一种高精度和高稳定性镜体安装结构

1.本发明涉及一种镜体的定位、安装连接及调节结构，涉及到望远镜光谱仪相关技术领域，特别是涉及望远镜光谱仪所用分色镜要求多块镜子的工作镜面保持精确的相对位置的情况。


背景技术：

2.在光学望远镜的终端仪器中，成像光谱仪是不可或缺的仪器。分色镜则是光谱仪中的一个重要组成部分，负责将光按照不同波段进行分开，以便对光进行进一步的分析。为了将某些波段的光从指定位置分出，需要几块分色镜在外壳中保持精确的相对位置关系，并且要求在受到重力、冲击、环境温度变化等情况下，分色镜仍能满足光学性能要求。
3.现有的分色镜安装方式，简单地将分色镜装进镜室，再将镜室与与外壳用螺钉连接起来，缺乏挠性，在受重力、冲击、环境温度变化时镜面变形较大，超出许用范围后便不能满足光学性能要求。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种高精度和高稳定性镜体安装结构，通过采用挠性结构定位连接分色镜与外壳，能够使分色镜在常见工况下保持位置稳定性，通过传感器和促动器形成闭环反馈，能够对分色镜的位置进行微调。该安装连接方式结构简单且具有较高的稳定性和可靠性。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.本发明所采用的技术方案是：
7.一种高精度和高稳定性镜体安装结构，所述镜体安装于外壳中，所述镜体通过三个挠性结构单元以三点支撑的方式固定安装于外壳内，三个挠性结构单元包括一个端部挠性结构单元和分设于镜体两侧的两个侧部挠性结构单元，所述挠性结构单元包括镜体连接部、弹性部和外壳连接部，所述弹性部的一端与镜体连接部固定连接，另一端与外壳连接部固定连接，所述镜体上按照所述三点支撑的位置分别粘接有安装件，所述弹性部通过所述镜体连接部安装于安装件上，所述安装件上安装有传感器，所述镜体连接部上安装有促动器，且传感器和促动器的安装面与镜体的工作面平行，传感器和促动器形成控制闭环，所述侧部挠性结构单元的外壳连接部固定安装于外壳的侧面，所述端部挠性结构单元的外壳连接部固定安装于外壳的上端面或下端面。
8.进一步的，所述安装件为l型殷钢垫。
9.进一步的，所述镜体连接部采用殷钢垫，所述弹性部为三角环形的弹簧片。
10.进一步的，所述侧部挠性结构单元的外壳连接部为阶梯型殷钢垫，其一面与弹性部固定连接，另一面固定于外壳的侧面上。
11.进一步的，所述端部挠性结构单元的外壳连接部为梯台型殷钢垫，其斜面与弹性部固定连接，其台体固定于外壳的上端面或下端面上。
12.进一步的，两个所述侧部挠性结构单元对称设置于镜体长边两侧的三分之一位置，一个所述端部挠性结构单元设置于镜体短边的中间位置。
13.进一步的，所述镜体为分色镜。
14.进一步的，所述促动器为压电陶瓷促动器。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
16.1、传动的安装方式在分色镜受到振动、冲击、环境温度变化的情况时，镜面位置会有较大的漂移，不能满足光学性能的要求。本发明采用挠性结构对分色镜进行安装定位，能够在一定工况下保证分色镜镜面的位置精度，具有很高的稳定性。
17.2、使用位移传感器和角度传感器组成传感器系统实时获取分色镜的位置信息，与促动器进行闭环控制，调节促动器根据传感器反馈的信息对分色镜的位置进行调节。调节过程自动化，可以简洁高效地保证分色镜的位置精度。
18.3、本发明结构简单，对分色镜工作镜面的影响较小，具有定位精度高、可靠性强的特点。
附图说明
19.图1为一种高精度和高稳定性镜体安装结构的侧面透视图；
20.图2为一种高精度和高稳定性镜体安装结构的立体视图；
21.图3为侧部挠性结构单元的结构示意图；
22.图4为端部挠性结构单元的结构示意图；
23.图5为挠性结构单元的与镜体的连接结构图；
24.图6为图5的局部结构放大图；
25.图7为传感器、促动器闭环系统控制原理图。
26.图中：1
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外壳，2
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分色镜，3
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长方体殷钢垫，4
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三角环形弹簧片，5
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阶梯型殷钢垫，6
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梯台型殷钢垫，7
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l型殷钢垫，8
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位移传感器，9
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角度传感器，10
‑
促动器。
具体实施方式
27.下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
28.本发明一种高精度和高稳定性镜体安装结构主要用于镜体的定位、安装连接及调节，由于本发明的结构特别适合望远镜光谱仪所用分色镜的安装，因此，以下实施例仅以望远镜光谱仪所用分色镜的安装为例进行说明。如图1
‑
2所示，望远镜光谱仪中，几块矩形的分色镜2需要保持精确的相对位置以光学性能要求的角度倾斜关系安装在外壳1中。
29.如图1
‑
2所示，本实施例一种高精度和高稳定性镜体安装结构包括三个挠性结构单元，通过三个挠性结构单元对一块分色镜2进行定位、安装及调节，分色镜2通过三个挠性结构单元以三点支撑的方式固定安装于外壳1内。本实施例采用挠性结构对分色镜进行安装定位，能够在一定工况下保证分色镜镜面的位置精度，具有很高的稳定性。
30.三个挠性结构单元包括一个如图4所示的端部挠性结构单元和分设于镜体两侧的两个如图3所示的侧部挠性结构单元。该挠性结构单元包括镜体连接部、弹性部和外壳连接部，弹性部的一端与镜体连接部固定连接，另一端与外壳连接部固定连接。侧部挠性结构单元的外壳连接部固定安装于外壳1的侧面，端部挠性结构单元的外壳连接部固定安装于外
壳1的上端面或下端面。
31.如图5所示，分色镜2上按照所述三点支撑的位置分别粘接有安装件，弹性部通过所述镜体连接部安装于安装件上。本实施例中，安装件优选采用l型殷钢垫7。如图6所示，l型殷钢垫7上安装有位移传感器8和角度传感器9，镜体连接部上安装有促动器10，且位移传感器8、角度传感器9和促动器10的安装面与分色镜2的工作面平行，三者形成如图7所示的控制闭环。本实施例使用位移传感器8和角度传感器9组成传感器系统实时获取分色镜的位置信息，与促动器10进行闭环控制，调节促动器10根据传感器反馈的信息对分色镜2的位置进行调节，在分色镜受到超出一般工况的冲击、振动或温度变形时，传感器将分色镜偏移信息实时传递到控制系统，进而通过促动器调节分色镜的位置，使其恢复正常的工作姿态，调节过程自动化，可以简洁高效地保证分色镜的位置精度。
32.具体的，如图3所示，侧部挠性结构单元包括长方体殷钢垫3、三角环形弹簧片4和与外壳侧面相连的阶梯型殷钢垫5，三者用螺钉连接起来。阶梯型殷钢垫5为阶梯型，一面与三角环形弹簧片4用两个螺钉固定连接，与之垂直的一面用两个螺钉固定在外壳1上。用一个螺钉将长方体殷钢垫3和三角环形弹簧片4的一端固定在l型殷钢垫7上，两个螺钉将阶梯型殷钢垫5固定在分色镜外壳1的侧面上。具体的，如图4所示，端部挠性结构单元包括长方体殷钢垫3、三角环形弹簧片4和外壳端面相连的梯台型殷钢垫6，三者用螺钉连接起来。梯台型殷钢垫6为一个梯形台，斜面与三角环形弹簧片4相连，正方形台体用四个螺钉将其固定在外壳1的上端面或者下端面。用一个螺钉将长方体殷钢垫3和三角环形弹簧片4的一端固定在l型殷钢垫7上，四个螺钉将梯台型殷钢垫6固定在分色镜外壳1的上或下端面上。挠性结构与殷钢垫、殷钢垫与外壳均采用螺钉连接，保证分色镜安装连接的位置准确性。
33.优选的，如图5所示，分色镜2的安装定位采用三点定位方式，三个l型殷钢垫7与分色镜2相粘接，其中两个粘在分色镜2侧面的三分之一处，另一个粘在分色镜2端面的中间位置。l型殷钢垫与分色镜粘接，尽量减小对分色镜工作面的影响。
34.在l型殷钢垫与分色镜工作面平行的面上安装位移传感器8和角度传感器9，用于实时获取分色镜镜面的位置信息，位移传感器8、角度传感器9和促动器10的安装位置如图6所示。使用位移和角度传感器和压电陶瓷调节促动器形成闭环控制，实时监测镜面的漂移情况，促动器用于调整分色镜镜面的位置，当分色镜偏离原位置时将其调整到原工作位置，使其始终保持在允许的工作范围内。
35.综上所述，本发明公开了一种高精度和高稳定性镜体安装结构，分色镜通过三个挠性结构固定在外壳上，保证其在受振动、冲击和环境温度变化的情况下具有位置稳定性。挠性结构由两个不同殷钢垫和三角形弹簧片组成，通过螺钉将其连接起来，两端分别固定在外壳和与分色镜粘接的“l型”殷钢垫上。采用三点支撑的方式，将两个“l型”殷钢垫用胶对称粘接在分色镜长边两侧，将另一个“l型”殷钢垫粘接在分色镜的短边中间位置。殷钢垫面上安装高精密位移传感器和角度传感器，实时监测分色镜镜面的位移与转动情况。当分色镜镜面的位移和转动过大超出许用范围时，通过促动器调整分色镜的位置，保证其位置精度。本发明利用挠性结构将分色镜与外壳连接固定，保证分色镜在外壳中的位置稳定，通过高精度传感器收集镜面的位移转动数据，与促动器配合形成控制闭环，使分色镜的工作镜面在振动、冲击和温度变化等情况下可以自动调整到原有位置。
36.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精
神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。