[發明專利]一種基于電磁力的精密調節方法

在審

• 申請號: 202110022826.8
• 申請日: 2021-01-08
• 公開（公告）號: CN112859284A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 藍河;徐猛;李月;徐剛;王飛龍
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院機械制造工藝研究所
• 主分類號: G02B7/182
• 分類號: G02B7/182
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 孫海博

本發明公開了一種基于電磁力的精密調節方法，包括相對回轉軸旋轉的被控裝置，被控裝置上設有磁性材料，電磁組件向磁性材料作用電磁力，通過控制作用時的可控變量，對被控裝置進行角位移調節。本發明與現有技術相比，具有如下的優點和有益效果：采用電磁力的納米級位移調節控制方法，避免了接觸式調節方式帶來的種種弊端；利用脈沖控制通電的微小時間，從而控制精準位移。

技術領域

本發明涉及精密儀器調節，具體涉及一種基于電磁力的精密調節方法。

背景技術

隨著我國多項重大光學工程的實施，大口徑光學元件的需求越來越高。為了改善大口徑光學元件的工作精度，越來越多的研究人員對大口徑光學元件的加工過程、夾持裝置、檢測裝置以及調整架結構等展開了研究。反射鏡是一種重要的光學元件，其常被用于光柵加工、光路控制中，并對光柵加工、光路控制的質量產生很大影響。為了提高反射鏡的工作精度，一方面需要優化反射鏡的加工質量，降低加工誤差；另一方面，要求提高反射鏡調整架的調節精度。

現有的技術中，主要采用如圖1所示的驅動方式進行反射調整架角度調節，驅動組件由無刷伺服電機組件11(含減速器)、聯軸器12、消隙絲桿13、螺母座14、直線導軌15、底座16等組成。伺服電機經零背隙減速器減速后，通過聯軸器驅動消隙絲桿旋轉，消隙螺母在消隙絲桿帶動下帶動螺母座在直線導軌上做直線運動，從而帶動球頭17軸向直線運動，球頭與光學元件通過球鉸連接，最終轉化為光學零件的運動。對于目前的調節方式，要達到光學元件調節精度優于0.2”的光學元件，將存在以下不足：

1、現有的調節方式屬于接觸式，接觸區域將給光學元件帶來熱影響，從而影響光學元件的工作穩定性；

2、現有的調節機構涉及到的元件多，在調節的過程中，調節精度會受機械零件的加工精度、結構形式、材料等多方面的影響，會產生間隙、變形，最終會降低調節精度，導致光學元件調整精度無法達到；

3、若要達到調節精度優于0.2”的精度，需要減速機足夠大的減速比，將造成減速機尺寸過大，無法滿足空間要求。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的不足，目的在于提供一種基于電磁力的精密調節方法，解決現有接觸式調節機構精度不足、結構空間占用大的問題。

本發明通過下述技術方案實現：一種基于電磁力的精密調節方法，包括相對回轉軸旋轉的被控裝置，被控裝置上設有磁性材料，電磁組件向磁性材料作用電磁力，通過控制作用時的可控變量，對被控裝置進行角位移調節。

進一步的，所述的可控變量包括電磁組件與磁性材料之間的間隙d、回轉軸與磁性材料之間的力臂R、電磁組件的電流大小I、電磁組件的通電時間t中的至少一種。

進一步的，所述的電磁組件包括電磁線圈和電流控制器，通過電流控制器向電磁線圈輸出毫秒級脈沖電流，通過電磁線圈向被控裝置作用電磁力，實現精密角位移調節。

進一步的，所述的磁性材料為設在被控裝置兩側的導磁材料，通過電磁組件分別對兩側的導磁材料作用電磁力，實現被控裝置的順指針或逆時針位移。

進一步的，所述的磁性材料為設在被控裝置上的永磁體，通過電磁組件改變電流的方向，電磁組件對永磁體作用吸附或排斥的電磁力，實現被控裝置的順指針或逆時針位移。

進一步的，被控裝置位移運動分為兩個階段；第一階段加速運動，電磁組件通電，電流為I，產生的電磁力為F_M，角加速度為a₁，通電時間為t，被控裝置角位移量為δ₁；第二階段減速運動，停止給電磁組件通電，通過回轉軸的摩擦力矩T_f將被控裝置減速到零，角加速度為a_f，減速階段的角位移量為δ_f，總位移量為δ，具體計算方式如下：