一种二维快速控制反射镜制造技术

本发明专利技术公开了一种二维快速控制反射镜，包括下壳体、上壳体和底板，所述的下壳体内均匀布置有若干驱动器组，所述的驱动器组包括位移放大机构和设于位移放大机构上的压电陶瓷驱动器，压电陶瓷驱动器的外表面粘接有电阻应变片，所述的位移放大机构上紧固连接有球头，所述的球头位于压电陶瓷驱动器的上表面，位移放大机构通过柔性铰链连接有摇板，所述的摇板上设置有柔性支撑板，所述的摇板顶端通过反射镜粘接块固定有反射镜，所述的反射镜位于柔性支撑板上方；本发明专利技术采用压电陶瓷驱动器驱动与两级杠杆式位移放大机构，放大倍数大，可以达到6‑10倍，压电陶瓷驱动器驱动驱动器组出力大、响应快、分辨率高，易于提高装置的控制带宽。

A two dimensional fast control reflector

The invention discloses a two-dimensional fast control reflector, including a lower shell, an upper shell and a bottom plate. The lower shell is evenly arranged with a number of drive groups. The driver group includes a displacement magnifying mechanism and a piezoelectric ceramic actuator on a displacement amplifier. The displacement magnifying mechanism is fastened and connected with a ball head. The ball head is located on the upper surface of the piezoelectric ceramic driver. The displacement magnifying mechanism is connected to a rocking plate through a flexible hinge, and a flexible support plate is arranged on the rocking plate. The top of the rocking plate is fixed with a reflector by a reverse mirror adhesive block. The reflector is located above the flexible support plate. The invention adopts a piezoelectric ceramic driver and a two lever lever type displacement amplification mechanism, which has large magnification and can reach 6 times and 10 times. The piezoelectric ceramic driver drives the driver group with large output, fast response and high resolution, and is easy to improve the control bandwidth of the device.

【技术实现步骤摘要】
一种二维快速控制反射镜
本专利技术属于光束控制
，具体涉及一种采用压电陶瓷驱动器组驱动的二维快速控制反射镜，可用于大口径激光光束的精确控制。
技术介绍
快速控制反射镜是一种高速、高精度光束控制装置，它通过快速调整反射镜的偏转角度以达到对光束指向进行校正的目的。快速控制反射镜系统具有工作带宽高、响应速度快、控制精度高等优点，已成功应用于激光通讯、激光武器、复合轴精密跟踪、自适应光学等领域中。公开号为CN103576283A的中国专利技术专利公开了一种基于柔性支撑的快速反射镜装置，该装置采用音圈电机驱动，音圈电机驱动器组的驱动行程大、出力小，所以该专利技术的反射镜扫描频率不高，并且角度偏差精度较差。公开号为CN105403999A的中国专利技术专利公开了一种快速控制反射镜装置，该装置采用压电陶瓷驱动器组驱动，经椭圆形弹性外框放大将位移传递给圆弧形柔性铰链，进而驱动反射镜转动。该装置采用椭圆形弹性框作为放大装置，放大倍数有限，并且圆弧形柔性铰链的弯曲偏转能力有限，所以该反射镜的偏摆行程较小；该装置采用3个圆弧形柔性铰链并联的结构形式，当反射镜偏转时，3个柔性铰链之间存在转动干涉，导致柔性铰链存在拉伸变形，损失压电陶瓷驱动器组的行程，影响反射镜的偏摆行程；该装置，反射镜水平方向刚性较差，不适用于有振动冲击的环境。
技术实现思路
为了克服现有的快速控制反射镜在口径、行程、控制带宽、尤其存在转动干涉等方面的不足，本专利技术提供了一种压电陶瓷驱动器组驱动、四个驱动器组组并联的二维（X轴、Y轴）快速控制反射镜。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种二维快速控制反射镜，包括下壳体以及连接在下壳体上、下侧的上壳体和底板，所述的下壳体内均匀布置有若干驱动器组，所述的驱动器组包括位移放大机构和设于位移放大机构上的压电陶瓷驱动器，压电陶瓷驱动器的外表面粘接有电阻应变片，所述的位移放大机构上紧固连接有球头，所述的球头位于压电陶瓷驱动器的上表面，位移放大机构通过柔性铰链连接有摇板，所述的摇板上设置有柔性支撑板，所述的摇板顶端通过反射镜粘接块固定有反射镜，所述的反射镜位于柔性支撑板上方。所述的一种二维快速控制反射镜，其驱动器组包括第一驱动器组、第二驱动器组、第三驱动器组和第四驱动器组，四个驱动器组并联驱动，并与柔性支撑板构成水平限位的复合连接结构形式。所述的一种二维快速控制反射镜，其位移放大机构是位移放大倍数达6-10倍的两级杠杆式放大机构，为中空的主体部和两个悬臂构成的“匚”字形结构，所述的压电陶瓷驱动器位于主体部内并通过预紧螺钉与位移放大机构连接，所述的两个悬臂之间连接有预紧弹簧，所述的柔性铰链通过螺纹连接的方式与位于上侧的悬臂连接。所述的一种二维快速控制反射镜，其柔性铰链为双层直梁形铰链，每层均有两个转动自由度，四个柔性铰链并联支撑，所述的柔性铰链通过螺钉与摇板固连。所述的一种二维快速控制反射镜，其柔性支撑板上沿X轴、Y轴对称分布有四条切缝，每条切缝均由三条直线缝首尾连接而成，相邻两条直线缝相互垂直，所述的切缝内设置有摇板安装孔，通过螺钉与摇板连接，所述的切缝外对应设有上壳体安装孔，通过螺钉与上壳体连接。所述的一种二维快速控制反射镜，其反射镜粘接块有四个，分别设置在摇板的四个边角位置。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术采用四个驱动器组并联的驱动方式，采用四个双层柔性铰链并联支撑、柔性支撑板进行水平限位的复合连接方式，保证了反射镜具有以下特点：1）反射镜具有绕X轴、绕Y轴的转动自由度；2）反射镜沿X轴、沿Y轴的平动自由度和绕Z轴的转动自由度被限制；3）反射镜的转动无摩擦、无间隙；4）反射镜水平方向刚性好，可适用于振动、冲击环境；本专利技术采用压电陶瓷驱动器组驱动与两级杠杆式位移放大机构复合使用；两级杠杆式位移放大机构结构紧凑，放大倍数大，可以达到6-10倍；压电陶瓷驱动器组驱动驱动器组出力大、响应快、分辨率高，易于提高装置的控制带宽；本专利技术采用双层直梁形柔性铰链，轴向刚度大，可以有效传递驱动位移；双层直梁形柔性铰链自身允许产生的变形量更大；柔性铰链的变形量越大，反射镜的偏摆行程也越大，可以有效解决常见快速反射镜偏转行程小的问题；本专利技术的双层柔性铰链解决了常见的快速控制反射镜装置中，反射镜偏转时存在转动干涉的问题。附图说明图1为本专利技术的剖视图；图2为本专利技术的爆炸视图；图3为本专利技术驱动器组的结构示意图；图4为本专利技术柔性支撑板的结构示意图；图5为本专利技术位移放大机构的结构示意图；图6为本专利技术柔性铰链的结构示意图。各附图标记为：1—上壳体，2—下壳体，3—驱动器组，4—底板，5—反射镜，6、6a、6b、6c、6d—反射镜粘接块，7—柔性支撑板，8—摇板，9—防松螺钉，3a—第一驱动器组，3b—第二驱动器组，3c—第三驱动器组，3d—第四驱动器组，31—位移放大机构，311、312、313、314、315、316—孔，32—压电陶瓷驱动器，33—球头，34—电阻应变片，35—预紧螺钉，36—柔性铰链，361、362—螺纹孔，37—预紧弹簧。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的实施过程作进一步说明。如图1、2所示，本专利技术公开了一种二维大口径快速控制反射镜，包括上壳体1、下壳体2、第一驱动器组3a、第二驱动器组3b、第三驱动器组3c、第四驱动器组3d和底板4，下壳体2分别与上壳体1和底板4固连，第一驱动器组3a、第二驱动器组3b、第三驱动器组3c、第四驱动器组3d均通过侧面的螺纹孔均布固连在下壳体2的内壁上。如图3所示，所述的驱动器组3包括位移放大机构31和设于位移放大机构31上的压电陶瓷驱动器32，压电陶瓷驱动器32起输出位移的作用，压电陶瓷驱动器32的外表面粘接有电阻应变片34，用于间接测量压电陶瓷驱动器32的伸缩量，所述的位移放大机构31上紧固连接有球头33，球头33通过孔311连接在位移放大机构31上，所述的球头33位于压电陶瓷驱动器32的上表面，压电陶瓷驱动器32与位移放大机构31之间通过球头33传递输出位移，四个驱动器组3的输出端均通过柔性铰链36连接有摇板8，所述的摇板8上设置有柔性支撑板7，所述的摇板8四个边角位置通过反射镜粘接块6固定有反射镜5，所述的反射镜5位于柔性支撑板7上方。所述的位移放大机构31为中空的主体部和两个悬臂构成的“匚”字形结构，所述的压电陶瓷驱动器32位于主体部内并通过预紧螺钉35与位移放大机构31连接，四个防松螺钉9通过底板4上的螺纹孔对预紧螺钉进行锁紧防松，预紧螺钉35通过孔312连结在位移放大机构31上对压电陶瓷驱动器32进行预压紧，保证压电陶瓷驱动器32的上表面与球头33接触，所述的两个悬臂之间连接有预紧弹簧37，预紧弹簧37挂在位移放大机构31两端上，对压电陶瓷驱动器32进行预紧，所述的柔性铰链36通过螺纹连接的方式与位于上侧的悬臂连接。由于压电陶瓷驱动器32不能承受弯矩和剪切力，所以压电陶瓷驱动器32与位移放大机构31之间通过球头33传递输出位移。柔性铰链36通过螺纹连接的方式将孔361与位移放大机构31的孔313固连。预紧弹簧37挂在悬臂的孔314、孔315上，对压电陶瓷驱动器进行预紧。四个驱动器组3通过柔性铰链36上的螺纹孔362与摇板8固连。柔性支撑板7通过内圈的四个孔与摇板8固连，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二维快速控制反射镜，其特征在于：包括下壳体（2）以及连接在下壳体（2）上、下侧的上壳体（1）和底板（4），所述的下壳体（2）内均匀布置有若干驱动器组（3），所述的驱动器组（3）包括位移放大机构（31）和设于位移放大机构（31）上的压电陶瓷驱动器（32），压电陶瓷驱动器（32）的外表面粘接有电阻应变片（34），所述的位移放大机构（31）上紧固连接有球头（33），所述的球头（33）位于压电陶瓷驱动器（32）的上表面，位移放大机构（31）通过柔性铰链（36）连接有摇板（8），所述的摇板（8）上设置有柔性支撑板（7），所述的摇板（8）顶端通过反射镜粘接块（6）固定有反射镜（5），所述的反射镜（5）位于柔性支撑板（7）上方。

【技术特征摘要】
1.一种二维快速控制反射镜，其特征在于：包括下壳体（2）以及连接在下壳体（2）上、下侧的上壳体（1）和底板（4），所述的下壳体（2）内均匀布置有若干驱动器组（3），所述的驱动器组（3）包括位移放大机构（31）和设于位移放大机构（31）上的压电陶瓷驱动器（32），压电陶瓷驱动器（32）的外表面粘接有电阻应变片（34），所述的位移放大机构（31）上紧固连接有球头（33），所述的球头（33）位于压电陶瓷驱动器（32）的上表面，位移放大机构（31）通过柔性铰链（36）连接有摇板（8），所述的摇板（8）上设置有柔性支撑板（7），所述的摇板（8）顶端通过反射镜粘接块（6）固定有反射镜（5），所述的反射镜（5）位于柔性支撑板（7）上方。2.根据权利要求1所述的一种二维快速控制反射镜，其特征在于，所述的驱动器组（3）包括第一驱动器组（3a）、第二驱动器组（3b）、第三驱动器组（3c）和第四驱动器组（3d），四个驱动器组（3）并联驱动，并与柔性支撑板（7）构成水平限位的复合连接结构形式。3.根据权利要求1所述的一种二维快速控制反射镜，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾垂峰，喻健，曹宇清，
申请(专利权)人：华中光电技术研究所中国船舶重工集团公司第七一七研究所，
类型：发明
国别省市：湖北,42