一种基于空间可展收套筒式二元光学相机机构制造技术

一种基于空间可展收套筒式二元光学相机机构，它涉及一种可展收套筒式相机机构。本发明专利技术目的是为解决目前空间光学相机在使用时存在质量大、难以重复展开并收缩且拍摄光路易遮挡的问题。本发明专利技术中所述第一伸缩筒、第二伸缩筒、至少一个第三伸缩筒和固定筒从上至下依次通过多套锁紧装置连接形成相机镜筒，第一伸缩筒的外径小于第二伸缩筒的外径，第二伸缩筒的外径小于第三伸缩筒的外径，所述相机主镜设置在第一伸缩筒的顶部，所述驱动筒套装在固定筒内，固定筒的底部有底座，所述底端接收镜设置在底座上且处于相机镜筒中心，所述轴承支撑系统位于驱动筒和固定筒之间，所述步进电机通过齿轮传动机构与驱动筒连接。本发明专利技术用于航天光学遥感领域中。

【技术实现步骤摘要】
一种基于空间可展收套筒式二元光学相机机构
本专利技术具体涉及一种基于空间可展收套筒式二元光学相机机构。
技术介绍
二元光学是基于光波衍射理论发展起来的一个新兴光学分支，是光学与微电子技术相互渗透、交叉而形成的前沿学科。二元光学器件，亦称衍射光学器件，具有体积小、重量轻、易复制、造价低、衍射效率高、设计自由度多、材料可选性宽、色散性能独特等优点，在超精密加工、光纤通信、图像处理、生物医学、国防军事等众多领域中正显示出前所未有的重要作用及广阔的应用前景。将二元光学技术应用于航天光学遥感系统，有助于减小系统的体积和重量，降低系统的成本，使光学设计者在材料的选择上具有更多的灵活性，满足现代光学系统设计的要求。并可借助现代先进的微电子、微机械技术和制作工艺，推进二元光学技术在我国航天光学遥感领域的应用。在国防和军事应用方面，利用二元光学器件体积小、重量轻、衍射效率高等特点，可大幅度减小武器装备中光学系统的体积与重量，对提高有效载荷、快速反应能力和远程攻击能力具有重要意义。利用二元光学器件易复制、造价低的特点，可大大提高高精尖武器系统在部队装备的速度和规模。利用二元光学器件不同于常规元件的色散特性，构成基于折、衍射原理的混合光学系统，可大幅度提高战略和战术武器光学系统的成像质量。利用二元光学器件设计自由度多、任意波面变换等特性可大大压缩激光光束的发散角，改善激光光束的特性，提高激光制导、激光毁伤、光电侦察能力。另外，二元光学在光学观察装置、头盔显示器、夜视设备、望远系统、红外成像、高强度激光引发核聚变等设备和技术中亦有着广泛的军事应用前景。随着空间科学技术的迅速发展以及探测器水平的进步和二元光学成像技术的发展，对大口径、长焦距、高分辨力二元光学相机的需求越来越多。对于有着高观测指标的空间相机而言，二元光学相机应该有相当高的地面分辨率。而要获得很高的地面分辨率,光学系统的口径必须足够大，当然由此带来的制造与发射难度也会很大。目前不可能通过减少光学系统口径,牺牲分辨率的途径来实现微小空间相机的目的。在地面分辨率及光学系统口径一定的条件下,怎样减少遥感器的体积和质量,同时又要实现大视场侦察,这是发展二元光学相机所面临的难题。总之，目前空间光学相机在使用时存在质量大、难以重复展开并收缩且拍摄光路易遮挡的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于空间可展收套筒式二元光学相机机构，以解决目前空间光学相机在使用时存在质量大、难以重复展开并收缩且拍摄光路易遮挡的问题。本专利技术为解决上述技术问题采取的技术方案是：一种基于空间可展收套筒式二元光学相机机构，它包括相机主镜、第一伸缩筒、第二伸缩筒、至少一个第三伸缩筒、固定筒、驱动筒、底座、轴承支撑系统、齿轮传动机构、步进电机、底端接收镜和锁紧机构，所述第一伸缩筒、第二伸缩筒、至少一个第三伸缩筒和固定筒从上至下依次通过锁紧机构连接形成相机镜筒，第一伸缩筒的外径小于第二伸缩筒的外径，第二伸缩筒的外径小于第三伸缩筒的外径，所述相机主镜设置在第一伸缩筒的顶部，所述驱动筒套装在固定筒内，固定筒的底部安装有底座，所述底端接收镜设置在底座上且处于相机镜筒中心，所述轴承支撑系统位于驱动筒和固定筒之间，所述步进电机通过齿轮传动机构与驱动筒连接，所述驱动筒的外壁上加工有多条螺纹槽，每条螺纹槽沿驱动筒的轴向方向旋转布置。所述第一伸缩筒包括第一筒本体、多个第一导轮和多个第一导轨，所述第一筒本体底部的内壁上沿第一筒本体的圆周方向均布有多个第一导轮，所述第一筒本体底部的外壁上沿第一筒本体的圆周方向均匀加工有多个第一锥销孔，所述第一筒本体的外壁上沿第一筒本体的轴向方向均匀设置有多个第一导轨。所述锁紧机构包括多套第一锁紧装置，所述第二伸缩筒包括第二筒本体、多个第二导轮和多个第二导轨，所述第二筒本体底部的内壁上沿第二筒本体的圆周方向均布有多个第二导轮，所述第二筒本体底部的外壁上沿第二筒本体的圆周方向均匀加工有多个第二锥销孔，所述第二筒本体外壁上沿第二筒本体的轴向方向均匀设置有多个第二导轨，每个第二导轨的上端对应设置有一套第一锁紧装置，每个第二导轨的下端对应有一个第二锥销孔。所述锁紧机构还包括多套第二锁紧装置，第三伸缩筒包括第三筒本体、多个第三导轮和多个第三导轨，第三筒本体底部的内壁上沿第三筒本体的圆周方向均布有多个第三导轮，所述第三筒本体底部的外壁上沿第三筒本体的圆周方向均匀加工有多个第三锥销孔，所述第三筒本体外壁上沿第三筒本体的轴向方向均匀设置有多个第三导轨，所述第三筒本体顶部的筒壁上加工有多个第二锁紧通孔，每个第三导轨的上端对应有一个第二锁紧通孔，每个第三导轨的下端对应有一个第三锥销孔，每个第三导轨和其对应的第二锁紧通孔之间设置有一套第二锁紧装置。所述锁紧机构还包括多套第三锁紧装置，所述固定筒的底部与底座可拆卸连接，所述固定筒的顶部的筒壁上加工有多个第三锁紧通孔，所述固定筒的内壁上设置有多套第三锁紧装置。本专利技术与现有技术相比的有益效果：1、本专利技术实现了空间相机在大口径下具有高的展开精度和刚度，可满足大口径空间相机的要求。本专利技术通过第一伸缩筒、第二伸缩筒、第三伸缩筒、固定筒、驱动筒与多套锁紧装置之间的配合设置可实现二元光学相机的展开和收拢动作，发射时相机镜筒处于收拢状态，以减少发射时所占的空间，入轨后再将其展开成工作状态，从而实现了大口径、高分辨率空间相机的升空发射。2、本专利技术中第一伸缩筒、第二伸缩筒、第三伸缩筒、固定筒和驱动筒均为筒体，通过采用套筒式结构，使机构在展开和收拢状态下，镜筒中央始终保持中空状态，可方便其他零部件的安装和功能扩展，避免遮光，保证光路顺畅无阻。整个相机形成一个密闭的空间,可避免空间粒子等杂质对相机的干扰。3、本专利技术空间相机的镜筒的展开和收拢过程，只需一个小型步进电机驱动，展开运动简单、可靠性高，不需要刻意增加另额外的电机组件，展收机构结构简单,展开控制简单，质量轻。步进电机为本专利技术的展开和收拢动作提供动力，齿轮传动机构的设置是为了步进电机有效控制驱动筒。4、本专利技术的整体机构收拢体积小、收拢刚度大，便于运输、可节省发射火箭上有效载荷空间。5、本专利技术所有结构都是由航天常用材料加工制造，材料资源丰富，加工工艺成熟，所用材料密度小，刚强度大，可有效减轻机构的重量，轻质便于本专利技术推广应用。6、本专利技术的镜筒口径可根据实际需要扩大，第三伸缩筒的数量可根据相机的展开长度来具体设定。7、本专利技术应用范围广泛，也可应用于民用相机机构或空间其它类型的相机机构。附图说明图1是本专利技术收拢时(发射状态下)的使用状态图，图2是图1的侧视结构剖面图，图3是本专利技术中第一阶段展开时(第一伸缩筒2展开)的工作状态图，图4是图3的侧视结构剖面图，图5是本专利技术第二阶段展开时(第一伸缩筒2和第二伸缩筒4均展开)的工作状态图，图6是图5的侧视结构剖面图，图7是本专利技术完全展开时(第一伸缩筒2、第二伸缩筒4和一个第三伸缩筒5均展开)的工作状态图，图8是图7的侧视结构剖面图，图9是本专利技术中第一伸缩筒2的主视结构剖面图，图10是本专利技术中第二伸缩筒4的主视结构剖面图，图11是本专利技术中第三伸缩筒5的主视结构剖面图，图12是本专利技术中固定筒6的主视结构剖面图，图13是本专利技术中驱动筒8的主视结构剖面图，图14是图2中A处的放大图，图15是图2中B本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于空间可展收套筒式二元光学相机机构，其特征在于：它包括相机主镜(1)、第一伸缩筒(2)、第二伸缩筒(4)、至少一个第三伸缩筒(5)、固定筒(6)、驱动筒(8)、底座(7)、轴承支撑系统(9)、齿轮传动机构(10)、步进电机(11)、底端接收镜(12)和锁紧机构(3)，所述第一伸缩筒(2)、第二伸缩筒(4)、至少一个第三伸缩筒(5)和固定筒(6)从上至下依次通过锁紧机构(3)连接形成相机镜筒，第一伸缩筒(2)的外径小于第二伸缩筒(4)的外径，第二伸缩筒(4)的外径小于第三伸缩筒(5)的外径，所述相机主镜(1)设置在第一伸缩筒(2)的顶部，所述驱动筒(8)套装在固定筒(6)内，固定筒(6)的底部安装有底座(7)，所述底端接收镜(12)设置在底座(7)上且处于相机镜筒中心，所述轴承支撑系统(9)位于驱动筒(8)和固定筒(6)之间，所述步进电机(11)通过齿轮传动机构(10)与驱动筒(8)连接，所述驱动筒(8)的外壁上加工有多条螺纹槽(8‑1)，每条螺纹槽(8‑1)沿驱动筒(8)的轴向方向旋转布置。

【技术特征摘要】
1.一种基于空间可展收套筒式二元光学相机机构，其特征在于：它包括相机主镜(1)、第一伸缩筒(2)、第二伸缩筒(4)、至少一个第三伸缩筒(5)、固定筒(6)、驱动筒(8)、底座(7)、轴承支撑系统(9)、齿轮传动机构(10)、步进电机(11)、底端接收镜(12)和锁紧机构(3)，所述第一伸缩筒(2)、第二伸缩筒(4)、至少一个第三伸缩筒(5)和固定筒(6)从上至下依次通过锁紧机构(3)连接形成相机镜筒，第一伸缩筒(2)的外径小于第二伸缩筒(4)的外径，第二伸缩筒(4)的外径小于第三伸缩筒(5)的外径，所述相机主镜(1)设置在第一伸缩筒(2)的顶部，所述驱动筒(8)套装在固定筒(6)内，固定筒(6)的底部安装有底座(7)，所述底端接收镜(12)设置在底座(7)上且处于相机镜筒中心，所述轴承支撑系统(9)位于驱动筒(8)和固定筒(6)之间，所述步进电机(11)通过齿轮传动机构(10)与驱动筒(8)连接，所述驱动筒(8)的外壁上加工有多条螺纹槽(8-1)，每条螺纹槽(8-1)沿驱动筒(8)的轴向方向旋转布置；所述第一伸缩筒(2)包括第一筒本体(2-1)、多个第一导轮(2-2)和多个第一导轨(2-4)，所述第一筒本体(2-1)底部的内壁上沿第一筒本体(2-1)的圆周方向均布有多个第一导轮(2-2)，所述第一筒本体(2-1)底部的外壁上沿第一筒本体(2-1)的圆周方向均匀加工有多个第一锥销孔(2-3)，所述第一筒本体(2-1)的外壁上沿第一筒本体(2-1)的轴向方向均匀设置有多个第一导轨(2-4)；所述锁紧机构(3)包括多套第一锁紧装置(3-1)，所述第二伸缩筒(4)包括第二筒本体(4-1)、多个第二导轮(4-2)和多个第二导轨(4-4)，所述第二筒本体(4-1)底部的内壁上沿第二筒本体(4-1)的圆周方向均布有多个第二导轮(4-2)，所述第二筒本体(4-1)底部的外壁上沿第二筒本体(4-1)的圆周方向均匀加工有多个第二锥销孔(4-3)，所述第二筒本体(4-1)外壁上沿第二筒本体(4-1)的轴向方向均匀设置有多个第二导轨(4-4)，每个第...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘荣强，高明星，郭宏伟，邓宗全，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23