用于大焦面CCD拼接的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于大焦面CCD拼接的装置及方法，包括台式安装框架、成像基板框架(6)、吊台(5)、前后工位平移定位机构与CCD导向升降安装拉杆联动机构；所述的成像基板框架(6)安装于台式安装框架的上部安装框架(11)内，成像基板(60)安装于成像基板框架(6)内；所述的前后工位平移定位机构的固定部件固定于上部安装框架(11)左右两侧，所述的吊台(5)设于成像基板(60)上方，通过CCD导向升降安装拉杆联动机构将四片电荷耦合器件CCD(17)2×2阵列拼接安装于成像基板(60)上，实现了多片CCD到同一块基板上的安装，并有效的控制了定位精度和平行度，可有效减少静电损伤。

Device and method of CCD splicing for large focal plane

【技术实现步骤摘要】
用于大焦面CCD拼接的装置及方法
本专利技术涉及一种机械结构与光电传感器定位安装
，适用于传感器的高精度安装与拆卸，尤其涉及一种用于大焦面CCD拼接的装置及方法。
技术介绍
随着地球表面观测、测绘以及天文观测在大视场高分辨率方向上的需求日益增加，其对图像传感器大小和精度提出了很高的要求。由于工艺的限制，目前单片电荷耦合器件(ChargeCoupledDevice，CCD)可容纳的像元数量最大是10K×10K，像元大小9um。随着CCD的尺寸不断增加，CCD的高昂造价，极低成品率以及高额维护成本成为其本身发展的限制因素。国际上为了突破单片CCD像元的限制，普遍采用CCD拼接的方式扩大成像焦面，比较典型是现役的GAIA卫星(欧洲空间局)以及在建的大口径全天巡视望远镜(LSST，美国)。国内也在开展小规模CCD焦面拼接相机的技术验证，为大幅度提升研制大尺寸高精度拼接相机的能力打好坚实的基础。如图1所示，单片CCD的具体的结构，单片CCD背面的两个安装螺纹孔171和三个安装柱172。CCD拼接技术主要分为光学拼接和机械式拼接。光学拼接是利用分光元件将全视场分为若干子视场，再通过图像拼接技术将各子视场单片线阵或面阵CCD图像拼接获得全视场图像，但该拼接方式所造成的像差和渐晕效应极大的影响了成像质量。机械式拼接则是将多片CCD以机械的方式直线拼接或者交错式拼接组成像面，这也是GAIA和LSST所采用的拼接方式。机械式拼接的关键在于提高像平面的平面度以及减小相邻CCD之间的缝隙，这使得操作者需要将单片裸片CCD从供应商提供的封装中拆卸下来，安装到成像基板上进行装调。考虑到静电放电、油渍、灰尘、水渍等影响因素，整个过程中操作者应该避免对CCD的直接接触，同时要考虑间接操作的防护。现有的探测器拆装装置基本都是采用工具夹持探测器到安装位置安装的方式，这种根据探测器外形设计的夹持工具在裸片图像探测器上是难以实现的，其定位精度、效率和可靠性也十分受限，只适用于低精度低要求的探测器安装。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于大焦面CCD拼接的装置及方法，采用了自下而上的安装方式，在所有CCD安装完成之前，CCD的成像面始终朝下，可以有效避免CCD成像面在操作过程受到污染和损伤；实现了多片CCD到同一块基板上的安装，并有效的控制了定位精度和平行度，具有较高的可重复操作性；整个操作过程中对CCD的操作都是通过安装拉杆间接作用，整个操作平台接地，可有效减少静电损伤。此外，在该操作平台上设计了阻尼和联动装置，在操作过程中，其可以协助实现CCD与柔性电路板FPC(FlexiblePrintedCircuit)的联动、限速与悬停，增加了整个过程的可控性。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种用于大焦面CCD拼接的装置，用于将四片电荷耦合器件CCD172×2阵列拼接安装于成像基板60上，包括台式安装框架、成像基板框架6、吊台5、前后工位平移定位机构与CCD导向升降安装拉杆联动机构；所述的成像基板框架6安装于台式安装框架的上部安装框架11内，成像基板60安装于成像基板框架6内；成像基板60开有四组与CCD17两个安装螺纹孔171对应的安装通孔601；所述的前后工位平移定位机构的固定部件固定于上部安装框架11左右两侧，吊台5安装于所述的前后工位平移定位机构的移动部件上，在前后两个工位间移动；所述的吊台5设于成像基板60上方，CCD导向升降安装拉杆联动机构的两个导向升降拉杆2由上方向下依次穿过吊台5上竖直方向的导向孔与成像基板60上的腰形孔602，下端可拆卸连接柔性电路板FPC连接器14，FPC连接器14连接FPC15，FPC15连接设于台式安装框架的载物平台18上的CCD17；至少一个导升降拉杆2与吊台5的导向孔间设有锁紧阻尼器4；CCD导向升降安装拉杆联动机构的两个CCD安装拉杆3由上方向下依次穿过吊台5上竖直方向的导向孔与安装通孔601，下端通过螺纹与两个安装螺纹孔171可拆卸连接；至少一个CCD安装拉杆3与吊台5的导向孔间设有锁紧阻尼器4。所述的CCD导向升降安装拉杆联动机构有两组，分别沿左右方向设于两工位上；或者，所述的CCD导向升降安装拉杆联动机构有一组，在左右方向的两工位间左右换位。所述的CCD导向升降安装拉杆联动机构还包括两块联动块1，两块联动块1上下设置，导向升降拉杆2由上向下依次穿过两块联动块1，再穿过吊台5上的导向孔；CCD安装拉杆3由上向下穿过下方的联动块1，再穿过吊台5上的导向孔。所述的锁紧阻尼器4包括压筒41，轴环42，四氟乙烯垫圈43，橡胶圈44与底座圆筒45；所述的底座圆筒45固定于吊台5上的导向孔的上开口处与导向孔同心，底座圆筒45内由上方的内孔中依次安装橡胶圈44，四氟乙烯垫圈43与轴环42，压筒41内壁设有内螺纹，下端依次穿过轴环42、四氟乙烯垫圈43与橡胶圈44后与底座圆筒45筒壁设有的外螺纹连接，旋转压筒41锁紧或松开CCD导向升降安装拉杆联动机构的导向升降拉杆2或CCD安装拉杆3。前后工位平移定位机构包括作为移动部件的滑块9、作为固定部件的导轨10，还包括左右两块横向定位块7与两块定位条12，所述的两块定位条12分别安装于上部安装框架11左右两侧，两块横向定位块7左右对称的安装于滑块9上，滑块9上安装吊台5；横向定位块7延伸定位部设于定位条12的前后两端的锁紧定位柱121间，实现前后两个工位间的定位锁紧。所述的成像基板框架6前后各通过两个平衡定位装置8安装于台式安装框架的上部安装框架11内；所述的平衡定位装置8包括直角压条81、平衡悬臂82与圆头定位销83；直角压条81的竖直边下端固定于上部安装框架11上方，横边内端连接平衡悬臂82，平衡悬臂82下端设有圆头定位销83；所述的圆头定位销83与成像基板60的平衡定位孔603配合定位。所述的成像基板框架6包括手拧螺栓61、侧边框架62、聚四氟乙烯槽垫63与保护背板64；四块侧边框架62通过手拧螺栓61连接组合方形框架，四块聚四氟乙烯槽垫63分别安装于侧边框架62内则承托成像基板60；保护背板64设于方形框架下面。一种用于大焦面CCD拼接的方法，基于上述的装置，包括：步骤一、CCD与成像基板安装步骤11、将CCD导向升降安装拉杆联动机构的两根导向升降拉杆2与两根CCD安装拉杆3联动拉升至吊台5的最高位置；通过锁紧阻尼器4实现CCD导向升降安装拉杆联动机构悬停；步骤12、将带有成像基板60的成像基板框架6固定到上部安装框架11上；步骤13、采用CCD加持工具将带有保护套的CCD17正面朝下放置在载物平台18上；步骤14、解除CCD安装拉杆3的锁紧阻尼器4，调节吊台5前后的横向位置，缓缓放下CCD安装拉杆3，使其穿过成像基板60安装位置的安装通孔601至CCD17背面安装螺纹孔171位置；前后工位平移定位机构锁紧吊台5；步骤15、解除CCD导向升降安装拉杆联动机构的联动，将两根本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于大焦面CCD拼接的装置，用于将四片电荷耦合器件CCD(17)2×2阵列拼接安装于成像基板(60)上，其特征在于：包括台式安装框架、成像基板框架(6)、吊台(5)、前后工位平移定位机构与CCD导向升降安装拉杆联动机构；/n所述的成像基板框架(6)安装于台式安装框架的上部安装框架(11)内，成像基板(60)安装于成像基板框架(6)内；成像基板(60)开有四组与CCD(17)两个安装螺纹孔(171)对应的安装通孔(601)；/n所述的前后工位平移定位机构的固定部件固定于上部安装框架(11)左右两侧，吊台(5)安装于所述的前后工位平移定位机构的移动部件上，在前后两个工位间移动；/n所述的吊台(5)设于成像基板(60)上方，CCD导向升降安装拉杆联动机构的两个导向升降拉杆(2)由上方向下依次穿过吊台(5)上竖直方向的导向孔与成像基板(60)上的腰形孔(602)，下端可拆卸连接柔性电路板FPC连接器(14)，FPC连接器(14)连接FPC(15)，FPC(15)连接设于台式安装框架的载物平台(18)上的CCD(17)；至少一个导升降拉杆(2)与吊台(5)的导向孔间设有锁紧阻尼器(4)；/nCCD导向升降安装拉杆联动机构的两个CCD安装拉杆(3)由上方向下依次穿过吊台(5)上竖直方向的导向孔与安装通孔(601)，下端通过螺纹与两个安装螺纹孔(171)可拆卸连接；至少一个CCD安装拉杆(3)与吊台(5)的导向孔间设有锁紧阻尼器(4)。/n...

【技术特征摘要】
1.一种用于大焦面CCD拼接的装置，用于将四片电荷耦合器件CCD(17)2×2阵列拼接安装于成像基板(60)上，其特征在于：包括台式安装框架、成像基板框架(6)、吊台(5)、前后工位平移定位机构与CCD导向升降安装拉杆联动机构；
所述的成像基板框架(6)安装于台式安装框架的上部安装框架(11)内，成像基板(60)安装于成像基板框架(6)内；成像基板(60)开有四组与CCD(17)两个安装螺纹孔(171)对应的安装通孔(601)；
所述的前后工位平移定位机构的固定部件固定于上部安装框架(11)左右两侧，吊台(5)安装于所述的前后工位平移定位机构的移动部件上，在前后两个工位间移动；
所述的吊台(5)设于成像基板(60)上方，CCD导向升降安装拉杆联动机构的两个导向升降拉杆(2)由上方向下依次穿过吊台(5)上竖直方向的导向孔与成像基板(60)上的腰形孔(602)，下端可拆卸连接柔性电路板FPC连接器(14)，FPC连接器(14)连接FPC(15)，FPC(15)连接设于台式安装框架的载物平台(18)上的CCD(17)；至少一个导升降拉杆(2)与吊台(5)的导向孔间设有锁紧阻尼器(4)；
CCD导向升降安装拉杆联动机构的两个CCD安装拉杆(3)由上方向下依次穿过吊台(5)上竖直方向的导向孔与安装通孔(601)，下端通过螺纹与两个安装螺纹孔(171)可拆卸连接；至少一个CCD安装拉杆(3)与吊台(5)的导向孔间设有锁紧阻尼器(4)。


2.根据权利要求1所述的用于大焦面CCD拼接的装置，其特征在于，所述的CCD导向升降安装拉杆联动机构有两组，分别沿左右方向设于两工位上；或者，所述的CCD导向升降安装拉杆联动机构有一组，在左右方向的两工位间左右换位。


3.根据权利要求2所述的用于大焦面CCD拼接的装置，其特征在于，所述的CCD导向升降安装拉杆联动机构还包括两块联动块(1)，两块联动块(1)上下设置，导向升降拉杆(2)由上向下依次穿过两块联动块(1)，再穿过吊台(5)上的导向孔；CCD安装拉杆(3)由上向下穿过下方的联动块(1)，再穿过吊台(5)上的导向孔。


4.根据权利要求1、2或3所述的用于大焦面CCD拼接的装置，其特征在于，所述的锁紧阻尼器(4)包括压筒(41)，轴环(42)，四氟乙烯垫圈(43)，橡胶圈(44)与底座圆筒(45)；
所述的底座圆筒(45)固定于吊台(5)上的导向孔的上开口处与导向孔同心，底座圆筒(45)内由上方的内孔中依次安装橡胶圈(44)、四氟乙烯垫圈(43)与轴环(42)，压筒(41)内壁设有内螺纹，下端依次穿过轴环(42)、四氟乙烯垫圈(43)与橡胶圈(44)后与底座圆筒(45)筒壁设有的外螺纹连接，旋转压筒(41)锁紧或松开CCD导向升降安装拉杆联动机构的导向升降拉杆(2)或CCD安装拉杆(3)。


5.根据权利要求1、2或3所述的用于大焦面CCD拼接的装置，其特征在于，前后工位平移定位机构包括作为移动部件的滑块(9)、作为固定部件的导轨(10)，还包括左右两块横向定位块(7)与两块定位条(12)，所述的两块定位条(12)分别安装于上部安装框架(11)左右两侧，两块横向定位块(7)左右对称的安装于滑块(9)上，滑块(9)上安装吊台(5)；横向定位块(7)延伸定位部设于定位条(12)的前后两端的锁紧定位柱(121)间，实现前后两个工位间的定位锁紧。


6.根据权利要求1、2或3所述的用于大焦面CCD拼接的装置，其特征在于，所述的成像基板框架(6)前后各通过两个平衡定位装置(8)安装于台式安装框架的上部安装框架(11)内；
所述的平衡定位装置(8)包括直角压条(81)、平衡悬臂(82)与圆头定位销(83)；直角压条(81)的竖直边下端固定于上部安装框架(11)上方，横边内端连接平衡悬臂(82)，平衡悬臂(82)下端设有圆头定位销(83)；
所述的圆头定位销(83)与成像基板(60)的平衡定位孔(...

【专利技术属性】
技术研发人员：王坚，陈杰，张军，陈金挺，张鸿飞，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34