[发明专利]光机一体化反射镜组件及其制造方法

说明书

本发明提供一种光机一体化反射镜组件及其制造方法。该光机一体化反射镜组件包括一体化设置的反射镜镜面、反射镜基体和反射镜背板，反射镜基体对置的两侧分别为反射镜镜面和反射镜背板。反射镜背板由多个呈放射状的径向分布的镂空支撑骨架构成，相邻的两个支撑骨架的延伸端通过连接板相互连接。本发明基于拓扑优化方法和增材制造手段进行一体式设计，解决现有反射镜及其背板单独设计、单独装配带来的零件数量多、连接过程容易引入外力、装调费事、结构轻量化率不高等诸多问题，通过系列微尺寸结构、柔性隔离槽、基于桁架理念的镂空背板结构等手段，实现反射镜组件超轻、等刚度以及一体设计。

技术领域

本发明涉及光学遥感技术领域，尤其涉及一种光机一体化反射镜组件及其制造方法。

背景技术

随着光学遥感领域的发展，对光学遥感领域应用超高轻量化、小型化、高集成度、高性价比的要求越来越高。反射镜作为反射式、折返式光学系统关键部件之一，其重要性越来越明显，随着单点金刚石车削加工技术(SPDT)的日渐成熟，金属基反射镜凭借其良好的加工性能、加工周期、制造成本、力热性能等，在光学成像系统中得到越来越广泛的应用。

通常为了方便光学系统集成，反射镜以组件形式体现。金属基反射镜结构设计上主要分为两种：一种是反射镜及其背板分开设计，组装后形成反射镜组件；另一种是反射镜和背板一体设计，反射镜既作为光学元件，又做为连接背板使用。需强调的是，一体化设计的高集成度优点，更符合现代光学系统设计理念。目前传统加工方法主要为减材制造，基于传统加工手段的一体化设计反射镜镜组件很难做到超高轻量化。

发明内容

本发明的目的在于提出一种光机一体化反射镜组件，以解决在光机一体化设计的同时，传统加工方法下反射镜组件难以实现超高轻量化的技术问题。

本申请提供一种光机一体化反射镜组件，包括反射镜镜面、反射镜基体和反射镜背板，所述反射镜基体对置的两侧分别加工有所述反射镜镜面和所述反射镜背板，所述反射镜背板上设置有多个第一安装耳，其特征在于，所述反射镜镜面、所述反射镜基体和所述反射镜背板一体化设计，所述反射镜背板由多个呈放射状向心分布的镂空支撑骨架构成，相邻的两个所述支撑骨架的延伸端通过连接板相互连接。

在本申请的一些实施例中，所述反射镜基体、所述支撑骨架以及连接板中的任一个或多个的内部结构为网状微尺支撑结构。

在本申请的一些实施例中，所述反射镜镜面、所述反射镜基体和所述反射镜背板的中心处均贯穿设有同轴的中心孔，所述反射镜背板的中心孔周侧设置有圆环支撑部，所述多个支撑骨架的向心端连接在所述圆环支撑部外周。

在本申请的一些实施例中，所述支撑骨架与对应的所述连接板的连接处加工形成有第一安装耳，所述圆环支撑部的外周均布设有多个第二安装耳。

在本申请的一些实施例中，其特征在于，所述反射镜基体和所述反射镜背板之间设置有隔离槽，以用于实现隔热和加长传力路径。

在本申请的一些实施例中，所述反射镜基体周侧开设有排粉孔。

在本申请的一些实施例中，所述光机一体化反射镜组件的材料为铝合金。

本申请还提供了包括上述光机一体化反射镜组件的制造方法，其包括以下步骤：

S1、通过仿真分析和工程实验设计得到所述光机一体化反射镜组件的反射镜镜面的厚度，并通过光学设计得到所述反射镜镜面的镜面曲率和反射镜半口径；

S2、通过拓扑优化方法对所述光机一体化反射镜组件的反射镜基体和反射镜背板进行设计；

S3、在所述反射镜背板拓扑优化结果的基础上，基于桁架理念对所述反射镜背板的所述支撑骨架进行镂空设计；以及

S4、沿所述光机一体化反射镜组件的轴向对其进行增材制造，加工形成所述反射镜镜面、所述反射镜基体以及所述反射镜背板的一体化结构。