[實用新型]二軸三驅動反射鏡

無效

• 申請號: 200720094742.0
• 申請日: 2007-12-10
• 公開（公告）號: CN201141935Y
• 公開（公告）日: 2008-10-29
• 發明（設計）人: 張麗敏;揚飛;王帥
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G02B7/182
• 分類號: G02B7/182;G01D5/26
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所
• 代理人: 王立偉

技術領域

本實用新型二軸三驅動式反射鏡屬于光學領域中光電測量設備，具體涉及二軸三驅動式反射鏡。

背景技術

目前國內所采用的快速控制反射鏡(FSM)結構形式一般為有軸系形式，也稱為X-Y軸框架形式。其結構形式多樣，但功能相似。其特點是：采用精密軸系支承兩維框架，外框架軸系的軸承座固定在支撐架上，鑲嵌有反射鏡的內框架軸系安裝在外框架上。內外框架的兩維轉角運動的驅動執行元件是旋轉電機，即兩維轉角運動用高度和方位電機驅動。反射鏡轉角位置由光電檢測設備如光柵尺檢測，高低和方位兩個轉角方向上各裝一套，完成二維角位置檢測。雖然使用非接觸式直線光柵尺可以使結構相對緊湊，體積、慣量都有所下降，摩擦力矩減小，但結構的特點決定指標精度比較低，由于摩擦力矩的存在，使控制系統存在非線性，而且X-Y軸框架FSM諧振頻率比較低，因此很難實現精密跟蹤。

發明內容

為了克服已有技術存在的缺點，本發明提供一種二軸三驅動式反射鏡，實現快速控制精密跟蹤的目的。

本設計結合柔性支撐、動態連接和萬向運動于一體，使系統的體積、慣量以及摩擦力矩明顯減小，而且諧振也比較高，它屬于二軸三驅動系統，即三個驅動器對稱分布在一個三角形上，形成兩個正交的轉動軸，以實現系統的二維精密轉動，驅動器布局圖見附圖1。該結構較為穩定，特點是完成繞二軸轉動的控制運動必須經過坐標轉換才能驅動每個驅動器。其傾斜角度與三個驅動器的位移成一定的函數關系，見公式(1)，其中，A、B、C分別為三個驅動器的位移，α、β分別為兩個軸向的轉角，z為鏡面所在平面在其法線上的位移。

α=2A-(B+C)2a]]>

β＝(B-C)/b????(1)

z＝(A+B+C)/3

二軸三驅動式反射鏡結構圖見圖2。結構分為三個部分：固定部分、運動部分和連接部分，其中固定部分包括固定座、傳感器以及其連接座、支撐軸、連接軸、底座和驅動器；運動部分包括預緊調節、傳感器墊、鏡室、反射鏡、反射鏡連接座及二腳桿；連接部分包括V型塊、連接桿、彈簧鉤和彈簧。

各部分的連接關系：

反射鏡通過反射鏡連接座及二腳桿側面支撐固定在鏡室上，傳感器及其連接座直接固定在固定座上，驅動器直接固定在底座上，底座與固定座通過螺釘直接連接，支撐軸一端通過標準球軸承連接到鏡室，另一端通過連接軸固定到底座上，型塊、彈簧和連接桿形成動態連接，連接桿通過螺紋連接到預緊調節。

傳感器檢測到位移信息后，控制系統經過計算得到與實際的偏差量，根據這個偏差實時控制快速反射鏡的傾斜，通過控制驅動器施加力的大小，可以控制運動部分的轉角，從而實現精密控制。

本發明的優點：

二軸三驅動式反射鏡具有諧振頻率高、響應速度快、控制精度高等特點，由它構成的精密跟蹤控制系統，可以有效地補償微小抖動等誤差，因此在國內外得到了廣泛應用，尤其是在天文觀測設備、武器控制系統以及激光通訊等光電測量設備系統中起著非常重要的作用。

附圖說明

圖1驅動器布局圖。

圖2二軸三驅動式反射鏡結構剖視圖：其中固定座1、傳感器及其連接座2、支撐軸3、連接座4、底座5、驅動器6、V型塊7、連接桿8、預緊調節9、傳感器墊10、鏡室11、反射鏡12、彈簧鉤13、彈簧14、反射鏡連接座15、二腳桿16。

圖3傳感器布局圖：其中傳感器26、X軸27、鏡室背部28、Y軸29、旋轉中心30。

圖4二腳桿簡化圖，其中：支腿21、支腿22、連接塊23。

圖5動態連接示意圖，其中；V型槽/球24、平面/球25。

具體實施方式

結合附圖2說明具體實施方式，采用的檢測元件是差動電渦流位移傳感器KD5100。其顯著特點是每通道二個完全匹配的傳感器使分辨率達到納米級精度，其布局圖如圖3，如果精度要求比較低也可以采用3個均布傳感器。