6任一权利要求
所述的模拟靶定位装置，其特征在于所述送靶杆和模拟靶是卡接、螺纹连接或通过模拟靶更换机构活动连接。
8.根据权利要求
7所述的模拟靶定位装置，其特征在于所述送靶杆和模拟靶通过模拟靶更换机构活动连接时，所述模拟靶更换机构包括压盖；所述送靶杆的端部设置有模拟靶夹持座，所述模拟靶夹持座的端部设置有缝隙，形成两片夹持片；所述模拟靶伸入模拟靶夹持座中；所述压盖压迫夹持片并卡接或螺纹连接于模拟靶夹持座上。
9.根据权利要求
8所述的模拟靶定位装置，其特征在于所述直线电机是直线步进电机。
专利摘要
本发明涉及一种用于激光核聚变靶室诊断设备的模拟靶定位装置，该模拟靶定位装置包括模拟靶、送靶杆、第一直线定位轴承以及直线电机；第一直线定位轴承套接于送靶杆上；直线电机驱动送靶杆并沿直线电机的轴向在第一直线定位轴承内做伸缩运动；送靶杆和模拟靶活动连接。本发明提供了一种能够沿轴向稳定流畅伸缩、对诊断设备的理论目标位置进行高精度位置指示的模拟靶定位装置。
文档编号G21B1/11GKCN102486941SQ201010574557
公开日2012年6月6日 申请日期2010年12月6日
发明者何俊华, 白秋菊, 闫亚东, 齐文博 申请人:中国科学院西安光学精密机械研究所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan