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制造技术

本发明专利技术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。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
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
本专利技术属于空间光学遥感
，具体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。
技术介绍
空间光学相机在拍照时需要对焦面进行二维调整，即调焦和调偏流，主要作用是：在遥感器对目标区域进行拍摄时，通过焦面微量移动和转动实现焦面离焦量补偿和高精度像移补偿，将目标区域准确地成像在CCD的感光面上，且占用空间小，质量轻，并具有足够的强度、刚度、良好的自锁性能及抗冷焊性能。与本专利技术最为接近的已有技术是中国科学院长春光学精密机械与物理研究所柴方茂等人发表于《光电工程》期刊上的焦面二维精密调整机构研究，该调焦机构应用于大口径、长焦距的高分辨力空间光学遥感器工程项目。如图1，图2和图3所示，该机构主要由焦面垂直运动驱动、焦面旋转运动驱动和焦面及其支撑结构三部分组成。其中焦面垂直运动驱动部分包括步进电机100、焦面支撑座200、导轨300、调焦基座400、偏心轴500、编码器600；焦面旋转运动驱动部分包括编码器700、滚珠丝杠800、直线轴承900、步进电机1000、调偏流底座1100；焦面及其支撑结构部分包括焦面及其支撑机构1200。在焦面垂直运动的驱动部分，步进电机100与偏心轴500相连接，从而将步进电机1000的转动转化为偏心轴500径向的直线运动，编码器600安装在偏心轴500的端部，用来检测和控制运动的精度。结构整体安装在调焦基座400上。偏心轴500通过导轨300带动焦面支撑座200及焦面1200做垂直直线运动，从而实现调焦的目的。在焦面旋转运动的驱动部分，步进电机1000与滚珠丝杠800相连接，从而将步进电机1000的转动转化为沿滚珠丝杠800轴向的直线运动，编码器700安装在滚珠丝杠800的端部。整个驱动部分固定在调偏流底座1100上。滚珠丝杠800与直线轴承900配合，将直线运动转化为绕光轴方向的转动，从而实现偏流的目的。焦面支撑结构1200的核心是一套高精度、高刚度和高强度的滚珠花键，它自身能够实现二维运动，从而将焦面垂直运动驱动结构和焦面旋转运动驱动结构有机的结合为一个整体。该调焦机构的缺点是：刚度不高，承载能力较差且只适合应用于小尺寸焦面的空间相机。
技术实现思路
为了克服已有技术存在的缺陷，本专利技术提出一种可以解决空间光学遥感器调焦偏流二维执行机构的高精度、能自锁、低重量、高刚度、大负载问题的，应用于空间光学相机焦面调整的一体化二维执行机构。为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案具体如下：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；在调焦单元中，调焦编码器安装在偏心轴的端部；整个驱动部分通过蜗杆箱支座、滑块座、编码器支座固定在机构外框上，机构外框与调焦基座连接；在调偏流单元中，调偏流编码器安装在丝杠轴的端部；丝杠轴通过螺纹传动带动螺母在丝杠轴上平移；螺母上平行与丝杠轴安装一光轴；驱动结构的整体通过基座与调焦基座连接；螺母上安装拨叉，螺母的平移带动拨叉的移动，拨叉外连接拨叉座，拨叉座与焦面连接。在上述技术方案中，在调焦单元中，步进电机与蜗杆相连接，蜗杆与蜗轮啮合传动，蜗轮与偏心轴配合，将步进电机的转动转化为沿偏心轴径向的直线运动。在上述技术方案中，在调偏流单元中，步进电机与蜗杆相连接，蜗杆与蜗轮啮合传动，蜗轮与丝杆轴配合，将步进电机的转动转化为丝杠轴的转动。在上述技术方案中，步进电机为军品级四相步进电机。本专利技术具有以下的有益效果：本专利技术的应用于空间光学相机焦面调整的一体化二维执行机构与之前的技术相比，解决了结构刚度低、承载能力差的问题，并且适合应用于大尺寸焦平面空间相机中，为获得高质量的图像提供了技术保障。本专利技术的应用于空间光学相机焦面调整的一体化二维执行机构，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。本专利技术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。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。图1是已有技术的焦面二维精密调整机构的调焦驱动部分结构示意图；图2是已有技术的焦面二维精密调整机构的调偏流驱动部分结构示意图；图3是已有技术的焦面二维精密调整机构的总体结构示意图；图4是本专利技术的一体化二维执行机构中的调焦单元结构示意图；图5是本专利技术的一体化二维执行机构中的调偏流单元结构示意图；图6是本专利技术的一体化二维执行机构的总体结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做以详细说明。如图4，图5和图6所示，本专利技术的应用于空间光学相机焦面调整的一体化二维执行机构主要由调焦单元和调偏流单元两部分组成。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(调偏流底座)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(调偏流底座)20。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，从而将步进电机7的转动转化为沿偏心轴8径向的直线运动，调焦编码器1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，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10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。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，本专利技术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。本专利技术提出蜗轮蜗杆—偏心轴机构和蜗轮蜗杆—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本文档来自技高网...

【技术保护点】
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(1)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。...

【技术特征摘要】
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)、第一步进电机(7)、第一蜗杆(6)、第一蜗轮(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：第二蜗杆(9)、丝杠轴(10)、第二蜗轮(11)、基座(12)、拨叉(13)、调偏流编码器(14)、光轴(15)、螺母(16)和第二步进电机(17)、拨叉座(18)、焦面(19)、调焦基座(20)；在调焦单元中，调焦编码器(1)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...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾学志，张雷，李季，丛杉珊，魏磊，谢玉婷，
申请(专利权)人：长光卫星技术有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林;22