空間相機反射鏡中心支撐裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及空間相機技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及的一種用于空間相機的反射鏡中心支撐 技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 光學(xué)反射鏡是空間相機的核心部件，其支撐方式與安裝精度將會直接影響反射鏡 的面形精度，從而影響光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量，因此反射鏡的支撐結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計將顯得至 關(guān)重要。在空間環(huán)境工作時，復(fù)雜的熱環(huán)境與力學(xué)環(huán)境會引起相機反射鏡組件結(jié)構(gòu)的溫度 變化和相應(yīng)連接部件變形，這將會導(dǎo)致光學(xué)反射鏡的面形超差，導(dǎo)致光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量劣 化。因此需要使空間相機反射鏡的支撐結(jié)構(gòu)具有良好的剛度和溫度適應(yīng)性，能夠減少外界 環(huán)境變化對面形產(chǎn)生的影響。這就需要提供一種剛度高、環(huán)境適應(yīng)性好、易裝配的新型空間 相機反射鏡柔性支撐結(jié)構(gòu)。
[0003] 當(dāng)前，空間反射鏡大多采用柔性結(jié)構(gòu)來提高反射鏡組件對溫度和復(fù)雜力學(xué)環(huán)境的 適應(yīng)性。與本發(fā)明最為接近的已有技術(shù)，是中國科學(xué)院長春光機所譚進國等人發(fā)表在《紅外 與激光工程上》的，一篇名為"小型反射鏡中心支撐技術(shù)"的文章中所提到的，一種采用中心 支撐的柔性支撐結(jié)構(gòu)，該支撐結(jié)構(gòu)分三部分：上部分設(shè)計成圓環(huán)狀，與反射鏡背部中心孔粘 接；中部為柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)；下部與三角板連接，進行支撐。這種中心支撐的柔性結(jié)構(gòu)的缺點 在于：a)支撐結(jié)構(gòu)的上部與反射鏡中心孔為四周環(huán)帶全粘膠，由于粘膠面積大，這將帶來 很大的粘接應(yīng)力，使反射鏡的面形變差；b)反射鏡與支撐結(jié)構(gòu)進行粘接時缺乏軸向和徑向 定位，這將使裝配變得困難，并且安裝精度不高；c)軸向的剛度較差，由于輕量化和柔性結(jié) 構(gòu)都在支撐結(jié)構(gòu)的中間部位，從而使軸向剛度很難保證。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明為解決現(xiàn)有反射鏡支撐結(jié)構(gòu)存在與反射鏡粘膠面積大，導(dǎo)致反射鏡面形變 差，并且存在反射鏡與支撐結(jié)構(gòu)進行粘接時軸向和徑向定位差，導(dǎo)致安裝精度低等問題，提 供一種空間相機反射鏡中心支撐裝置。
[0005]空間相機反射鏡中心支撐裝置，包括柔性支撐結(jié)構(gòu)，所述柔性支撐結(jié)構(gòu)通過機械 加工方式直接獲得；所述柔性支撐結(jié)構(gòu)包括支撐結(jié)構(gòu)和沿所述支撐結(jié)構(gòu)周向均布的三個柔 性結(jié)構(gòu)，在所述的支撐結(jié)構(gòu)上設(shè)有芯軸和上底面凸臺、注膠槽和溢膠槽；在所述芯軸的周向 均布多條注膠槽，且注膠槽底部設(shè)有溢膠槽；反射鏡內(nèi)環(huán)套在芯軸外環(huán)上且反射鏡底部與 上底面凸臺接觸，所述反射鏡內(nèi)環(huán)與芯軸外環(huán)的之間留有縫隙；所述支撐結(jié)構(gòu)下底面的高 度高于柔性結(jié)構(gòu)下底面的高度；
[0006]在每個柔性結(jié)構(gòu)的上底面設(shè)有第一柔性環(huán)節(jié)和軸向柔性環(huán)節(jié)，在每個柔性結(jié)構(gòu)的 下底面設(shè)有第二柔性環(huán)節(jié)；所述第一柔性環(huán)節(jié)和第二柔性環(huán)節(jié)上下對稱設(shè)置。在每個柔性 環(huán)節(jié)與支撐結(jié)構(gòu)連接處開有軸向柔性環(huán)節(jié)，所述軸向柔性環(huán)節(jié)左右對稱設(shè)置。
[0007]本發(fā)明的工作原理：本發(fā)明中所述的柔性支撐結(jié)構(gòu)具有三個柔性結(jié)構(gòu)，每一個柔 性結(jié)構(gòu)又分別有三個柔性環(huán)節(jié)：第一柔性環(huán)節(jié)、第二柔性環(huán)節(jié)和軸向柔性環(huán)節(jié)；第一柔性 環(huán)節(jié)和第二柔性環(huán)節(jié)是同時起作用的，它們等效為一個一端固支中心負(fù)載的懸臂梁結(jié)構(gòu)， 具有沿徑向的形變自由度，通過自身的彈性形變，來抵消反射鏡所受的軸向力；軸向柔性環(huán) 節(jié)14通過自身的彈性形變抵消反射鏡所受的扭轉(zhuǎn)力；空間相機機身受到作用力和變形通 過螺紋孔傳到反射鏡時，會被軸向柔性環(huán)節(jié)、第一柔性環(huán)節(jié)9和第二柔性環(huán)節(jié)15消除，不會 傳遞到反射鏡上；反射鏡由于受到溫度重力等因素影響產(chǎn)生的作用力也可以通過軸向柔性 環(huán)節(jié)、第一柔性環(huán)節(jié)和第二柔性環(huán)節(jié)得到有效的消除。反射鏡在裝配時，底面凸臺對反射鏡 1起到軸向定位的作用，在反射鏡內(nèi)環(huán)與芯軸外環(huán)之間插入0. 08mm的塞尺，對反射鏡起到 徑向定位的作用，本發(fā)明使得裝配變得方便，簡單可靠；注膠槽共六條，且均布在圓周，相比 于環(huán)帶全粘膠而言，由于粘膠面積較小、粘膠更均勻，將會產(chǎn)生較小的粘接應(yīng)力，減小對反 射鏡面形的影響；六條注膠槽的設(shè)計使得粘膠劑能充分的接觸空氣，對于本發(fā)明所用的RTV D04硅橡膠而言，能加速膠層的固化，提高工程進度。
[0008] 本發(fā)明的積極效果：本發(fā)明所述的反射鏡中心支撐裝置，在滿足結(jié)構(gòu)動態(tài)與靜態(tài) 剛度要求的前提下，提高空間相機反射鏡的剛度和環(huán)境適應(yīng)性，進而更好地保證反射鏡的 面形。除此之外，還能減小裝配過程中產(chǎn)生的裝配應(yīng)力以及裝配難度，本發(fā)明所提出的反射 鏡柔性支撐結(jié)構(gòu)，在對反射鏡精確定位安裝的同時，通過六條膠槽的設(shè)計，使得粘接應(yīng)力變 小，從而減小裝配對反射鏡面形的影響。另外通過設(shè)計多處徑向與軸向的柔性環(huán)節(jié)，在保證 動態(tài)與靜態(tài)結(jié)構(gòu)剛度的同時，能夠有效消除空間相機機身受力和變形對反射鏡的影響，減 小溫度變化、重力等因素對反射鏡面形的影響，具有剛度高、環(huán)境適應(yīng)性好、易裝配等優(yōu)點。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明所述的空間相機反射鏡中心支撐裝置的總體剖視圖；
[0010] 圖2為圖1中I位置的局部放大圖；
[0011] 圖3為圖1中II位置的局部的放大圖；
[0012] 圖4為本發(fā)明所述的空間相機反射鏡中心支撐裝置中柔性支撐結(jié)構(gòu)的正等側(cè)圖；
[0013]圖5為本發(fā)明所述的空間相機反射鏡中心支撐裝置中柔性支撐結(jié)構(gòu)的底部設(shè)有 輕量化結(jié)構(gòu)的示意圖。
【具體實施方式】
[0014]
【具體實施方式】一、結(jié)合圖1至圖5說明本實施方式，空間相機反射鏡中心支撐裝 置，包括柔性支撐結(jié)構(gòu)，所述柔性支撐結(jié)構(gòu)通過機械加工方式直接獲得；所述柔性支撐結(jié)構(gòu) 2包括支撐結(jié)構(gòu)和沿所述支撐結(jié)構(gòu)周向120°均布的三個柔性結(jié)構(gòu)，在所述的支撐結(jié)構(gòu)上 設(shè)有芯軸11和上底面凸臺13、注膠槽12和溢膠槽6 ;便于安裝時溢出的膠流入，避免膠流 入反射鏡底部4 ;在所述芯軸11的周向均布多條注膠槽12,且注膠槽12底部設(shè)有溢膠槽6 ; 反射鏡內(nèi)環(huán)3套在芯軸外環(huán)5上且反射鏡底部4與上底面凸臺13接觸，所述上底面凸臺13 有三處，每一處的圓心角為60°，繞圓周均布，上底面凸臺13有很高的加工精度，安裝反射 鏡1時可以將其當(dāng)作水平基準(zhǔn)，以此保證反射鏡安裝的水平度。所述反射鏡內(nèi)環(huán)3與芯軸 外環(huán)5的之間留有縫隙；所述支撐結(jié)構(gòu)下底面7的高度高于柔性結(jié)構(gòu)下底面8的高度；在每 個柔性結(jié)構(gòu)的上底面設(shè)有第一柔性環(huán)節(jié)9和軸向柔性環(huán)節(jié)14,在每個柔性結(jié)構(gòu)的下底面設(shè) 有第二柔性環(huán)節(jié)15 ;所述第一柔性環(huán)節(jié)9和第二柔性環(huán)節(jié)15上下對稱設(shè)置，在每個柔性環(huán) 節(jié)與支撐結(jié)構(gòu)連接處開有軸向柔性環(huán)節(jié)14,所述軸向柔性環(huán)節(jié)14左右對稱設(shè)置。
[0015] 本實施方式中所述的軸向柔性環(huán)節(jié)14對支撐結(jié)構(gòu)和柔性結(jié)構(gòu)起到連接作用；螺 紋孔10將固定柔性支撐結(jié)構(gòu)2,為了保證在固定柔性支撐結(jié)構(gòu)后，第一柔性環(huán)節(jié)9和第二柔 性環(huán)節(jié)15能夠起作用，特意在設(shè)計時將支撐結(jié)構(gòu)下底面7切去了0. 5mm的厚度，使得其與 柔性結(jié)構(gòu)下底面8不等高，結(jié)合圖3 ;支撐結(jié)構(gòu)底部的輕量化結(jié)構(gòu)16的分布如圖5所示，它 是經(jīng)過拓?fù)鋬?yōu)化得出的，對整體結(jié)構(gòu)剛度的影響很小，但是減輕了結(jié)構(gòu)的重量。
[0016] 本實施方式采用的是芯軸中心支撐的方式，柔性支撐結(jié)構(gòu)2通過機械加工直接得 至IJ，減少了機械連接部件，提高了可靠性。反射鏡1和柔性支撐結(jié)構(gòu)2在裝配時，是采用RTV D04硅橡膠進行粘接固定的，根據(jù)設(shè)計好的六條注膠槽12的尺寸以及反射鏡內(nèi)環(huán)3和芯軸 外環(huán)5之間的間隙，計算出每條膠槽的用膠量，將粘膠劑均勻的涂在注膠槽12內(nèi)，然后將反 射鏡內(nèi)環(huán)3套在芯軸外環(huán)5上，使反射鏡底部4輕輕的擱置在上底面凸臺13上，這樣就對 反射鏡進行了軸向定位，緊接著在反射鏡內(nèi)環(huán)3與芯軸外環(huán)5之間的縫隙中插入3根沿圓 周120°均布的塞尺，塞尺的厚度與間隙大小一致，這樣就對反射鏡進行了徑向定位，放置 一小時后，輕輕的抽出塞尺。最后，將粘接好的組件在合適的環(huán)境中放置七天待固化完畢。 [0017]本實施方式所述的反射鏡1采用的是微晶玻璃材料，口徑為0320,柔性支撐結(jié)構(gòu) 采用的銦鋼材料，與微晶玻璃具有相近的熱膨脹系數(shù)，能夠有效地減小溫度變化對反射鏡 面形的影響，所采用的粘膠劑為RTVD04硅橡膠。
【主權(quán)項】
1. 空間相機反射鏡中心支撐裝置，包括柔性支撐結(jié)構(gòu)，所述柔性支撐結(jié)構(gòu)通過機械加 工方式直接獲得；其特征是，所述柔性支撐結(jié)構(gòu)（2)包括支撐結(jié)構(gòu)和沿所述支撐結(jié)構(gòu)周向 120°均布的三個柔性結(jié)構(gòu)，在所述的支撐結(jié)構(gòu)上設(shè)有芯軸（11)和上底面凸臺（13)、注膠 槽（12)和溢膠槽（6);在所述芯軸（11)的周向均布多條注膠槽（12)，且注膠槽（12)底部 設(shè)有溢膠槽（6);反射鏡內(nèi)環(huán)（3)套在芯軸外環(huán)（5)上且反射鏡底部（4)與上底面凸臺（13) 接觸，所述反射鏡內(nèi)環(huán)（3)與芯軸外環(huán)（5)的之間留有縫隙；所述支撐結(jié)構(gòu)下底面（7)的高 度高于柔性結(jié)構(gòu)下底面（8)的高度； 在每個柔性結(jié)構(gòu)的上底面設(shè)有第一柔性環(huán)節(jié)（9)和軸向柔性環(huán)節(jié)（14)，在每個柔性 結(jié)構(gòu)的下底面設(shè)有第二柔性環(huán)節(jié)（15);所述第一柔性環(huán)節(jié)（9)和第二柔性環(huán)節(jié)（15)上下 對稱設(shè)置。在每個柔性環(huán)節(jié)與支撐結(jié)構(gòu)連接處開有軸向柔性環(huán)節(jié)（14)，所述軸向柔性環(huán)節(jié) (14)左右對稱設(shè)置。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間相機反射鏡中心支撐裝置，其特征在于，所述芯軸（11) 的周向均布六條注膠槽（12)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間相機反射鏡中心支撐裝置，其特征在于，所述的反射鏡 內(nèi)環(huán)（3)與芯軸外環(huán)（5)同軸，且兩者之間的縫隙為0.08mm。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間相機反射鏡中心支撐裝置，其特征在于，所述支撐結(jié)構(gòu) 下底面（7)的高度與柔性結(jié)構(gòu)下底面（8)的高度相差0.5mm。5. 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的空間相機反射鏡中心支撐裝置，其特征在于，在所述支撐 結(jié)構(gòu)的下底面（7)設(shè)有輕量化結(jié)構(gòu)（16)。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間相機反射鏡中心支撐裝置，其特征在于，所述每個柔性 結(jié)構(gòu)的上底面上設(shè)有螺紋孔（10)，用于將支撐裝置與其它設(shè)備連接。
【專利摘要】空間相機反射鏡中心支撐裝置，涉及空間相機技術(shù)領(lǐng)域，解決現(xiàn)有反射鏡支撐結(jié)構(gòu)存在與反射鏡粘膠面積大，導(dǎo)致反射鏡面形變差，并且存在反射鏡與支撐結(jié)構(gòu)進行粘接時軸向和徑向定位差，導(dǎo)致安裝精度低等問題，包括柔性支撐結(jié)構(gòu)，所述柔性支撐結(jié)構(gòu)通過機械加工方式直接獲得；所述柔性支撐結(jié)構(gòu)包括支撐結(jié)構(gòu)和沿所述支撐結(jié)構(gòu)周向均布的三個柔性結(jié)構(gòu)，在對反射鏡精確定位安裝的同時，通過六條膠槽的設(shè)計，使得粘接應(yīng)力變小，減小裝配對反射鏡面形的影響。另外通過設(shè)計多處徑向與軸向的柔性環(huán)節(jié)，在保證動態(tài)與靜態(tài)結(jié)構(gòu)剛度的同時，能夠有效消除空間相機機身受力和變形對反射鏡的影響，減小溫度變化、重力等因素對反射鏡面形的影響。
【IPC分類】G02B7/192
【公開號】CN105242373
【申請?zhí)枴緾N201510776543
【發(fā)明人】安源, 李宗軒, 郭駿立
【申請人】長光衛(wèi)星技術(shù)有限公司
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年11月13日