CN112596198B - 一种大口径拼接式反射镜的曲率误差调整装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及主动光学技术领域，特别涉及一种大口径拼接式反射镜的曲率误差调整装置及其方法；本发明包括包括用于对反射镜背面的中心进行推拉的中心推拉机构和用于对反射镜背面的周边进行与中心推拉机构的作用力相反的推拉的周边推拉机构；中心推拉机构包括促动器及促动器下方柔节和促动器上方连接件，促动器下方柔节粘接在反射镜背面的中心；周边推拉机构包括连杆及连杆上方柔节、连杆下方柔节；本发明采用促动器对反射镜背面中心施加作用力，连杆为反射镜背面周边提供反向作用力，从而使反射镜镜面产生旋转对称的弹性变形，通过该弹性形变调整反射镜镜面曲率误差，从而完成子反射镜之间共焦共相。

Description

一种大口径拼接式反射镜的曲率误差调整装置及其方法

技术领域

本发明涉及主动光学技术领域，特别涉及一种大口径拼接式反射镜的曲率误差调整装置及其方法。

背景技术

拼接式反射镜技术是将较大的整体式反射镜分解为多个子反射镜，当需要使用时，再通过主动光学等手段完成子反射镜之间共焦共相的技术，其是解决大口径反射镜加工难和运载难的一种经济有效的技术手段，在大口径光学系统的发展过程中具有重要意义。

由于子反射镜分批次进行加工，加工误差使子反射镜之间具有一定的面形误差，因此在子反射镜的拼接过程中，面形误差的主动调整至为关键；现有的主动调整主要集中于反射镜的自由度调整，这种调整方法因为没有直接对反射镜面形进行调整，而具有一定的局限性。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种大口径拼接式反射镜的曲率误差调整装置，其采用促动器对反射镜背面中心施加作用力，连杆为反射镜背面周边提供反向作用力，从而使反射镜镜面产生旋转对称的弹性变形，通过该弹性形变调整反射镜镜面曲率误差；还提供了一种大口径拼接式反射镜的曲率误差调整方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种大口径拼接式反射镜的曲率误差调整装置，其中，包括用于对反射镜背面的中心进行推拉的中心推拉机构和用于对反射镜背面的周边进行与所述中心推拉机构的作用力相反的推拉的周边推拉机构；所述中心推拉机构包括促动器及与所述促动器连接的促动器下方柔节和促动器上方连接件，所述促动器下方柔节粘接在反射镜背面的中心，所述促动器可带动所述促动器下方柔节运动；所述周边推拉机构包括连杆及与所述连杆连接的连杆上方柔节、连杆下方柔节，所述连杆下方柔节粘接在反射镜背面的周边，所述连杆上方柔节与所述促动器上方连接件连接。

作为本发明的一种改进，所述连杆上方柔节设置有两个端头，每个所述端头均可连接一根所述连杆。

作为本发明的进一步改进，所述连杆下方柔节与所述反射镜的接触平面与所述促动器下方柔节与所述反射镜的接触平面处于同一水平面上。

作为本发明的更进一步改进，所述连杆下方柔节与所述连杆之间设置有垫片。

作为本发明的更进一步改进，所述连杆下方柔节与所述连杆之间通过螺钉连接。

作为本发明的更进一步改进，所述促动器均通过螺钉与所述促动器下方柔节、促动器上方连接件连接。

作为本发明的更进一步改进，所述连杆的两端均设置有对称的螺钉孔。

作为本发明的更进一步改进，所述促动器采用压电式促动器。

作为本发明的更进一步改进，所述连杆和连杆下方柔节的数量为六个，所述连杆上方柔节的数量为三个。

一种大口径拼接式反射镜的曲率误差调整方法，其中，包括如下步骤：

步骤S1、将促动器的两端分别与促动器下方柔节、促动器上方连接件连接好，

步骤S2、再将促动器下方柔节粘接在反射镜背面的中心处；

步骤S3、将连杆的两端分别与连杆上方柔节、连杆下方柔节连接好；

步骤S4、将连杆上方柔节与促动器上方连接件连接好，再将连杆下方柔节粘接在反射镜背面的周边上，同时使得连杆下方柔节与反射镜的接触平面与促动器下方柔节与反射镜的接触平面处于同一水平面上；

步骤S5、促动器工作，将对反射镜背面的中心处施加作用力，同时通过连杆下方柔节对反射镜背面的周边施加了反作用力，从而调整反射镜的曲率。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明采用促动器对反射镜背面中心施加作用力，连杆为反射镜背面周边提供反向作用力，从而使反射镜镜面产生旋转对称的弹性变形，通过该弹性形变调整反射镜镜面曲率误差，从而完成子反射镜之间共焦共相。

附图说明

图1为本发明的的实施例一中的结构示意图；

图2为实施例一中反射镜变形图；

图3为实施例一中连杆上方柔节变形图；

图4为实施例一中连杆下方柔节变形图；

图5为本发明的曲率误差调整方法的步骤框图；

附图标记：1-促动器，11-促动器下方柔节，12-促动器上方连接件，13-螺钉，14-实施例中促动器的施力方向；15-实施例中连杆下方柔节的施力方向；16-实施例中反射镜变形方向；17-实施例中连杆上方柔节的变形旋转中心轴；18-实施例中连杆上方柔节的变形旋转方向；19-实施例中连杆下方柔节的变形旋转中心轴；20-实施例中连杆下方柔节的变形旋转方向；2-连杆，21-连杆上方柔节，22-连杆下方柔节，3-垫片，4-反射镜，5-实施例中连杆下方柔节的上方运动部位；6-实施例中连杆上方柔节下方的运动部位。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参照图1至图4，本发明的一种大口径拼接式反射镜的曲率误差调整装置，包括用于对反射镜4背面的中心进行推拉的中心推拉机构和用于对反射镜4背面的周边进行与中心推拉机构的作用力相反的推拉的周边推拉机构。

在本发明内，中心推拉机构包括促动器1及与促动器1连接的促动器下方柔节11和促动器上方连接件12，促动器下方柔节11粘接在反射镜4背面的中心，促动器1可带动促动器下方柔节11运动。

在本发明内，周边推拉机构包括连杆2及与连杆2连接的连杆上方柔节21、连杆下方柔节22，连杆下方柔节21粘接在反射镜4背面的周边，连杆上方柔节21与促动器上方连接件12连接。

在本发明内，连杆2上方柔节设置有两个端头，每个端头均可连接一根连杆2，因此，在本发明内，可设置6个等长的连杆2，也就是说，连杆2和连杆下方柔节22的数量为六个，连杆上方柔节21的数量为三个，六个连杆下方柔节22的中心等间距在反射镜4背面圆周分布。

在本发明内，连杆下方柔节22与反射镜4的接触平面与促动器下方柔节11与反射镜4的接触平面处于同一水平面上，从而保持一个水平面，方便进行调整，从而保证对反射镜4施加的作用力与反作用力位于同一平面内。

在本发明内，连杆下方柔节22与连杆2之间设置有垫片3，主要可以在机构的装配中微调，从而保证六个连杆下方柔节21的中心可以在同一个圆周上，且此圆周的中心在促动器下方柔节11的中心轴上。

在本发明内，连杆下方柔节22与连杆2之间通过螺钉13连接，促动器1均通过螺钉与促动器下方柔节11、促动器上方连接件12连接，连杆2的两端均设置有对称的螺钉孔，从而连接更加稳固。

在本发明内，促动器1采用压电式促动器。

如图1所示，本发明提供一个实施例，在该实施例中，压电式促动器1与促动器下方柔节11通过螺钉13相连，促动器下方柔节11胶接于反射镜4中心，促动器上方连接件12通过螺钉与压电式促动器1相连，其另一端通过螺钉与三个连杆上方柔节21相连；六个等长的连杆2通过螺钉与三个连杆上方柔节21相连，其另一端通过螺杆经过垫片3与六个连杆下方柔节22相连，六个连杆下方柔节22圆周分布胶接于反射镜4。

如图2所示，当减小反射镜4曲率时，压电式促动器1对反射镜4中心输出方向为附图标记14的作用力时，连杆下方柔节22对反射镜4边缘施加方向为附图标记15的反作用力，从而使反射镜4中心沿方向附图标记14鼓起，边缘沿方向附图标记16弯曲。

在本实施例中，压电式驱动器1是一种利用压电陶瓷的压电效应提供输出力的机构。

在本实施例中，三个连杆上方柔节21发生的变形相同，如图3所示，连杆上方柔节21的下部以轴线17为轴，沿方向附图标记18发生变形。

在本实施例中，六个连杆下方柔节22发生的变形相同，如图4所示，连杆上方柔节21的上部以轴线19为轴，沿方向附图标记20发生变形。

在本实施例中，促动器下方柔节11可以使装配误差或其他误差造成的作用力方向偏离，最终矫正为垂直于反射镜背面。

当增大反射镜4曲率时，压电式促动器1对反射镜4中心输出力为方向附图标记14的反方向，本发明中的部件运动和变形方向与实施例中的运动和变形相反。

如图5所示，一种大口径拼接式反射镜的曲率误差调整方法，包括如下步骤：

步骤S1、将促动器的两端分别与促动器下方柔节、促动器上方连接件连接好，

步骤S2、再将促动器下方柔节粘接在反射镜背面的中心处；

步骤S3、将连杆的两端分别与连杆上方柔节、连杆下方柔节连接好；

步骤S4、将连杆上方柔节与促动器上方连接件连接好，再将连杆下方柔节粘接在反射镜背面的周边上，同时使得连杆下方柔节与反射镜的接触平面与促动器下方柔节与反射镜的接触平面处于同一水平面上；

步骤S5、促动器工作，将对反射镜背面的中心处施加作用力，同时通过连杆下方柔节对反射镜背面的周边施加了反作用力，从而调整反射镜的曲率。

本发明内具备如下优点：

1、本发明的压电式促动器1和六根等长连杆2可以对反射镜4施加作用力和反作用力，从而直接对反射镜4的曲率误差进行调节；

2、本发明在等长连杆2和连杆下方柔节22之间有一块可调垫片3，从而调节装配和制造过程中产生的误差；

3、本发明的连杆下方柔节22和促动器下方柔节11与反射镜4连接平面面为同一平面，避免了施力点不在不同平面时生成的力矩对反射镜镜面变形的影响；

4、本发明在压电式促动器1和反射镜4之间有一个促动器下方柔节11，可以使装配误差或其他误差造成的作用力方向偏离，最终矫正为垂直于反射镜背面。

5、本发明由于只使用了一个压电式促动器1，机构简单、操作简单、性价比较高。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种大口径拼接式反射镜的曲率误差调整装置，其特征在于，包括用于对反射镜背面的中心进行推拉的中心推拉机构和用于对反射镜背面的周边进行与所述中心推拉机构的作用力相反的推拉的周边推拉机构；所述中心推拉机构包括促动器及与所述促动器连接的促动器下方柔节和促动器上方连接件，所述促动器下方柔节粘接在反射镜背面的中心，所述促动器可带动所述促动器下方柔节运动；所述周边推拉机构包括连杆及与所述连杆连接的连杆上方柔节、连杆下方柔节，所述连杆下方柔节粘接在反射镜背面的周边，所述连杆上方柔节与所述促动器上方连接件连接；所述连杆下方柔节与所述连杆之间设置有垫片。

2.根据权利要求1所述的一种大口径拼接式反射镜的曲率误差调整装置，其特征在于，所述连杆上方柔节设置有两个端头，每个所述端头均可连接一根所述连杆。

3.根据权利要求2所述的一种大口径拼接式反射镜的曲率误差调整装置，其特征在于，所述连杆下方柔节与所述反射镜的接触平面与所述促动器下方柔节与所述反射镜的接触平面处于同一水平面上。

4.根据权利要求3所述的一种大口径拼接式反射镜的曲率误差调整装置，其特征在于，所述连杆下方柔节与所述连杆之间通过螺钉连接。

5.根据权利要求4所述的一种大口径拼接式反射镜的曲率误差调整装置，其特征在于，所述促动器均通过螺钉与所述促动器下方柔节、促动器上方连接件连接。

6.根据权利要求4所述的一种大口径拼接式反射镜的曲率误差调整装置，其特征在于，所述连杆的两端均设置有对称的螺钉孔。

7.根据权利要求6所述的一种大口径拼接式反射镜的曲率误差调整装置，其特征在于，所述促动器采用压电式促动器。

8.根据权利要求7所述的一种大口径拼接式反射镜的曲率误差调整装置，其特征在于，所述连杆和连杆下方柔节的数量为六个，所述连杆上方柔节的数量为三个。

9.一种大口径拼接式反射镜的曲率误差调整方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1、将促动器的两端分别与促动器下方柔节、促动器上方连接件连接好，

步骤S2、再将促动器下方柔节粘接在反射镜背面的中心处；

步骤S3、将连杆的两端分别与连杆上方柔节、连杆下方柔节连接好；所述连杆下方柔节与所述连杆之间设置有垫片；

步骤S4、将连杆上方柔节与促动器上方连接件连接好，再将连杆下方柔节粘接在反射镜背面的周边上，同时使得连杆下方柔节与反射镜的接触平面与促动器下方柔节与反射镜的接触平面处于同一水平面上；

步骤S5、促动器工作，将对反射镜背面的中心处施加作用力，同时通过连杆下方柔节对反射镜背面的周边施加了反作用力，从而调整反射镜的曲率。

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