[發明專利]一種大口徑擺鏡的高精度面形約束裝置及方法

有效

• 申請號: 202210285729.2
• 申請日: 2022-03-23
• 公開（公告）號: CN114545587B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 李含;敬子建;彭起;譚毅;亓波
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: G02B7/185
• 分類號: G02B7/185;G02B7/198
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 江亞平

本發明公開了一種大口徑擺鏡的高精度面形約束裝置及方法，包括：鏡座(1)；與鏡座同軸放置的周向約束結構(2)；所述鏡座為中心軸對稱爪狀結構，中心設有減重孔；所述鏡座(1)包括側支撐板(1?1)、柔性鉸鏈A(1?2)、安裝孔(1?3)以及反射鏡安裝面(1?4)；所述周向約束結構(2)為環狀結構，包括小凸臺(2?1)、柔性鉸鏈B(2?2)、固定支腳(2?3)以及柔性鉸鏈C(2?4)；所述側支撐板(1?1)和柔性鉸鏈A(1?2)共有八個，均位于鏡座(1)爪狀結構末端；所述安裝孔(1?3)共有四組，中心對稱分布，每組三個螺紋孔；所述反射鏡安裝面(1?4)為凸起小平面，共三個；所述小凸臺(2?1)共有四個，呈對稱均勻分布；所述柔性鉸鏈B(2?2)分布于小凸臺兩側，共有四組，每組兩個；所述固定支腳(2?3)共有四個，每個固定支腳上方有一個柔性鉸鏈C(2?4)。

技術領域

本發明涉及航天以及通信領域，尤其涉及一種大口徑擺鏡的高精度面形約束裝置及方法。

背景技術

空間光學載荷通過集成穩像系統滿足長時間連續穩定的觀測要求，穩像系統的穩像功能主要通過其內部的擺鏡組件來完成，擺鏡通過快速精準的擺動來達到消除外界抖動引起的目標圖像抖動的目的，因此高精度擺鏡組件設計是空間穩像系統的關鍵，擺鏡的力學特性及面形都直接影響穩像系統的跟蹤質量。

而擺鏡的面形精度主要由其支撐結構進行約束，目前擺鏡與支撐結構的連接方式主要有兩類：一是螺栓、壓板等機械零件連接；二是通過膠體等粘結劑進行連接。由于空間光學載荷內的擺鏡長期處于受外界振動影響的工作環境中，支撐結構因振動引起的結構變形極易傳導到鏡體上，影響鏡面面形，造成光學性能下降。因此，為了保證擺鏡較高的面形精度，應盡量避免采用螺栓等機械連接，多采用柔性連接。

此外，除了外界振動環境會對面形精度造成影響外，徑厚比也是鏡面變形的影響因素之一，由Roberts等人給出的平板實心鏡徑厚比經驗公式如下：

其中，δ表示重力作用下鏡面的最大變形量，Δ表示徑厚比，由公式可知，隨著徑厚比的增大，鏡面變形量越大。但現在的擺鏡大多口徑偏小，且鏡體一般采用直接膠粘法與支撐結構連接，這種方法雖然一定程度上具有一些結構柔性，且通過軸向定位對其面形進行了約束，但是在其徑向約束上稍顯欠缺，鏡體在偏轉過程中由于重力影響造成的變形難以約束，因此只適用于小口徑擺鏡。近年來隨著空間觀測任務需求的提升，擺鏡口徑也隨之增加，簡單的膠粘式支撐結構已不適用于大口徑擺鏡的面形約束需求，因為隨著擺鏡口徑的增大，需要在其徑向方向進行支撐約束以保證鏡面面形。所以基于目前的空間載荷發展進程，需對擺鏡進一步研究，設計一種針對于大口徑擺鏡的支撐結構對其鏡面面形進行約束，使大口徑擺鏡在復雜的空間工作環境中還能保證較高的面形精度，順利完成空間觀測任務。

發明內容

本發明主要在于提供一種大口徑擺鏡的高精度面形約束方法，通過從徑向和軸向兩個方向對反射鏡進行了定位和約束，可使空間載荷中的擺鏡在振動環境中高頻工作的同時還能保證較高的鏡面面形精度。

為實現上述目的，本發明的一種大口徑擺鏡的高精度面形約束裝置，包括：鏡座；與鏡座同軸放置的周向約束結構；所述鏡座為中心軸對稱爪狀結構，中心設有減重孔；所述鏡座包括側支撐板、柔性鉸鏈A、安裝孔以及反射鏡安裝面；所述周向約束結構為環狀結構，包括小凸臺、柔性鉸鏈B、固定支腳以及柔性鉸鏈C；所述側支撐板共有八個，均勻對稱分布于爪狀結構末端；所述柔性鉸鏈A共有八個，分別連接側支撐板和爪狀結構末端；所述安裝孔共有四組，中心對稱分布，每組三個螺紋孔，通過安裝孔可將鏡座與作動機構固定連接；所述反射鏡安裝面為凸起小平面，共三個；所述小凸臺共有四個，呈對稱均勻分布；所述柔性鉸鏈B分布于小凸臺兩側，共有四組，每組兩個；所述固定支腳共有四個，與小凸臺錯開45°均勻對稱分布，每個固定支腳上方有一個柔性鉸鏈C。