专利名称：一种星载成像仪器焦平面高精度位移装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高精度位移装置，特别涉及一种星载成像仪器焦平面高精度位移
>J-U ρ α装直。
背景技术：
星载成像仪器在经历运输、发射和空间温度变化的情况下，焦平面会偏离原来的位置，导致在轨工作时，成像模糊，所以目前在轨的先进的高精度成像仪器基本上都具有焦平面位移装置，如果发现图像模糊，通过地面遥控将成像传感器重新移位到相机焦平面上，以获得高质量的图像。 直到目前为止已经发射的数十颗卫星上只有SOLAR-B卫星上太阳X射线成像望远镜具有焦平面调整功能。SOLAR-B卫星上太阳X射线成像望远镜的焦平面微位移调整依赖控制步进电机的转动来实现，步进电机转动驱动一连杆，连杆的一端固定在成像传感器上，成像传感器由一柔性宽金属带固定，这样步进电机转动，驱动连杆，从而带动成像传感器一维平动，从而实现焦平面调节。这种焦平面位移装置结构复杂，体积较大，而且行程小，可控范围小、研制成本高。
发明内容
本发明目的在于，为克服现有技术的星载成像仪器采用的焦平面位移装置结构复杂，体积较大，而且行程小，可控范围小、研制成本高的问题，本发明提供一种星载成像仪器焦平面高精度位移装置。本发明提出的一种星载成像仪器焦平面高精度位移装置专门针对天体成像或者太阳成像的高精度成像仪器，这类仪器对噪声控制很严，一般都需要深空辐冷来降低传感器的噪声，所以成像传感器与深空辐冷板采用刚性连接，这给传感器加位移控制装置增加了很多难度。为了实现上述目的，本发明提供一种星载成像仪器焦平面高精度位移装置，用于将发生移位的天体成像或者太阳成像的成像仪器的成像传感器移位到相机焦平面上，该装置包含步进电机，其特征在于，所述装置还包括蜗杆、空心涡轮、柱形空心的内螺纹套筒和外螺纹套筒；所述的柱形空心的外螺纹套筒是的上表面构成环形仪器安装台；所述空心涡轮、柱形空心的内螺纹套筒和外螺纹套筒同轴设置，形成一中空垂直通路，该通路的直径大于 15mm。所述的步进电机驱动蜗杆转动，该蜗杆带动与之啮合的空心涡轮转动；所述的空心涡轮进一步带动内部同轴固定设置的柱形空心内螺纹套筒同步转动，该转动的内螺纹套筒通过螺纹耦合使套设在其上部的外螺纹套筒在限位机构控制下发生上下位移。可选的，所述空心涡轮和柱形空心的内螺纹套筒通过一空心薄壁轴承同轴固定在一中空的圆柱形支架上，所述空心薄壁轴承和中空圆柱形支架形成的垂直中空通路的直径大于15mm。
可选的，所述中空的圆柱形支架固定设置于安装底座上。可选的，所述限位机构包括Z形滑块及其匹配的限位孔，该Z形滑块的一端与仪器安装台硬连接，另一端与垂直设置在L形架上的限位孔可滑动配合；所述的Z形滑块通过一垂直设置的弹性支撑件支撑。所述限位孔为长方形限位孔。本发明的工作过程为当步进电机驱动蜗杆转动时，蜗杆驱动空心涡轮转动，与空心涡轮刚体连接的柱形空心内螺纹同步转动，该内螺纹套筒进一步通过螺纹耦合带动套设于其上部与仪器安装台一体的外螺纹套筒在限位机构的限定下发生上下位移。上述工作过程中，通过改变蜗杆的螺距、空心涡轮的齿数或者内螺纹套筒和外螺纹套筒之间的耦合螺纹的螺距来调整位移精度，通过改变内螺纹套筒和外螺纹套筒之间的螺纹的长度调整位移的行程。本发明的一种星载成像仪器焦平面高精度位移装置的有益技术效果在于
I.本发明的星载成像仪器焦平面高精度位移装置结构采用了涡轮蜗杆配合耦合旋进螺纹机构实现亚微米精度、大行程位移控制。2.通过涡轮蜗杆的限定功能以及旋进平台的限位机构，整个装置近似于一个整体，在电机不旋转的状态下，安装平台在外界冲力的影响不会影响安装台的初始位置。3.本发明装置结构简单、并具有成本较低，体积小、重量轻、可靠性高等优点，并且整个装置可用于深空辐冷的热传导连接件，一方面实现焦平面的调整，另一方面满足深空辐冷条件可直接固定在星载成像仪器CCD制冷面上。综上所述本发明是针对天体成像或者太阳成像的高精度成像仪器，设计一种位移精度高达O. Ium的星载成像仪器焦平面高精度位移装置。在轨运行时，通过控制步进电机的驱动脉冲数，精确控制CCD在焦点位置附近调整，达到最佳的成像效果。该系统结构紧凑，控制简便、可靠性高、抗振动冲击能力强、热传导截面大，是深空辐冷焦平面高精度调整的理想装置。
图I是本发明的星载成像仪器焦平面高精度位移装置的总体结构示意图；图2是本发明的星载成像仪器焦平面高精度位移装置的截面图。附图标识101、步进电机102、仪器安装平台103-a、蜗杆103-b、空心涡轮104、限位机构105、柱形空心外螺纹套筒106、安装底座107、柱形空心内螺纹套筒 108、弹性支承件201、空心圆柱形支架 202、薄壁轴承
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明的一种星载成像仪器焦平面高精度位移装置进行详细的说明。本发明的涡轮蜗杆驱动机构由步进电机101驱动，蜗杆103-a与步进电机101轴同心安装并固定在电机轴上，空心涡轮103-b的内壁与柱形空心内螺纹套筒105的底部外壁紧密套合在一起。所述薄壁轴承202的内壁固定在安装底座106的凸起空心圆柱形支架201上，薄壁轴承202的外壁与柱形空心内螺纹套筒107内壁紧密套合在一起。所述的限位机构104包括仪器安装台102硬连接的Z形滑块和固定在安装底座上的L形支架，Z形滑块与L形支架上设置的限位孔滑动配合，限位机构104限定仪器安装台102旋转，从而实现仪器安装台102上下位移。该装置存在涡轮蜗杆及螺纹旋进等减速机构，可以实现焦平面仪器安装台O. I μ m以上的位移精度。所述涡轮蜗杆驱动机构，在步进电机101转动的情况下，通过蜗杆103-a将转动传递给柱形空心内螺纹套筒107，涡轮蜗杆实现大的减速比，同时在装置没有加电的情况下限制仪器安装台转动；所述步进电机101、薄壁轴承202固定在安装底座106上，薄壁轴承202的外圈与柱形空心内螺纹套筒紧密套合安装，保证旋进机构能够固定并能旋转。所述的薄壁轴承202、中空圆柱形支架201、柱形空心内螺纹套筒107和外螺纹套
筒105同轴设置，形成一中空的垂直通路，所述通路的直径大于15mm，一方面便于减轻重量，另一方面保证光路无遮拦通过。作为本发明的一个具体应用，其可以满足国内正在开发的太阳X射线和极紫外成像望远镜的离焦高精度调整需要。图I是本发明的星载成像仪器焦平面高精度位移装置的总体结构示意图，如图I所示，本发明提供的一种星载成像仪器焦平面高精度位移装置，包括驱动电机101、蜗杆103-a、空心涡轮103-b、柱形空心内螺纹套筒107、柱形空心外螺纹套筒105、安装底座106、薄壁轴承202、限位机构104 ;柱形空心外螺纹套筒105和内螺纹套筒107之间的螺纹相互吻合，外螺纹套筒105的顶部仪器安装台102作为CXD的安装平台，柱形空心内螺纹套筒107的外壁与空心涡轮103-b内壁紧密套合，柱形空心内螺纹套筒107的内壁与薄壁轴承202的外圈紧密套合，薄壁轴承202的内壁与固定在安装底座106上的空心圆柱形支架201紧密套合，蜗杆103-a与步进电机轴同轴装配固定，步进电机101、L形限位架都固定在安装底座106上。由于涡轮蜗杆及限位杆限定该装置在电机不转动的情况下，整个装置处于机械锁死状态，不会发生位移或者转动。图2是本发明的星载成像仪器焦平面高精度位移装置的剖面图，从图中可以看出位于最下端的是安装底座106和其上设置的中空圆柱形支架204，所述薄壁轴承202固定中空圆柱形支架201是上；薄壁轴承202的外壁与柱形空心内螺纹套筒107底部的内壁紧配合；所述内螺纹套筒107底部的外壁与涡轮内壁刚体连接，可实现外螺纹套筒105和涡轮的同步转动；所述内螺纹套筒103-b的上部与一外螺纹套筒105内壁的螺纹耦合，该外螺纹套筒105与其顶部的仪器安装台102 —体，当所述柱形空心内螺纹套筒107与空心涡轮103-b同步转动时，在限位机构104的限定下通过耦合带动柱形空心外螺纹套筒105位移进而带动仪器安装台102位移。最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种星载成像仪器焦平面高精度位移装置，用于将发生移位的天体成像或者太阳成像的成像仪器的成像传感器移位到相机焦平面上，该装置包含步进电机，其特征在于，所述装置还包括蜗杆、空心涡轮、柱形空心的内螺纹套筒和外螺纹套筒；所述的柱形空心的外螺纹套筒是的上表面构成环形仪器安装台；所述空心涡轮、柱形空心的内螺纹套筒和外螺纹套筒同轴设置，形成一中空垂直通路，该通路的直径大于15_ ； 所述的步进电机驱动蜗杆转动，该蜗杆带动与之啮合的空心涡轮转动；所述的空心涡轮进一步带动内部同轴固定设置的柱形空心内螺纹套筒同步转动，该转动的内螺纹套筒通过螺纹耦合使套设在其上部的外螺纹套筒在限位机构控制下发生上下位移。
2.根据权利要求I所述的星载成像仪器焦平面高精度位移装置，其特征在于，所述空心涡轮和柱形空心的内螺纹套筒通过一空心薄壁轴承同轴固定在一中空的圆柱形支架上，所述空心薄壁轴承、中空圆柱形支架和上述空心涡轮、柱形空心的内螺纹套筒和外螺纹套筒共同形成一中空垂直通路。
3.根据权利要求2所述的星载成像仪器焦平面高精度位移装置，其特征在于，所述中空的圆柱形支架固定设置于安装底座上。
4.根据权利要求I所述的星载成像仪器焦平面高精度位移装置，其特征在于，所述限位 机构包括Z形滑块及其匹配的限位孔，该Z形滑块的一端与仪器安装台硬连接，另一端与垂直设置在L形架上的限位孔可滑动配合；所述的Z形滑块通过一垂直设置的弹性支撑件支撑。
5.根据权利要求4所述的星载成像仪器焦平面高精度位移装置，其特征在于，所述限位孔为长方形限位孔。
全文摘要
本发明提供一种星载成像仪器焦平面高精度位移装置，用于将发生移位的天体成像或者太阳成像的成像仪器的成像传感器移位到相机焦平面上，该装置包含步进电机，其特征在于，所述装置还包括蜗杆、空心涡轮、柱形空心的内螺纹套筒和外螺纹套筒；所述的柱形空心的外螺纹套筒是的上表面构成环形仪器安装台；所述空心涡轮、柱形空心的内螺纹套筒和外螺纹套筒同轴设置，形成一中空垂直通路，该通路的直径大于15mm；所述的步进电机驱动蜗杆转动，该蜗杆带动与之啮合的空心涡轮转动；所述的空心涡轮进一步带动内部同轴固定设置的柱形空心内螺纹套筒同步转动，该转动的内螺纹套筒通过螺纹耦合使套设在其上部的外螺纹套筒在限位机构控制下发生上下位移。
文档编号F16M11/04GK102867561SQ201110184920
公开日2013年1月9日 申请日期2011年7月4日 优先权日2011年7月4日
发明者李保权, 朱光武, 林强, 彭吉龙, 张鑫, 杨双, 董永进, 李小银 申请人:中国科学院空间科学与应用研究中心