[发明专利]一种大口径光学元件的多力与力矩耦合面型精调系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种大口径光学元件的多力与力矩耦合面型精调系统，属于机械设计及力学分析技术领域。

背景技术

大口径光学元件是伴随着人类社会对激光能量的要求日益增加而逐渐形成的一类较为特殊的光学元件。一般来讲，大口径光学元件与同等级别的常规光学元件并没有本质上的区别。它们之间最大的不同就在于，大口径光学元件在尺寸上的增加导致了光学元件自身重力对其面型产生了更加显著的影响，其需要的用于抑制该面型变化的装校外力也明显增加。在这样的困难条件下，为了保证大口径光学元件在线的全通光口径使用条件，还不能对大口径光学元件的中间部分进行夹持，因而只能通过其四周的夹持来对其面型进行调整。通过理论分析发现，仅通过正压力来进行周向夹持很难达到理想的面型。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种大口径光学元件的多力与力矩耦合面型精调系统，采用简单易行的结构以多力和力矩相耦合的方式作为光学元件的支撑点，实现对大口径光学元件面型的精密调节。

一种大口径光学元件的多力与力矩耦合面型精调系统，该系统包括支撑座、光学元件、基准板、八个力与力矩调整模块以及八个基准板安装螺钉；

所述支撑座为一个方形框体类零件，其中有一个基准板安装面和一个支撑座凹槽面，所述基准板安装面上有八个基准板安装孔，所述支撑座凹槽面上有八个精密支撑平面；所述光学元件为一个平板类透射元件，其具有一个入射面和一个出射面；所述基准板为一个方形平板结构，其一面为力与力矩调整模块安装面，所述力与力矩调整模块安装面上有八个基准板连接孔和八个力与力矩调整模块安装凹槽，所述每一个力与力矩调整模块安装凹槽上有两个力与力矩调整模块安装台阶和两个力与力矩调整模块安装孔；力与力矩调整模块上有两个压紧单元，其中一个压紧单元与支撑光学元件的精密支撑平面的位置相对应，用于对光学元件施加正应力，另外一个压紧单元相对支撑光学元件的精密支撑平面向光学元件的外侧移动一段距离，用于对光学元件施加力矩。

进一步地，所述力与力矩调整模块包括一个力与力矩调整模块基体座，两个双自由度自适应件，两个力与力矩调整模块安装螺钉，两个板块式力传感器，两个弹簧，两个弹簧定位片，两个输入螺钉，一个T形导块，两个输入螺母，两个T形导块安装螺钉；所述力与力矩调整模块基体座为一个近似T字外形的中空块状零件，其上有两个基体座脚面和一个基体座连接面，所述每一个基体座脚面上有一个力与力矩调整模块连接孔，所述基体座连接面所在的平面上有两个T形导块安装孔，四个走线孔，两个板块式力传感器导向方孔，所述每个板块式力传感器导向方孔上有两个板块式力传感器限位台阶。所述每个双自由度自适应件上有一个自适应件安装螺纹面和一个交叉筋用于实现双自由度自适应调节的功能；所述板块式力传感器上有一个弹簧定位孔；所述弹簧定位片上有一个弹簧定位凸台；所述输入螺钉上有一个圆弧接触面；所述T形导块上有两个T形导块脚面两个T形导块通孔，所述每一个T形导块脚面上有一个T形导块连接孔。所述输入螺母有一个输入螺母外圆面和一个输入螺母内圆面；

所述板块式力传感器为一个外形为“互”字形的块体零件，其上有一个电路集成线用于连接传感器所需要的电源线以及其输出的信号线，有四个应变单元用于将传感器感知到的形貌变化转化为传感器的电信号变化，有一个矩形镂空用于搭建传感器的弹性变形结构、提供传感器测量电路走线空间以及创造传感器电线的密封边界，有一个双自由度自适应件安装孔，有一个上横梁用于将传感器与其固定装置连接，有一个下横梁用于将传感器与待测结构连接，有一个左竖梁用于传递所述上横梁上的作用力，有一个右竖梁用于传递所述下横梁上的作用力，有一个上变形梁和一个下变形梁均用于为所述应变单元提供微小变形；