本发明涉及精密光路调制领域,具体涉及一种混合磁阻力直驱精密偏摆镜及方法。
背景技术:
1、精密偏摆镜是光路调制领域的关键执行部件,在光机器件控制光束、航天器姿态稳定及微角度测量等方面具有重要的应用价值。现有的技术中,采用柔性机构设计的偏摆镜多采用音圈电机结合胡克铰链的方式实现精密偏摆运动,并且由于其并联的机构特点,导致轴间耦合问题较为严重。
2、混合磁阻驱动器具有电极常数大,响应快,行程大的优点。其提供的麦克斯韦力虽具有较大的非线性特点,通过搭配永磁体形成永磁回路能够大大的减轻驱动器的非线性输出特点。但基于混合磁驱动器通常用于平面多轴运动和快刀伺服机构中,但现有利用混合磁驱动器的设备应用于精密偏摆镜时,仍存在因并联导致轴间耦合较为严重的问题,使得精密偏摆镜难以实现所需的精密控制。
技术实现思路
1、本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷,提供一种混合磁阻力直驱精密偏摆镜及方法,设置内框和外框的嵌套结构,并分别通过连接臂接入驱动组件的电枢,由驱动组件分别驱动内框和外框的动作,利用混合磁阻力驱动件提高驱动行程和响应效率,实现不同方向偏摆动作的串联,削弱轴间耦合问题,提高调节精度,满足精密偏摆镜的调节需求。
2、本发明的第一目的是提供一种混合磁阻力直驱精密偏摆镜,采用以下方案:
3、包括:
4、框架组件,包括内框和套设于内框外的外框,偏摆镜片设于内框,内框通过第一转轴连接外框,外框通过轴线垂直于第一转轴的第二转轴连接固定板;
5、驱动组件,为混合磁阻力驱动件并设有多个容纳电枢的驱动部,于第一转轴轴线和第二转轴轴线所在平面的垂直方向上,驱动组件分别驱动电枢移动;
6、连接臂,包括内连接臂和外连接臂,内框通过第一转轴异侧的两根内连接臂分别连接对应电枢;外框通过第二转轴异侧的两根外连接臂分别连接对应电枢。
7、进一步地,所述驱动组件包括永磁体环、磁轭和线圈绕组,磁轭呈c型并在c型的开口处形成驱动部,永磁体环呈矩形环,四个磁轭分别对应分布在永磁体环的四个角位置,线圈绕组绕设于磁轭,电枢一端延伸至驱动部内。
8、进一步地,所述永磁体环穿过c型的磁轭内部,同一磁轭上的两组线圈绕组布设于永磁体环的两侧。
9、进一步地,所述第一转轴和第二转轴为柔性枢轴,第一转轴轴线两侧分别设有第二转轴,第二转轴轴线两侧分别设有第一转轴,第一转轴轴线和第二转轴轴线共面且正交。
10、进一步地,连接于外框的两根外连接臂相对于第二转轴轴线对称布置,连接于内框的两根内连接臂相对于第一转轴轴线对称布置。
11、进一步地,所述内连接臂和外连接臂分别连接有位移传感器,内连接臂跨过外框连接驱动部内的电枢;
12、内框上安装设有容纳槽,偏摆镜片设于容纳槽内并使偏摆镜片的工作面平行于第一转轴轴线和第二转轴轴线所在平面。
13、进一步地,还包括底座,固定板、驱动组件分别安装于底座,底座上设有位于外框外的安装板,位移传感器安装于安装板。
14、进一步地,所述内连接臂所连接的电枢为杆状电枢,沿轴向深入驱动部。
15、本发明的第二目的是提供一种如第一目的所述的混合磁阻力直驱精密偏摆镜的工作方法,包括:
16、驱动组件按需带动电枢动作,通过内连接臂和外连接臂将位移传递至框架组件;
17、内连接臂由对应电枢驱动,带动内框绕第一转轴轴线转动调节第一倾角;
18、外连接臂由对应电枢驱动,带动外框绕第二转轴轴线转动调节第二倾角;
19、内框和外框共同作用改变偏摆镜片倾角。
20、进一步地,驱动部为驱动组件形成的间隙结构,保持电枢与驱动组件的其他部件相离。
21、与现有技术相比,本发明具有的优点和积极效果是:
22、(1)针对目前精密偏摆镜轴间耦合严重影响调节精度的问题,设置内框和外框的嵌套结构,并分别通过连接臂接入驱动组件的电枢,由驱动组件分别驱动内框和外框的动作,利用混合磁阻力驱动件提高驱动行程和响应效率,实现不同方向偏摆动作的串联,削弱轴间耦合问题,提高调节精度,满足精密偏摆镜的调节需求。
23、(2)采用了柔性枢轴为主的串联结构,充分利用了混合磁阻力驱动件大行程、高电机常数特点,能够提供无摩擦、高分辨率的高精密传动,由混合磁阻力直驱的大行程能够满足精密偏摆镜的调节需求。
24、(3)还采用杆状电枢作为驱动内连接臂的结构,在外框转动带动内框共同向第二方向偏转时,杆状电枢在驱动部内保持其所受驱动力的范围不变,减少因板状电枢造成的所受驱动力范围变化引起的精度误差,从而减少轴间耦合问题,提高控制精度。
1.一种混合磁阻力直驱精密偏摆镜,其特征在于,包括:
2.如权利要求1所述的混合磁阻力直驱精密偏摆镜,其特征在于,所述驱动组件包括永磁体环、磁轭和线圈绕组,磁轭呈c型并在c型的开口处形成驱动部,永磁体环呈矩形环,四个磁轭分别对应分布在永磁体环的四个角位置,线圈绕组绕设于磁轭,电枢一端延伸至驱动部内。
3.如权利要求2所述的混合磁阻力直驱精密偏摆镜,其特征在于,所述永磁体环穿过c型的磁轭内部,同一磁轭上的两组线圈绕组布设于永磁体环的两侧。
4.如权利要求1所述的混合磁阻力直驱精密偏摆镜,其特征在于,所述第一转轴和第二转轴为柔性枢轴,第一转轴轴线两侧分别设有第二转轴,第二转轴轴线两侧分别设有第一转轴,第一转轴轴线和第二转轴轴线共面且正交。
5.如权利要求4所述的混合磁阻力直驱精密偏摆镜,其特征在于,连接于外框的两根外连接臂相对于第二转轴轴线对称布置,连接于内框的两根内连接臂相对于第一转轴轴线对称布置。
6.如权利要求1所述的混合磁阻力直驱精密偏摆镜,其特征在于,所述内连接臂和外连接臂分别连接有位移传感器,内连接臂跨过外框连接驱动部内的电枢;内框上安装设有容纳槽,偏摆镜片设于容纳槽内并使偏摆镜片的工作面平行于第一转轴轴线和第二转轴轴线所在平面。
7.如权利要求6所述的混合磁阻力直驱精密偏摆镜,其特征在于,还包括底座,固定板、驱动组件分别安装于底座,底座上设有位于外框外的安装板,位移传感器安装于安装板。
8.如权利要求1所述的混合磁阻力直驱精密偏摆镜,其特征在于,所述内连接臂所连接的电枢为杆状电枢,沿轴向深入驱动部。
9.一种如权利要求1-8中任一项所述混合磁阻力直驱精密偏摆镜的工作方法,其特征在于,包括:
10.如权利要求9所述混合磁阻力直驱精密偏摆镜的工作方法,其特征在于,驱动部为驱动组件形成的间隙结构,保持电枢与驱动组件的其他部件相离。