[发明专利]一种一体式次镜组件及其制造方法

说明书

本发明提供一种一体式次镜组件及其制造方法，该次镜组件包括一体式设计的次镜镜面、次镜基体和次镜背板。次镜基体的一侧加工有次镜镜面；次镜背板由多个支撑筋沿次镜基体周向间隔排列构成，各支撑筋分别绕次镜基体中心轴朝同一方向扭转，支撑筋的延伸端连接为一连接圆环。通过对支撑筋结构的设计，使得次镜组件在受横向载荷下的运动形式变为绕自身旋转运行，支撑筋受力形式由传统结构形式下的剪切力转换为拉伸力，提高了次镜组件承载能力。此外，整个结构基于拓扑优化方法和增材制造手段进行一体式设计，在满足光学通光遮拦比的情况下，通过轻量化次镜基体和支撑筋等手段，实现次镜组件超轻、高刚度、一体式设计。

技术领域

本发明涉及光学遥感技术领域，尤其涉及一种一体式次镜组件及其制造方法。

背景技术

随着光学遥感领域的发展，对光学遥感领域应用超高轻量化、小型化、高集成度、高性价比的要求越来越高。反射镜作为反射式、折返式光学系统关键部件之一，其重要性越来越明显，随着单点金刚石车削加工技术(SPDT)的日渐成熟，金属基反射镜凭借其良好的加工性能、加工周期、制造成本、力热性能等，在光学成像系统中得到越来越广泛的应用。

通常为了方便光学系统集成，反射镜以组件形式体现。金属基反射镜结构设计上主要分为两种：一种是反射镜镜及其背板分开设计，组装后形成反射镜组件；另一种是反射镜和背板一体设计，反射镜既作为光学元件，又做为连接背板使用。需强调的是，一体化设计的高集成度优点，更符合现代光学系统设计理念。次镜为反射镜的一种，其由于口径相对于主镜要小很多，在将次镜组件一体化设计的同时，为了避免次镜镜面出现微小的倾斜或偏心量都会导致的光学像质的变化，次镜组件中需要设计对次镜镜面高刚度的支撑结构。

发明内容

本发明的目的在于提出一种一体式次镜组件，以解决在实现次镜一体化设计的同时，又能保证次镜组件的支撑结构高刚度的技术问题。

本申请提供一种一体式次镜组件，包括一体式设计的次镜镜面、次镜基体和次镜背板。所述次镜基体的一侧加工有所述次镜镜面，所述次镜背板由多个支撑筋构成，多个所述支撑筋沿所述次镜基体周向间隔排列，多个所述支撑筋分别绕所述次镜基体中心轴朝同一方向扭转设置，所述支撑筋的延伸端连接为一连接圆环。

在本申请的一些实施例中，所述次镜基体的形状为正三角形，所述支撑筋为三个，三个所述支撑筋与所述次镜基体的三个角端相连接。

在本申请的一些实施例中，各所述支撑筋包括与所述次镜基体的角端连接的第一连接部和由第一连接部向所述连接圆环延伸形成的第二连接部，在所述次镜基体向所述连接圆环的方向上，所述第二连接部在沿所述一体式次镜组件轴向方向上的尺寸呈逐渐变大的趋势。

在本申请的一些实施例中，各所述支撑筋上开设有多个减重孔。

在本申请的一些实施例中，所述连接圆环的开设有多个空腔。

在本申请的一些实施例中，所述连接圆环开设有多个排粉孔。

在本申请的一些实施例中，所述连接圆环上设置有多个用于对外连接的安装耳。

在本申请的一些实施例中，所述次镜基体的内部为多个密闭的空腔结构。

在本申请的一些实施例中，所述一体式次镜组件的材料为铝合金。

本申请还提供一种上述的一体式次镜组件的制造方法，该方法包括以下步骤：

S1、通过力学仿真分析优化结果得到所述一体式次镜组件的次镜镜面的厚度，并通过光学设计得到所述次镜镜面的镜面曲率和次镜半口径；

S2、基于面形拟合结果对所述一体式次镜组件的次镜基体进行拓扑优化设计；

S3、由力学仿真分析和杂散光分析结果决定所述一体式次镜组件的次镜背板每个支撑筋的等尺寸设计、支撑筋的厚度、支撑筋截面轻量化孔的数量及排列方式；