一种动靶面调焦机构及其靶面倾斜量与视轴跳动检测方法技术

本发明专利技术涉及一种动靶面调焦机构及其靶面倾斜量与视轴跳动检测方法，解决现有调焦方式存在成本增加，会带来光轴的跳动等问题。该机构包括镜头转接支架、移动支架、导向组件、驱动与位置反馈组件；导向组件包括导向单元；导向单元包括导轨和导向块；导轨固定设置在镜头转接支架上，导向块在导轨上移动，导向块与移动支架固定连接；驱动与位置反馈组件中，电机与电机齿轮连接；电位计与电位计齿轮连接；电位计齿轮、电机齿轮分别与传动丝杆齿轮啮合；传动丝杆齿轮通过转接轴与滚珠丝杆连接，滚珠丝杆与滚珠滑块连接，滚珠滑块通过滑块固连支架与移动支架固定连接。同时，本发明专利技术提供一种上述机构运动过程中靶面倾斜量以及视轴跳动检测方法。

【技术实现步骤摘要】
一种动靶面调焦机构及其靶面倾斜量与视轴跳动检测方法
本专利技术涉及航空航天光电载荷调焦领域，具体涉及一种动靶面调焦机构及其靶面倾斜量与视轴跳动检测方法。
技术介绍
现有变焦摄像机、定焦摄像机的调焦方式多为镜头凸轮调焦、压电陶瓷式调焦和镜头直线电机调焦。凸轮调焦通过移动镜头中某个镜组来实现调焦，用于补偿由于物距温度等变化带来的离焦量，可实现连续调焦。其调焦方式采用凸轮驱动，驱动形式的运动组与主镜筒之间存在运动间隙，目前通过增加导轨轴承实现镜组的导向移动，从而减小运动间隙，但此种形式的结构件加工难度大，成本增加，不易于实现。此外，这种调焦方式会带来光轴的跳动，这种跳动尤其对长焦镜头更敏感。压电陶瓷式调焦方式的调焦行程有限，适用于离焦量很小的镜头。镜头直线电机调焦方式中，直线电机直接驱动移动镜组实现调焦，若选用单电机驱动，移动镜组会产生倾斜带来光轴偏移，且由于安装在镜头内部，很难进行调整优化；若选用双电机驱动，能有效限制镜组倾斜，但是电机同步控制较难，容易出现卡死现象，且直线电机步长要尽可能小，小于等于调焦要求的最小步长为最佳，这样会使得电机成本增加。
技术实现思路
为解决本专利技术
技术介绍
调焦方式存在的问题，本专利技术提供一种动靶面调焦机构及其视轴跳动检测方法。本专利技术的技术方案是：一种动靶面调焦机构，包括镜头转接支架、移动支架、导向组件、驱动与位置反馈组件；所述导向组件包括设置在镜头转接支架上的多组导向单元；所述导向单元包括导轨和导向块；所述导轨固定设置在镜头转接支架上，所述导向块安装在导轨上，并在导轨上移动，所述导向块与移动支架固定连接；所述驱动与位置反馈组件包括电机、电机齿轮、电位计、电位计齿轮、传动丝杆齿轮、转接轴、滚珠丝杆、滚珠滑块、驱动安装支架和滑块固连支架；所述电机与电机齿轮连接，用于驱动电机齿轮转动；所述电位计与电位计齿轮连接，用于测量电位计齿轮的转动量；所述电位计齿轮、电机齿轮分别与传动丝杆齿轮啮合；所述传动丝杆齿轮通过转接轴与滚珠丝杆连接，实现滚珠丝杆的转动，所述滚珠丝杆与滚珠滑块连接，实现滚珠滑块的移动，所述滚珠滑块通过滑块固连支架与移动支架固定连接，实现移动支架的移动。进一步地，所述电位计齿轮与传动丝杆齿轮采用双齿轮啮合方式传动，所述电位计齿轮包括均与传动丝杆齿轮啮合的第一电位计齿轮和第二电位计齿轮，所述第一电位计齿轮和第二电位计齿轮同轴安装，且第一电位计齿轮和第二电位计齿轮的轮齿在周向错位。进一步地，所述镜头转接支架上设置有限位螺钉，所述限位螺钉用于限定导向块的位移量，为调焦机构提供机械限位。进一步地，还包括前固定支架和后固定支架，所述转接轴通过设置在两端的角接触轴承安装在前固定支架、后固定支架上，所述前固定支架与后固定支架固定连接，所述后固定支架与驱动安装支架固定连接。进一步地，所述镜头转接支架上设置有多个安装座和多个压板，所述导轨穿过安装座的中心孔并通过两端的压板固定。进一步地，所述导向单元为三组，两组设置在镜头转接支架的上端，一组设置在镜头转接支架的侧面。进一步地，所述导向块和移动支架之间还设置有修切垫片。进一步地，所述导向块为铜块，所述导向块与移动支架之间设有0.1mm间隙。进一步地，所述移动支架上安装有电视组件，所述电视组件包括成像板、接口板、处理板、电机控制板和电视组件电路板安装框架。同时，本专利技术还提供一种上述动靶面调焦机构的靶面倾斜量检测方法，包括以下步骤：1)将动靶面调焦机构安装在升降台上，并在安装探测器靶面的位置设置平面反射镜，将动靶面调焦机构调至初始位置；2)将自准直经纬仪放置于平面反射镜前端，并调整自准直经纬仪的基座与大地水平面平行；3)将自准直经纬仪调节至自准直状态，调节动靶面调焦机构的位置，使自准直经纬仪能够观测到平面镜反射回的自准像，微调自准直经纬仪的俯仰角与方位角，使自准像与自准直经纬仪内部的十字分化线重合，记录此时自准直经纬仪的俯仰角θ与方位角σ；4)动靶面调焦机构向探测器靶面一侧移动一定距离，微调自准直经纬仪的俯仰角与方位角，使自准像与自准直经纬仪内部的十字分化线重合，记录动靶面调焦机构的移动量li、自准直经纬仪的俯仰角θi与方位角σi；5)重复步骤4)，直至动靶面调焦机构移动到极限位置，记录动靶面调焦机构的各移动量li、自准直经纬仪的俯仰角θi与方位角σi；6)将动靶面调焦机构恢复至初始位置，调节自准直经纬仪的俯仰角与方位角，使自准像与自准直经纬仪内部的十字分化线重合，记录此时自准直经纬仪的俯仰角θ与方位角σ；7)重复步骤4)、5)，将动靶面调焦机构向镜头方向移动，记录动靶面调焦机构的移动量mi、自准直经纬仪的俯仰角θi与方位角σi，由于调焦机构初始位置时，靶面的倾斜可以通过对像面进行调整，因此以初始位置状态为基准，通过计算Δθi＝θ-θi，Δσi＝σ-σi，即得到动靶面调焦机构的靶面倾斜量，Δθi为俯仰倾斜，Δσi为方位倾斜。此外，本专利技术还提供一种上述动靶面调焦机构的视轴跳动检测方法，包括以下步骤：1)将动靶面调焦机构安装在升降台上，并在安装探测器靶面的位置设置平面反射镜，将动靶面调焦机构调至初始位置；2)将自准直经纬仪放置于平面反射镜前端，并调整自准直经纬仪的基座与大地水平面平行；3)将自准直经纬仪调节至自准直状态，调节动靶面调焦机构的位置，使自准直经纬仪能够观测到平面镜反射回的自准像，微调自准直经纬仪的俯仰角与方位角，使自准像与自准直经纬仪内部的十字分化线重合，记录此时自准直经纬仪的俯仰角θ与方位角σ；4)动靶面调焦机构向探测器靶面一侧移动一定距离，微调自准直经纬仪的俯仰角与方位角，使自准像与自准直经纬仪内部的十字分化线重合，记录动靶面调焦机构的移动量li、自准直经纬仪的俯仰角θi与方位角σi；5)重复步骤4)，直至动靶面调焦机构移动到极限位置，记录动靶面调焦机构的各移动量li、自准直经纬仪的俯仰角θi与方位角σi；6)将动靶面调焦机构恢复至初始位置，调节自准直经纬仪的俯仰角与方位角，使自准像与自准直经纬仪内部的十字分化线重合，记录此时自准直经纬仪的俯仰角θ与方位角σ；7)重复步骤4)、5)，将动靶面调焦机构向镜头方向移动，记录动靶面调焦机构的移动量mi、自准直经纬仪的俯仰角θi与方位角σi；8)通过计算得出动靶面调焦机构向探测器靶面方向移动时的视轴晃动量N；Δh1＝L×sin(θ-θi)，Δh2＝L×sin(σ-σi)，则总视轴晃动量其中：Δh1为水平方向晃动长度大小；Δh2为垂直方向晃动长度大小；L为探测器靶面中心距离导轨支点的最大距离；N1为水平方向视轴晃动像元个数；N2为垂直方向视轴晃动像元个数；P为像元大小。本专利技术与现有技术相比，具有以下技术效果：1.本专利技术调焦机构结构简单，相比于调焦凸轮等零件，该结构形式加工成本较低，相比于压电陶瓷式调焦形式，调焦行程可以设计足够大；相比于直线调焦，该种结构形式操控简单，易于装调实现，装配测试简单，生产周期较短。2.本专利技术调焦机构易操作、控制简单、定位精度高，与镜头安装时，通过设计不同的安装接口(即镜头转接支架)，可以广泛应用于各类航空航天光电载荷中，且该调焦方式带来光轴的跳动小，调焦精度高。3.本专利技术将驱动与位置反馈组件进行模块化设计，对该模块的驱动载荷与控制精度进行标定，后期根据需求可以直接选本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种动靶面调焦机构，其特征在于：包括镜头转接支架(1)、移动支架(5)、导向组件(2)、驱动与位置反馈组件(3)；所述导向组件(2)包括设置在镜头转接支架(1)上的多组导向单元；所述导向单元包括导轨(22)和导向块(21)；所述导轨(22)固定设置在镜头转接支架(1)上，所述导向块(21)安装在导轨(22)上，并在导轨(22)上移动，所述导向块(21)与移动支架(5)固定连接；所述驱动与位置反馈组件(3)包括电机(301)、电机齿轮(312)、电位计(302)、电位计齿轮(313)、传动丝杆齿轮(311)、转接轴(308)、滚珠丝杆(306)、滚珠滑块(305)、驱动安装支架(310)和滑块固连支架(307)；所述电机(301)与电机齿轮(312)连接，用于驱动电机齿轮(312)转动；所述电位计(302)与电位计齿轮(313)连接，用于测量电位计齿轮(313)的转动量；所述电位计齿轮(313)、电机齿轮(312)分别与传动丝杆齿轮(311)啮合；所述传动丝杆齿轮(311)通过转接轴(308)与滚珠丝杆(306)连接，实现滚珠丝杆(306)的转动，所述滚珠丝杆(306)与滚珠滑块(305)连接，实现滚珠滑块(305)的移动，所述滚珠滑块(305)通过滑块固连支架(307)与移动支架(5)固定连接，实现移动支架(5)的移动。...

【技术特征摘要】
1.一种动靶面调焦机构，其特征在于：包括镜头转接支架(1)、移动支架(5)、导向组件(2)、驱动与位置反馈组件(3)；所述导向组件(2)包括设置在镜头转接支架(1)上的多组导向单元；所述导向单元包括导轨(22)和导向块(21)；所述导轨(22)固定设置在镜头转接支架(1)上，所述导向块(21)安装在导轨(22)上，并在导轨(22)上移动，所述导向块(21)与移动支架(5)固定连接；所述驱动与位置反馈组件(3)包括电机(301)、电机齿轮(312)、电位计(302)、电位计齿轮(313)、传动丝杆齿轮(311)、转接轴(308)、滚珠丝杆(306)、滚珠滑块(305)、驱动安装支架(310)和滑块固连支架(307)；所述电机(301)与电机齿轮(312)连接，用于驱动电机齿轮(312)转动；所述电位计(302)与电位计齿轮(313)连接，用于测量电位计齿轮(313)的转动量；所述电位计齿轮(313)、电机齿轮(312)分别与传动丝杆齿轮(311)啮合；所述传动丝杆齿轮(311)通过转接轴(308)与滚珠丝杆(306)连接，实现滚珠丝杆(306)的转动，所述滚珠丝杆(306)与滚珠滑块(305)连接，实现滚珠滑块(305)的移动，所述滚珠滑块(305)通过滑块固连支架(307)与移动支架(5)固定连接，实现移动支架(5)的移动。2.根据权利要求1所述的动靶面调焦机构，其特征在于：所述电位计齿轮(313)与传动丝杆齿轮(311)采用双齿轮啮合方式传动，所述电位计齿轮(313)包括均与传动丝杆齿轮(311)啮合的第一电位计齿轮(3131)和第二电位计齿轮(3132)，所述第一电位计齿轮(3131)和第二电位计齿轮(3132)同轴安装，且第一电位计齿轮(3131)和第二电位计齿轮(3132)的轮齿在周向错位。3.根据权利要求2所述的动靶面调焦机构，其特征在于：所述镜头转接支架(1)上设置有限位螺钉(23)，所述限位螺钉(23)用于限定导向块(21)的位移量，为调焦机构提供机械限位。4.根据权利要求1或2或3所述的动靶面调焦机构，其特征在于：驱动与位置反馈组件(3)还包括前固定支架(303)和后固定支架(309)，所述转接轴(308)通过设置在两端的角接触轴承(304)安装在前固定支架(303)、后固定支架(309)上，所述前固定支架(303)与后固定支架(309)固定连接，所述后固定支架(309)与驱动安装支架(310)固定连接。5.根据权利要求4所述的动靶面调焦机构，其特征在于：所述镜头转接支架(1)上设置有多个安装座(24)和多个压板(25)，所述导轨(22)穿过安装座(24)的中心孔并通过两端的压板(25)固定。6.根据权利要求5所述的动靶面调焦机构，其特征在于：所述导向单元为三组，两组设置在镜头转接支架(1)的上端，一组设置在镜头转接支架(1)的侧面。7.根据权利要求6所述的动靶面调焦机构，其特征在于：所述导向块(21)和移动支架(5)之间还设置有修切垫片(26)；所述导向块(21)为铜块，所述导向块(21)与移动支架(5)之间设有0.1mm间隙。8.根据权利要求7所述的动靶面调焦机构，其特征在于：所述移动支架(5)上安装有电视组件(4)，所述电视组件(4)包括成像板(41)、接口板(42)、处理板(4...

【专利技术属性】
技术研发人员：高波，马迎军，常三三，王华，张德瑞，张志，陈卫宁，杨磊，边河，张越，冯佳，彭建伟，宋晓东，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61