[发明专利]LAMOST式天文望远镜焦面板运动实现机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种LAMOST式天文望远镜焦面板运动实现机构。通过采用这套结构，使得LAMOST式天文望远镜焦面板的支撑更加简化。更为重要的是，在换观测天区时使得焦面板能够实现绕自身球冠顶点转动，避免了复杂繁琐的公式推导和系统定标。

背景技术

大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜，简称LAMOST，是中国天文学家和天文仪器专家在20世纪末提出的一种新型的施密特天文望远镜。它把传统的施密特望远镜的主镜、副镜和焦面板分成3个独立的部分，并且主镜在望远镜跟踪过程中固定不动，施密特改正板担当跟踪天体的任务。焦面板上面安装有4000根光纤，在望远镜工作过程中，每根光纤对准天上的一个星体。星体的信息通过光纤传到光谱仪上供天文学家分析。

LAMOST天文望远镜是一架特殊的施密特望远镜。它由施密特改正板、主镜和焦面组成。焦面板是一个直径1790毫米的球冠体。为了能够保证焦面板上的光纤准确的对准被观测天区的星体，焦面板需要3种不同的运动来保证其功能：焦面板绕球冠体轴线旋转运动来补偿地球自转；焦面板绕球冠体顶点上下倾斜运动补偿不同的观测天区；焦面板沿光轴方向的调焦运动补偿热变形。现有的这3种运动分别由3个不同的驱动单元完成。

为了实现旋转、倾斜和调焦3种运动，现有的机构非常复杂，结构尺寸庞大。不但增加了控制系统的复杂性，而且需要对系统进行定标，增加了工作量。具体地说，现有技术存在的问题是：

机械结构复杂，前后尺寸达4米，左右尺寸达2.2米，总重量达26吨。用这样庞大的结构来实现3种运动，不是一个理想的方案；

旋转运动由摩擦传动实现，上下倾斜运动由3套蜗轮蜗杆副的组合运动实现，调焦运动由滚珠丝杆实现。3种运动分别由3套驱动机构实现。而在实际使用中，3种运动中只有旋转运动是要实时跟踪的，其他两种运动在一次跟踪过程中不做实时调整。因此，不需要用3套独立的驱动系统。这样可以降低运动副安装调整的复杂程度和成本投入；

因为焦面板与驱动电机的距离较远，目前这些驱动调整与焦面板之间有较长的传动链。两者之间存在非线性问题。随着时间的推移和温差的改变，机械结构的弹性变形使得驱动与焦面板之间存在不同步，经过一段时间后需要对系统进行重新定标。这些因素都严重影响了系统的稳定性和传动精度。这一问题给驱动精度和系统稳定性带来影响；

更为重要的是：焦面板是一个球冠体，根据光学系统的要求，焦面板的倾斜运动应该绕球冠体的顶点进行。也就是说在上下倾斜运动中，球冠体的中心顶点位置不能改变。而目前的倾斜调整是由3套蜗轮蜗杆副的组合运动(倾斜+上下移动)来实现的。这种调整方式增加了控制系统的复杂性，同时也影响了控制精度。

发明内容

本发明的目的是针对以上现有技术的不足，提出一种LAMOST式天文望远镜焦面板运动实现机构，这种新的焦面板支撑结构和运动实现机构，使得焦面板的三种运动由一个结构实现。既简化了机械结构和控制系统，又提高了系统的稳定性。

完成上述发明任务的技术方案是，一种LAMOST式天文望远镜焦面板运动实现机构，焦面板上连接有旋转运动机构、倾斜运动机构和调焦运动机构，其特征在于，所述的旋转运动机构、倾斜运动机构和调焦运动机构设置为一个共同的运动机构，该运动机构结构如下：

大齿轮和圆形导轨固定联结后安装在基座上；

该圆形导轨上分布有6个与该圆形导轨相配的滑块；

每个滑块上分别通过连接板连接有小齿轮；各小齿轮分别与大齿轮啮合；各小齿轮的轴上分别安装有驱动电机；

所述的每个滑块分别通过左单杆关节轴承连接有一根支撑杆；各支撑杆分别通过右单杆关节轴承连接在焦面板上；

所述的六根支撑杆每两根一组，每组内两根支撑杆呈V字形设置：每组内两根支撑杆的一端通过右单杆关节轴承与焦面板的连接点紧靠在一起；所述的紧靠在一起的三组连接点分布在焦面板上的同一圆上，并按120°分布；每组内两根支撑杆的另一端通过左单杆关节轴承所分别连接的两个滑块在圆形导轨上的位置则设有一定距离。