[发明专利]具有主动微定位的用于将第一设备固定到第二设备的装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于将第一设备以高精度或极高精度固定或相对固定在第二设备上的装置。

背景技术

在有些领域，例如空间技术领域，有些设备承受破坏其形状稳定性(form stability)或定位稳定性(setting stability)(描述两个固体的相对位置和方向(orientation)的六个参量的组x，y，z，θx，θy，θz被称为定位)的热应力和/或机械应力。因此它们必须受到应力松弛和/或微定位。例如，望远镜的主镜、或有些空间观测仪器、还有辐射计就是这种情况。

当这种设备通过固定装置(或接头)连接至其他设备，其定位稳定性和形状稳定性还可能被这其他设备和/或其固定装置受到的热应力和/或机械应力干扰。这就是本领域内技术人员所说的接触面变形(interface deformation)。

为了限制这些导致显著妨碍其保持最初确定的稳定性的变形和/或位移和/或转动的干扰，通常使用在某些方向上具有选定的弹性(flexibility)并由热稳定(temperature-stable)材料(例如碳树脂合成物)制成的被动固定装置。

这些固定装置还可以包括均衡支架(isostatic supports)，例如采用如用于(特别是专利文件FR97/13439和FR94/10710所述的)镜子的被动固定装置确保三点支撑(holding)的均衡支架，A结构支架或X结构支架。但是这些均衡支架可能产生残余应力，特别是由于发射载荷的弹性的设计。

还可提供如MLI(多层隔热)型的被动热控装置和/或如加热器或热管的主动热控装置。

也可以在标称工作温度通过预先精确夹紧设备消除集成的机械应力。

由于设备的机械制造和/或它们所需的集成方法的复杂性，所有这些用来限制设备受到的干扰的方法证明是昂贵的。

发明内容

因此，本发明的目的是改善这种状况。

为此目的，本发明提出了一种用于相对于第二设备固定第一设备的装置，包括：

-包括刚性中心体和两个基本相同的终端体的结构，终端体是中心体的两个相反端的延长，每个终端体包括限定关于对称元件(对称面或对称轴)对称的柔性中间部件的颈部，柔性中间部件具有相对于此对称元件的第一延伸，位于中心位置并通过下列部件延长：(i)关于对称元件对称的刚性内部部件，刚性内部部件具有大于第一延伸的相对于对称元件的第二延伸，并连接在中心体的一端，以及(ii)关于对称元件对称的刚性外部部件，刚性外部部件具有大于第一延伸的第三径向延伸，与内部部件分开并连接在第一设备或第二设备上；

-至少两个压电换能器，分别安放在两个终端体的内部部件和外部部件之间限定的自由空间中，每一个负责将轴向尺寸变化转换为代表所述的变化的幅度的测量电流，或者将控制电流转化为相应的轴向尺寸变化；以及

-控制器，负责为换能器中的至少之一确定至少一个轴向尺寸变化，以将第一设备定位在相对于第二设备的选定位置上。

根据本发明的装置可以包括可以分别或组合采用的其他特征，特别地：

-其控制器可以负责为每个换能器确定轴向尺寸变化以将第一设备定位在相对于第二设备的所选位置上；

-其控制器可负责在它们接收到来自终端体之一的换能器的由其外部部件相对于其内部部件的第一定向误差导致的测量电流的时候，确定相应的轴向尺寸变化并产生通向其他终端体的换能器的控制电流，从而该换能器将其转化为能够导致其终端体的外部部件相对于其内部部件的与第一定向误差相反的第二定向误差的轴向尺寸变化；

-终端体中的每个自由空间可以安放相反作用的第一和第二压电换能器中的至少之一。在这种情况下，控制器可以负责在它们接收到来自终端体之一的第一换能器的由其外部部件相对于内部部件的第一定向误差导致的测量电流的时候，确定第一相应轴向尺寸变化并产生：(i)通向同一终端体的第二换能器的第一控制电流，使得该换能器将其转化为与第一轴向尺寸变化符号相反、幅度相同的第二轴向尺寸变化，(ii)通向其他终端体的换能器的第二控制电流，使得该换能器将其转化为导致其终端体的外部部件相对于其内部部件的与第一定向误差相反的第二定向误差的第三轴向尺寸变化，以及(iii)通向该其他终端体的第二换能器的第三控制电流，使得该换能器将其转化为与第三轴向尺寸变化符号相反、幅度相同的第四轴向尺寸变化；

-终端体中的每个自由空间可安放三个彼此成120°的压电换能器；