[发明专利]一种轻小型高精度的曲面凸轮调焦机构

说明书

本发明涉及一种轻小型高精度的曲面凸轮调焦机构。本发明提供的曲面凸轮调焦机构包括：步进电机、齿轮凸轮组件、调焦支架组件、调焦基座、导向组件、焦平面组件；步进电机驱动齿轮凸轮组件旋转，曲面凸轮驱动调焦支架组件沿轴向往复运动；调焦支架组件包括刚性滚轮、柔性滚轮和调焦支架，滚轮随曲面凸轮的转动，带动调焦支架做轴向往复运动；导向组件包括导向支座和导向柔节，导向柔节和调焦支架之间用销钉连接，导向柔节在导向支座的导向凹槽中做轴向运动，限制调焦支架组件的轴向旋转；柔性滚轮和导向柔节的设计可以释放过约束引起的应力。本发明使调焦机构的结构更为紧凑，提高了调焦机构的轻量化、小型化、集成度以及调焦精度。

技术领域

本发明涉及空间光学遥感技术领域，具体涉及一种轻小型、高精度的曲面凸轮调焦机构。

背景技术

空间光学遥感相机受到发射阶段的振动、冲击以及使用环境温度变化等因素的影响，会造成系统像差和成像质量的下降，通常采用凸轮调焦机构对相机离焦量进行调节。随着小型卫星和微纳卫星成为当前的发展趋势，对光学相机的调焦机构提出了更加苛刻的指标要求，不仅需要紧凑的结构尺寸，还需要更高的调焦精度。圆柱凸轮或筒状凸轮机构通常适用于被调节件外形尺寸偏小的圆柱形透镜组或尺寸适宜的焦点组件，但对于尺寸稍大的被调节件，或被调节件周侧空间布局较为紧凑，或在调节方向上有严格的尺寸限制的情况下，圆柱凸轮或筒状凸轮机构并不适用。

发明内容

针对上述小型卫星和微纳卫星的技术需求，本发明的目的在于提供一种可以实现紧凑结构尺寸和较高调焦精度的轻小型、高精度的曲面凸轮调焦机构。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种轻小型高精度的曲面凸轮调焦机构，包括步进电机、齿轮凸轮组件、调焦支架组件、调焦基座、导向组件和焦平面组件；所述齿轮凸轮组件包括一对啮合的齿轮和曲面凸轮；

所述步进电机驱动齿轮凸轮组件中的齿轮带动曲面凸轮旋转，曲面凸轮驱动调焦支架组件沿轴向往复运动，并由导向组件限制调焦支架组件轴向旋转，所述焦平面组件安装于调焦基座上；

所述调焦支架组件包括调焦支架、刚性滚轮和柔性滚轮，所述调焦支架和调焦基座通过螺钉连接；所述调焦支架与刚性滚轮和柔性滚轮之间采用螺钉连接，所述刚性滚轮和柔性滚轮分别位于曲面凸轮的上下两侧；所述刚性滚轮和柔性滚轮随曲面凸轮的转动，带动调焦支架7做轴向往复运动；所述导向组件包括导向支座和导向柔节，所述导向柔节和调焦支架之间采用销钉连接，导向柔节在导向支座的导向槽中做轴向运动，限制调焦支架7的轴向旋转。

本发明的有益效果：

1、本发明所述的凸轮调焦机构，调焦支架组件中的柔性滚轮和导向组件中的导向柔节可替代传承直线导轨及涡轮蜗杆传动，大大减小调焦组件的体积及重量，同时导向柔节可以消除调焦机构中的过约束问题，释放调焦机构装调过程中的应力，保证了调焦机构的传动精度。

2、本发明采用步进电机直接驱动曲面凸轮机构作为调焦的执行机构，可实现零延迟反馈，实现调焦系统的快速性及敏捷性；同时曲面凸轮采用正弦曲线加工，保证在调焦过程中无死点传动，确保调焦机构的稳定性。

附图说明

图1为本发明所述的一种轻小型高精度的曲面凸轮调焦机构的结构示意图；

图2为本发明所述的一种轻小型高精度的曲面凸轮调焦机构中调焦支架组件示意图；

图3为本发明所述的一种轻小型高精度的曲面凸轮调焦机构中调焦基座与焦平面组件连接关系剖视图；

图4为本发明所述的一种轻小型高精度的曲面凸轮调焦机构中导向组件示意图。

具体实施方式