阅读说明：本技术 一种用于空间光学遥感器的调焦机构 (Focusing mechanism for space optical remote sensor ) 是由 赵海波 赵伟国 董吉洪 刘奉昌 于 2019-10-31 设计创作，主要内容包括：本发明涉及遥感器调焦技术领域,尤其涉及一种用于空间光学遥感器的调焦机构,包括：将丝杠和丝母设置在支撑座的内部,丝杠的另一端连接轴套,轴套与丝杠通过紧定螺钉固定,丝杠一端用深沟球轴承支撑,丝杠另一端用角接触轴承支撑,角接触轴承内部设置外环隔圈,两侧设置有轴承端盖,编码器与轴套配合连接并通过螺钉固定,调焦镜背部与调焦镜柔节胶结,调焦镜柔节通过螺钉固定在调焦镜架上,调焦镜架与调焦镜架固定装置通过螺钉连接,调焦镜架固定装置通过螺钉固定在直线轴承座上,直线轴承座内设置有至少两个直线轴承,直线轴承内部与光轴进行配合,光轴通过轴孔配合的方式安装在所述支撑座上,即有效实现高稳定性的调焦。(The invention relates to the technical field of remote sensor focusing, in particular to a focusing mechanism for a space optical remote sensor, which comprises: the lead screw and the screw are arranged inside the supporting seat, the other end of the lead screw is connected with the shaft sleeve, the shaft sleeve and the lead screw are fixed through a set screw, one end of the lead screw is supported by a deep groove ball bearing, the other end of the lead screw is supported by an angular contact bearing, an outer ring spacer ring is arranged inside the angular contact bearing, bearing end covers are arranged on two sides of the lead screw, the encoder is matched and connected with the shaft sleeve and fixed through screws, the back of the focusing lens is glued with the flexible joint of the focusing lens, the flexible joint of the focusing lens is fixed on the focusing lens frame through screws, the focusing lens frame is connected with a fixing device of the focusing lens frame through screws, the fixing device of the focusing lens frame is fixed on a linear bearing seat through screws, at least two linear bearings are arranged in the linear bearing seat, the inside of.)

一种用于空间光学遥感器的调焦机构

技术领域

本发明属于遥感器调焦技术领域，尤其涉及一种用于空间光学遥感器的调焦机构。

背景技术

空间光学遥感器用于对地球和空间资源进行详查和普查，在对地观测、太空探测等领域的应用具有重要的科学和军事意义。作为一个精密的光学系统，空间光学遥感器对各个光学元件的相对位置具有严格的要求。空间光学遥感器在地面的装调环境、标定环境与在轨道工作环境之间存在差异，如大气压、温度、物距的变化等，这些差异会使深空探测遥感相机光学系统的像面位置偏离焦平面，即产生离焦现象；另外，在空间光学遥感器发射过程中的振动和冲击力、以及进入轨道后的材料应力、重力回弹等都会导致深空探测遥感相机光学系统出现离焦现象，离焦现象会严重影响航天遥感相机的成像质量，为了保证相机的成像质量，获得最佳分辨率图像，必须对离焦进行补偿，即通过调焦机构将光学系统像面调到感光元件靶面处。

作为空间光学遥感器的关键组件，调焦机构的性能好坏直接决定相机的成像质量，影响探测任务的成败。近年来，随着深空探测的不断发展，对调焦机构提出了更加苛刻的要求，调焦机构不仅需要有很高的精度，还需要有很高的稳定性以适应日益复杂多变的外界环境，调焦机构的高稳定性表现在其经历调焦运动以及外界干扰的情况下仍能保持原有的精度及刚度。

传统调焦机构多数针对温度引起的不稳定性问题开展研究，在光学元件支撑组件上设置柔性环节，对于由调焦机构关键部件加工误差、关键部件装配残差、各个活动部件的间隙以及运动过程中的晃动等引起的调焦不稳定性则研究较少，而这些因素的存在将会使得调焦机构产生较大的内应力，从而影响调焦机构的稳定性。

发明内容

本发明的目的在于提供空间光学遥感器及其高稳定性调焦机构，旨在解决现有技术中，加工误差、部件装配残差、各活动部件的间隙以及运动过程中的晃动引起的调焦机构性能不稳定问题。

本发明实施例提供了一种用于空间光学遥感器的调焦机构，包括电机，电机座，联轴器，支撑座，丝杠，丝母，编码器，角接触轴承，调焦镜，调焦镜柔节，调焦镜架，直线轴承座，直线轴承，螺钉，轴套，深沟球轴承，轴承端盖，紧定螺钉，调焦镜架固定装置，光轴，所述丝杠的一端与所述电机通过所述联轴器进行连接，所述电机与电机座固定连接，所述支撑座是整个调焦机构的主支撑结构，用来承载和连接光学及传动组件，所述丝杠和丝母设置在支撑座的内部，用来将电机的旋转运动转化为直线运动，所述丝杠的另一端连接轴套，轴套与丝杠通过紧定螺钉进行固定，所述丝杠一端采用深沟球轴承支撑，所述丝杠另一端采用角接触轴承支撑，所述角接触轴承设置有轴向定位装置，所述轴向定位装置用来对角接触轴承进行轴向定位。

所述编码器与轴套配合连接并且通过螺钉固定，编码器可以精确反馈丝杠旋转角度，为调焦机构闭环控制提供传感环节。

所述调焦镜的背部与调焦镜固定装置通过螺钉连接，并通过螺钉固定连接在直线轴承座上，所述直线轴承座内设置有至少两个直线轴承，直线轴承内部与光轴进行配合，所述光轴通过轴孔配合的方式安装在所述支撑座上，直线轴承与光轴的组合用来实现调焦机构的导向。

进一步地，所述支撑座上轴孔安装光轴的位置设置有至少两个螺纹孔，每个螺孔内设置至少两个紧定螺钉，用来对光轴在支撑座上的位置进行微调，并且连续使用两个紧定螺钉具有放松功能，调整好之后点胶固定。

进一步地，所述调焦镜固定装置包括调焦镜柔节、调焦镜架、丝母柔节和至少两个修研垫，调焦镜与调焦镜柔节胶结连接，调焦镜柔节用来适应温度变化带来的调焦镜位置和面形变化，调焦镜柔节通过螺钉固定在所述调焦镜架上，所述丝母柔节上设置有不同方向的柔性槽，用来释放调焦镜架、丝母柔节与研修垫进行连接时不共面误差及不同轴误差带来的调焦机构不稳定性。

进一步地，所述编码器具有第一编码器防护罩和第二编码器防护罩，所述第一编码器防护罩通过螺钉固定在第二编码器防护罩上，所述第二编码器防护罩通过紧定螺钉固定在支撑座上，所述第一编码器防护罩和第二编码器防护罩采用厚度不小于3mm的金属材料制成，用来保护编码器免受空间强辐射的影响。

进一步地，所述调焦镜外固定设置有遮光罩，用来消除杂光。

进一步地，所述轴向定位装置为设置在角接触轴承内部的外环隔圈和设置在角接触轴承两侧的轴承端盖，所述角接触轴承为一对，采用背对背的装配方式，通过所述锁紧螺母进行预紧。

进一步地，所述直线轴承座内设置有弹簧卡圈，用来对直线轴承座进行轴向固定。

进一步地，所述调焦镜柔节设置有圆柱销，用来对调焦镜柔节进行定位。

进一步地，所述光轴两端设置有限位块，用来对光轴进行轴向定位。

进一步地，所述丝母的两侧设置有丝母限位块，用来对调焦机构施加机械限位。

与现有技术相比，本发明提出的空间光学遥感器高稳定性调焦机构，还包括轴套，轴承端盖，紧定螺钉，调焦镜架固定装置，光轴，深沟球轴承，支撑座上轴孔安装光轴的位置设置有至少两个螺纹孔，每个螺孔内设置至少两个紧定螺钉，用来对光轴在支撑座上的位置进行微调，并且连续使用两个紧定螺钉具有放松功能，调整好之后点胶固定，这样有助于减小光轴在支撑座上的装配残差、各活动部件的间隙以及运动过程中出现的晃动，调焦镜架固定装置包括丝母柔节和至少两个修研垫，所述丝母柔节上设置有不同方向的柔性槽，用来减小调焦镜架、丝母柔节与研修垫进行连接时不共面误差及不同轴误差带来的调焦机构不稳定性，通过这些部件对调焦机构进行进一步的机械限定以及调焦导向，有效的实现了高稳定性的调焦。

附图说明

图1为本发明实施例中的用于空间光学遥感器的调焦机构的俯视示意图；

图2是图1的A-A向剖面示意图；

图3是图2的B-B向剖面示意图；

图4是图2的C-C向剖面示意图；

图5为本发明实施例中的设置有柔性槽的丝母柔节的结构示意图。

其中，1、遮光罩，2、调焦镜架，3、支撑座，4、联轴器，5、电机座；6、电机，7、限位块，8、光轴，9、直线轴承，10、直线轴承座，11、弹簧卡圈，12、第一编码器防护罩，13、编码器，14、轴套，15、紧定螺钉，16、深沟球轴承，17、第二编码器防护罩，18、调焦镜，19、调焦镜柔节，20、螺钉，21、销，22、第一丝母限位块，23、丝母柔节，24、丝杠，25、修研垫，26、丝母，27、第二丝母限位块，28、第一轴承端盖，29、角接触轴承，30、外环隔圈，31、锁紧螺母，32、第二轴承端盖，3-1、前端纵向螺孔，3-2、前端横向螺孔，3-3、后端纵向螺孔，3-4、后端横向螺孔，23-1、柔性槽。

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。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

另外，还需要说明的是，本发明实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。

如图1至图5所示，本发明实施例提出了一种用于空间光学遥感器的调焦机构，包括支撑座3的内部设置有丝杠24和丝母26，丝杠24的一端与电机6通过联轴器4进行连接，丝杠24的另一端连接轴套14，轴套14与丝杠24通过紧定螺钉15进行固定，丝杠24的前端采用深沟球轴承16进行支撑，后端则采用角接触轴承29进行支撑，角接触轴承29内部设置外环隔圈30，角接触轴承29两侧设置有第一轴承端盖28和第二轴承端盖32，编码器13与轴套14配合连接并且通过螺钉固定，调焦镜18的背部与调焦镜柔节19胶结连接，调焦镜柔节19通过螺钉固定在调焦镜架2上，并且通过圆柱销21进行定位，调焦镜架2与调焦镜架固定装置通过螺钉连接，调焦镜架固定装置通过螺钉固定在直线轴承座10上，直线轴承座10内设置有两个直线轴承9，并设置有弹簧卡圈11进行轴向固定，直线轴承9内部与光轴8进行配合，所述光轴8通过轴孔配合的方式安装在支撑座3上，并且在光轴8的两端设置有限位块对光轴8进行轴向定位，即可实现高稳定性调焦的目的。

如图1至图5所示，上述调焦镜架固定装置在本实施例中包括丝母柔节23、两个修研垫25，丝母柔节23与两个修研垫25通过螺钉固定连接，修研垫25固定设置在直线轴承座10上，即可提高调焦镜调焦的稳定性。

在本实施例中，上述支撑座3上轴孔安装光轴8的位置附近设置有多个螺纹孔，分别为前端两个纵向螺孔3-1和两个横向螺孔3-2，后端两个纵向螺孔3-3和两个横向螺孔3-4，前端纵向螺孔3-1与前端横向螺孔3-2垂直分布，后端纵向螺孔3-3与后端横向螺孔3-4垂直分布，每个螺孔内设置两个紧定螺钉15，用来对光轴8在支撑座3上的位置进行微调，并且连续使用两个紧定螺钉15具有放松功能，调整好之后点胶固定，能有效减小光轴在支撑座上的装配残差、各活动部件的间隙以及运动过程中出现的晃动，提高调焦的稳定性。

在本实施例中，上述丝母柔节23上优选开有纵横两个方向的柔性槽23-1，用来释放调焦镜架2、丝母柔节23与研修垫25进行连接时不共面误差及不同轴误差带来的调焦机构不稳定性，有效提高调焦的稳定性。

在本实施例中，上述编码器13具有第一编码器防护罩12和第二编码器防护罩17，第二编码器防护罩17通过螺钉15固定在支撑座3上，所述的第一编码器防护罩12通过螺钉20固定在第二编码器防护罩17上，第一编码器防护罩12和第二编码器防护罩17采用厚度不小于3mm的金属材料制成，优选铅、钢铁、铬等金属，用来保护编码器13免受空间强辐射的影响。

在本实施例中，上述调焦镜18的***设置有遮光罩1，用来消除杂光。

在本实施例中，上述角接触轴承29为一对，采用背对背的装配方式，并用锁紧螺母31进行预紧。

在本实施例中，上述丝母的两侧设置有第一丝母限位块22和第二丝母限位块27，用来对调焦机构施加机械限位。

在本发明另一实施例中，上述支撑座3上轴孔安装光轴8的位置附近设置有多个螺纹孔，分布在沿光轴8切面的不同方向，每个螺孔内设置至少两个紧定螺钉，用来对光轴8在支撑座3上的位置进行微调，能有效减小光轴在支撑座上的装配残差、各活动部件的间隙以及运动过程中出现的晃动，提高调焦的稳定性。

以上所述实施例，仅为本发明具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改、替换和改进等等，这些修改、替换和改进都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。