[发明专利]一种基于电磁力的精密调节方法

说明书

本发明公开了一种基于电磁力的精密调节方法，包括相对回转轴旋转的被控装置，被控装置上设有磁性材料，电磁组件向磁性材料作用电磁力，通过控制作用时的可控变量，对被控装置进行角位移调节。本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：采用电磁力的纳米级位移调节控制方法，避免了接触式调节方式带来的种种弊端；利用脉冲控制通电的微小时间，从而控制精准位移。

技术领域

本发明涉及精密仪器调节，具体涉及一种基于电磁力的精密调节方法。

背景技术

随着我国多项重大光学工程的实施，大口径光学元件的需求越来越高。为了改善大口径光学元件的工作精度，越来越多的研究人员对大口径光学元件的加工过程、夹持装置、检测装置以及调整架结构等展开了研究。反射镜是一种重要的光学元件，其常被用于光栅加工、光路控制中，并对光栅加工、光路控制的质量产生很大影响。为了提高反射镜的工作精度，一方面需要优化反射镜的加工质量，降低加工误差；另一方面，要求提高反射镜调整架的调节精度。

现有的技术中，主要采用如图1所示的驱动方式进行反射调整架角度调节，驱动组件由无刷伺服电机组件11(含减速器)、联轴器12、消隙丝杆13、螺母座14、直线导轨15、底座16等组成。伺服电机经零背隙减速器减速后，通过联轴器驱动消隙丝杆旋转，消隙螺母在消隙丝杆带动下带动螺母座在直线导轨上做直线运动，从而带动球头17轴向直线运动，球头与光学元件通过球铰连接，最终转化为光学零件的运动。对于目前的调节方式，要达到光学元件调节精度优于0.2”的光学元件，将存在以下不足：

1、现有的调节方式属于接触式，接触区域将给光学元件带来热影响，从而影响光学元件的工作稳定性；

2、现有的调节机构涉及到的元件多，在调节的过程中，调节精度会受机械零件的加工精度、结构形式、材料等多方面的影响，会产生间隙、变形，最终会降低调节精度，导致光学元件调整精度无法达到；

3、若要达到调节精度优于0.2”的精度，需要减速机足够大的减速比，将造成减速机尺寸过大，无法满足空间要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，目的在于提供一种基于电磁力的精密调节方法，解决现有接触式调节机构精度不足、结构空间占用大的问题。

本发明通过下述技术方案实现：一种基于电磁力的精密调节方法，包括相对回转轴旋转的被控装置，被控装置上设有磁性材料，电磁组件向磁性材料作用电磁力，通过控制作用时的可控变量，对被控装置进行角位移调节。

进一步的，所述的可控变量包括电磁组件与磁性材料之间的间隙d、回转轴与磁性材料之间的力臂R、电磁组件的电流大小I、电磁组件的通电时间t中的至少一种。

进一步的，所述的电磁组件包括电磁线圈和电流控制器，通过电流控制器向电磁线圈输出毫秒级脉冲电流，通过电磁线圈向被控装置作用电磁力，实现精密角位移调节。

进一步的，所述的磁性材料为设在被控装置两侧的导磁材料，通过电磁组件分别对两侧的导磁材料作用电磁力，实现被控装置的顺指针或逆时针位移。

进一步的，所述的磁性材料为设在被控装置上的永磁体，通过电磁组件改变电流的方向，电磁组件对永磁体作用吸附或排斥的电磁力，实现被控装置的顺指针或逆时针位移。

进一步的，被控装置位移运动分为两个阶段；第一阶段加速运动，电磁组件通电，电流为I，产生的电磁力为F_M，角加速度为a₁，通电时间为t，被控装置角位移量为δ₁；第二阶段减速运动，停止给电磁组件通电，通过回转轴的摩擦力矩T_f将被控装置减速到零，角加速度为a_f，减速阶段的角位移量为δ_f，总位移量为δ，具体计算方式如下：