[發明專利]在極端環境下工作的五自由度天文望遠鏡副鏡調整機構

在審

• 申請號: 201410329367.8
• 申請日: 2014-07-10
• 公開（公告）號: CN104090359A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發明（設計）人: 顧伯忠;袁昊;葉宇
• 申請（專利權）人: 中國科學院國家天文臺南京天文光學技術研究所
• 主分類號: G02B23/16
• 分類號: G02B23/16
• 代理公司: 江蘇致邦律師事務所 32230
• 代理人: 栗仲平

技術領域

本發明屬于機械設計制造技術領域，具體涉及一種在極端環境下工作的五自由度天文望遠鏡副鏡調整機構，是一種太空望遠鏡、南極望遠鏡等極端環境下天文望遠鏡副鏡的調整機構。

背景技術

在大口徑光學望遠鏡系統中，主鏡和副鏡（次鏡）的相對位置和姿態對于高質量成像有著重要的影響，但大口徑望遠鏡的主鏡的質量和體積相對較大，因此，常常將次鏡設計成多自由度可以調整的機構。目前，在天文望遠鏡副鏡調整機構上廣泛應用的是Stewart六桿機構，六桿機構結構簡單，結構剛度高，精度高，靈活性強，但是存在各桿件間相互干涉的問題，容易出現系統的卡死，對控制系統的要求非常嚴格。由于六桿機構的結構特征，使得六桿機構的側向載荷很小，僅有其軸向載荷的十分之一左右。

目前，為了天文觀測的需要，在太空環境或南極環境等極端條件下設置天文望遠鏡的需要越來越多。天文望遠鏡在這類極端環境下工作，對望遠鏡副鏡調整機構的技術要求也越來越高。而上述的現有技術尚無法完全滿足這類要求。

發明內容

本發明的目的是提供一種可以在極端環境下工作的五自由度天文望遠鏡副鏡調整機構，可以解決現有六桿機構側向載荷小、各桿之間相互干涉、控制困難等問題。

本發明通過以下技術方案達到上述目的：一種在極端環境下工作的五自由度天文望遠鏡副鏡調整機構，本副鏡調整機構設置在望遠鏡機架與望遠鏡副鏡之間，其特征在于，本副鏡調整機構設有三個平動自由度和兩個轉動自由度的五維并聯運動機構，其中包括靜平臺、動平臺、第一驅動桿、第二驅動桿、第三驅動桿、第四驅動桿和第五驅動桿；所述第一驅動桿、第二驅動桿、第三驅動桿、第四驅動桿和第五驅動桿的兩端分別與所述的靜平臺、動平臺連接；通過第一、第二、第三驅動桿的運動可以產生沿z軸的平動和繞x、y軸的轉動；通過第四、第五驅動桿的運動可以產生沿x、y軸的平動。

所述第一驅動桿、第二驅動桿、第三驅動桿、第四驅動桿和第五驅動桿的運動方式采用改變各驅動桿長度的方式，方便計算，使得整體運動更易于控制。其中，所述驅動桿的驅動方式采用壓電陶瓷驅動，有高精度、耐低溫的特點，并可以通過若干個壓電陶瓷的疊加達到預期位移量，有效的解決了極端環境下的高精度驅動問題。

在優化方案中，各壓電陶瓷驅動桿的兩端與靜平臺、動平臺的具體連接方式是：

所述第一壓電陶瓷驅動桿通過第1虎克鉸（或球面副）和靜平臺連接，通過第2虎克鉸（或球面副）和動平臺連接，通過壓電陶瓷的伸長帶動動平臺運動；所述第二壓電陶瓷驅動桿通過第3虎克鉸（或球面副）和靜平臺連接，通過第4虎克鉸（或球面副）和動平臺連接，通過壓電陶瓷的伸長帶動動平臺運動；所述第三壓電陶瓷驅動桿通過第5虎克鉸（或球面副）和靜平臺連接，通過第6虎克鉸（或球面副）和動平臺連接，通過壓電陶瓷的伸長帶動動平臺運動；通過第一、第二、第三壓電陶瓷驅動桿的運動可以產生沿z軸的平動和繞x、y軸的轉動；

所述第四壓電陶瓷驅動桿通過第7虎克鉸（或球面副）和靜平臺連接，通過第8虎克鉸（或球面副）和動平臺連接，通過壓電陶瓷的伸長帶動動平臺運動；所述第五壓電陶瓷驅動桿通過第9虎克鉸（或球面副）和靜平臺連接，通過第10虎克鉸（或球面副）和動平臺連接，通過壓電陶瓷的伸長帶動動平臺運動；通過第四、第五壓電陶瓷驅動桿的運動可以產生沿x、y軸的平動。

???????本發明可以支持天文望遠鏡在極端環境下工作，本發明的突出優點在于：

1、??驅動機構采用壓電陶瓷，很好的解決了電機在極端環境下產生的問題。

2、??整套機構沒有采用傳動機構，提高了運動精度。

3、??本發明可承載很大的側向載荷。

4、??本發明不存在運動的干涉問題，方便控制。

附圖說明

圖1為本發明的一種實施例的機構示意圖；

圖2為本發明壓電陶瓷驅動桿的一種實施例的示意圖。

具體實施方式

下面通過附圖和實例對本發明的技術給予進一步地說明。

實施例1，圖1為本發明的一種實施例的機構示意圖，包括靜平臺、動平臺、第一壓電陶瓷驅動桿、第二壓電陶瓷驅動桿、第三壓電陶瓷驅動桿、第四壓電陶瓷驅動桿、第五壓電陶瓷驅動桿。