[发明专利]基于热变形驱动的旋转微调装置

说明书

本发明涉及一种基于热变形驱动的旋转微调装置，适用于空间遥感器在轨情况下光学元件的精密调整。该装置包括上安装板(1)、下安装板(2)和一组弯折支撑杆(3)，上安装板(1)和下安装板(2)由一组弯折支撑杆(3)进行连接，弯折支撑杆(3)沿圆周均匀布置。弯折支撑杆(3)由竖直段(4)和倾斜段(5)组成，在两段连接处设置应力卸载槽(6)。在弯折支撑杆(3)的倾斜段(5)上固定热膨胀系数较大的热变形驱动块(7)。当控制温度发生变化时，热变形驱动块(7)和倾斜段(5)热变形不一致，从而驱动上安装板(1)发生转动和平移。该装置不需要电机、轴承和传动机构，具有高精度、高可靠的特点。

技术领域

本发明属于空间遥感器光学元件精密调整领域，提供了一种旋转微调装置。

背景技术

随着空间遥感器的成像质量不断提高，对遥感器光学元件之间的角度和位置关系的要求也越来越高，从而光学元件的调整精度也必须相应地提高。光学镜头是空间遥感器保证成像质量的核心组成部件。由于遥感器在发射过程中需要经受强烈的振动，在轨状态下也要承受恶劣的空间环境；所以，空间遥感器中，多个光学元件之间的相对位置经常会发生变化，有可能会严重影响成像质量。因此，需要在入轨以后对光学元件之间的相对位置进行精密调整。

传统的解决方法是设置调节机构调节光学元件之间的相对位置，但是传统的调节机构需要包括电机、传动机构、反馈元件等，系统组成比较复杂，降低了可靠性。另外一方面，由于传动机构不可避免的存在一定的间隙，难以实现角秒级的高精度微调。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，本发明提供了一种基于热变形驱动的高精度微调装置，可以实现支撑结构和调整装置一体化设计，可以实现随着温度的变化，仅发生纯旋转。

本发明所采用的技术方案是：一种基于热变形驱动的旋转微调装置，包括：上安装板、下安装板和若干个弯折支撑杆；上安装板位于下安装板上方，通过沿上安装板圆周均匀布置的弯折支撑杆与下安装板相连；弯折支撑杆包括竖直段、倾斜段、热变形驱动块，竖直段和倾斜段连接位置处设置有应力卸载槽，竖直段与上安装板连接，倾斜段与下安装板连接；竖直段与上安装板垂直，倾斜段在上安装板端面内的投影与上安装板的外边缘相切；热变形驱动块固定在弯折支撑杆的倾斜段上。

所述上安装板为环形结构，竖直段与上安装板的连接点沿上安装板外边缘分布。

所述下安装板为环形结构，倾斜段与下安装板的连接点沿下安装板外边缘分布。

所述热变形驱动块安装在各倾斜段的上表面，为长条形结构，热变形驱动块的热膨胀系数为弯折支撑杆的热膨胀系数的倍以上。

所述各弯折支撑杆在上安装板、下安装板之间安装后，从俯视角度看，各倾斜段在上安装板端面内的投影沿同一方向依次旋转排列。

所述倾斜段与热变形驱动块等长且等宽；倾斜段和热变形驱动块的初始长度l、竖直段的高度h、倾斜段的厚度a₁、热变形驱动块的厚度a₂、倾斜段和热变形驱动块的宽度w、倾斜段与下安装板的夹角φ满足如下公式：

d₁ cosφ＝d₂ sinφ+Δh；

其中，d₁为竖直段与倾斜段连接点在垂直倾斜段初始方向的位移；

d₂为竖直段与倾斜段连接点在倾斜段轴向的位移；

竖直段的长度变化量Δh＝α₁h(t-t₀)；

热变形引起倾斜段弯曲后，倾斜段的曲率半径ρ满足：

厚度比值弹性模量比值