[发明专利]一种密集点阵分布的支撑连接机构及其支撑方法

说明书

本发明公开了一种密集点阵分布的支撑连接机构，包括安装基板，安装基板上密集点阵分布安装有若干个支撑单元，支撑单元包括位移促动器，位移促动器的输出头通过转接头与导磁材料制成的球头连接，位移促动器的端部与转接头之间设置有隔圈，球头的外圈设置有可通入电流的线圈，在待支撑对象的底部与球头一一对应的位置固定设置有薄片永磁体，薄片永磁体与球头在磁力的作用下通过点接触吸合。本发明的连接方式不存在间隙，可完全消除空回和间隙误差；两部分之间是点连接，允许支撑机构的安装存在一定的偏差，便于生产与实施；本发明中支撑机构与被支撑对象通过磁力连接，可以通过控制线圈电流的大小和方向，实现两者的联结和分离。

技术领域

本发明涉及一种密集点阵分布的支撑连接机构及其支撑方法，特别适合应用于支撑自适应变形镜等本身刚度极低，而且对支撑应力极为敏感的领域。

背景技术

大口径自适应变形镜是现代望远镜和激光领域的重要器件，工作时需要高频改变面型，工作频率往往在几百赫兹以上，所以变形镜径厚比很大，本身刚度很低，镜片质量很小；同时变形镜为校正高频的大气湍流，需要使用大量促动器密集排布，针对不同的视宁度情况，需要的促动器个数往往需要几十，几百甚至几千个，大量促动器的指向很难做到完全一致，促动器指向不一致，同时与变形镜硬连接时，促动器之间会相互干涉，从而给镜面带来应力，而同时由于镜面本身刚度很低，即使促动器之间存在很小的指向不一致，给镜面带来很小的应力依然会对自适应变形镜本身面型带来极大的影响。

另外，自适应变形镜校正大气湍流时，每个促动器本身的驱动量很小，对典型的大气视宁度情况下，促动器本身的校正行程往往只有几个微米，甚至不到1微米，所以促动器必须与镜面之间的连接不能存在间隙，传统的机械连接方式如轴承等往往存在一定的间隙，如果应用在自适应变形镜中，这种间隙往往能完全淹没促动器的实际行程。

针对上述两个问题，自适应变形镜与促动器的连接，第一：必须硬连接，不能存在间隙；第二：成百上千个促动器相互之间不能干涉，否则会给镜面带来应力；传统的促动器与镜面连接方式，如图1，这种方式在一般采用整体胶结，在变形镜口径不大时，促动器之间间距很小，可以整体设计促动器阵列，通过工艺保证促动器指向一致，但针对大口径自适应变形镜，促动器之间间距变大以后，这种方式已经不能满足促动器与自适应变形镜的连接需求。

发明内容

本发明的目的在于解决大量密集点阵排布的支撑机构与单一对象连接时，支撑结构带来的间隙问题，以及由于支撑机构指向不一致而给被支撑对象带来应力的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种密集点阵分布的支撑连接机构，包括安装基板，所述安装基板上密集点阵分布安装有若干个支撑单元，所述支撑单元包括位移促动器，所述位移促动器的输出头通过转接头与导磁材料制成的球头连接，所述位移促动器的端部与转接头之间设置有隔圈，所述转接头和隔圈均采用非导磁材料，所述球头的外圈设置有可通入电流的线圈，在待支撑对象的底部与球头一一对应的位置固定设置有薄片永磁体，所述薄片永磁体与球头在磁力的作用下通过点接触吸合。

进一步的，所述待支撑对象为超薄自适应变形镜。

进一步的，所述线圈采用低电阻率导线。

进一步的，通过控制线圈电流的大小和方向，使大量密集点阵布置的支撑单元与单一被支撑物连接或分离。

进一步的，所述位移促动器的输出头与转接头通过螺纹连接，同时转接头通过另一端的螺纹与球头连接，转接头两端的螺纹均消除螺纹间隙。

进一步的，所述转接头与位移促动器的输出头之间设置的隔圈用于调节位移促动器与薄片永磁体、球头、线圈之间的距离，通过优化确定该距离，使薄片永磁体的磁场、以及线圈通电时的电磁场对位移促动器没有影响。

一种密集点阵分布的支撑连接机构的支撑方法，包括：