[发明专利]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

说明书

技术领域

本发明属于空间光学遥感技术领域，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。

背景技术

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。

与本发明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。

发明内容

为了克服已有技术存在的缺陷，本发明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，本发明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。

本发明具有以下的有益效果：

本发明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。

本发明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。

本发明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发明作进一步详细说明。