一种机电集成的阵列式滤光机构制造技术

一种机电集成的阵列式滤光机构，包括多谱段阵列排布的滤光片组件、多组阵列排布的直线电机组件、到位传感器、主体结构框架和通光口光阑等部分；主体结构框架为中间镂空的立方体框架结构；直线电机组件位于主体结构框架的内部，集成安装在主体结构框架第一侧面，作为切换动作的执行机构；主体结构框架的第二侧面安插有辅助导轨，第二侧面与第一侧面平行；滤光片组件安装在直线电机组件和辅助导轨之间，沿辅助导轨和直线电机导轨提供的限位运动空间直线移动；主体结构框架的第三侧面和第四侧面安装到位传感器，用于检测各谱段滤光片组件的零位和光路位的到位信息；主体结构框架的背面安装有通光口光阑，其上设有通光口和挡光面板，用于限制通光口径，减少杂散光。

【技术实现步骤摘要】
一种机电集成的阵列式滤光机构
本专利技术涉及一种机电集成的阵列式滤光机构，属于空间遥感器

技术介绍
滤光机构是一种安装在多光谱遥感相机中的关键组件，其作用是通过切换机构对进入光路中的光线进行过滤，让特定的谱段光线透过滤光片，而其他谱段光线则被截止，最终实现多个谱段分时成像，从而获取被观测目标的细分光谱信息。随着航天应用领域发展和天文观测研究的深入，光学遥感卫星的应用场景多样化，空间光学遥感相机的口径越来越大，同时对光学通道和光学谱段细分提出更高的要求，滤光片的谱段数量越来越多。目前，空间光学遥感器的多谱段滤光机构常选用转盘式滤光切换机构(专利CN19100847A、CN108957673A等)，其结构特点是所有滤光片共同安装在转盘框架上、沿周圈分布，驱动电机及传动单元配合使转盘转动，从而将指定谱段滤光片切入光路中，实现滤光切换功能。随着遥感相机光学口径增大和光学谱段数量增加(单个光学通道细分位6-10个谱段)，转盘式滤光机构的尺寸越来较大；过大的滤光圆盘薄壁结构导致重量过大、组件刚度变差、抗扰动能力差等一系列缺点，最终会影响遥感相机的整体性能。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种机电集成的阵列式滤光机构，解决现有转盘式滤光切换机构光谱细分不足(一般≤5件滤光片)、滤光转盘薄壁结构振动响应差、空间利用率低、抗扰动能力差等问题。本专利技术设计提供了一种机电集成的直线运动式滤光片切换机构，区别于传统的转轮机构将所有谱段滤光片安装至同一个转轮中，本专利技术设计的各谱段滤光片单独装框，沿光轴方向阵列排布，各谱段滤光片切换功能相互独立，允许同时将多个滤光片同时切换至光路中。具有结构紧凑、光谱数量不限、阵列化可拓展等多项优点，适应未来新一代多谱段航天遥感器的应用需求，解决了目前航天遥感器多光谱观测的短板。本专利技术的技术解决方案是：一种机电集成的阵列式滤光机构，包括多谱段阵列排布的滤光片组件、多组阵列排布的直线电机组件、到位传感器、主体结构框架和通光口光阑等部分；主体结构框架为中间镂空的立方体框架结构；直线电机组件位于主体结构框架的内部，集成安装在主体结构框架第一侧面，作为切换动作的执行机构；主体结构框架的第二侧面安插有辅助导轨，第二侧面与第一侧面平行；滤光片组件安装在直线电机组件和辅助导轨之间，沿辅助导轨和直线电机导轨提供的限位运动空间直线移动；主体结构框架的第三侧面和第四侧面安装到位传感器，用于检测各谱段滤光片组件的零位和光路位的到位信息；主体结构框架的背面安装有通光口光阑，其上设有通光口和挡光面板，用于限制通光口径，减少杂散光。进一步地，所述滤光机构的有效光学负载为滤光片，为平板玻璃或塑料片形状；每组滤光片具有不同的光学透射谱段，多组滤光片实现不同光学谱段细分功能。进一步地，所述滤光机构为直线运动机构，滤光片组件沿直线运动，实现滤光片切换功能。进一步地，所述滤光机构的直线电机组件包括直线电机和电机导轨；直线电机用于为滤光片组件切换运动提供驱动力，所述电机导轨用于与辅助导轨配合，为滤光片组件提供运动导向。进一步地，所述滤光机构的直线电机包括绕组线圈和磁钢片；绕组线圈作为直线电机定子，集成在有齿槽的电机导轨上；磁钢片作为直线电机动子，集成在滤光片组件的安装框上。进一步地，所述滤光机构的直线电机为动磁式结构，绕组线圈固定，磁钢运动；直线电机加电时，磁钢片带动滤光片组件直线运动；电机断电时，利用磁钢片齿槽吸力特性保持滤光片组件位置。进一步地，所述滤光机构的直线电机的绕组线圈和磁钢片选用不同参数的极槽配合，可实现不同的直线运动步距和电机驱动性能；极槽配合参数确定后，直线电机可延伸任意长度，实现对不同光学尺寸的滤光片的适应。进一步地，所述滤光机构的直线电机选用单拍、双拍或单双拍的驱动控制方式，实现不同的电机驱动性能。进一步地，所述滤光机构的滤光片组件包括安装框、滤光片、压板、磁钢片和支撑滚珠；安装框和压板固定滤光片；磁钢片镶嵌在滤光片框上，与直线电机配合驱动；支撑滚珠镶嵌在滤光片框上，与电机导轨、辅助导轨配合导向运动。进一步地，所述滤光机构的滤光片组件和直线电机组件一一对应配合，根据光学系统的谱段数量需求设置所需套数；直线电机厚度与滤光片阵列间距相同。进一步地，所述到位传感器为电磁式到位传感器、光电式到位传感器或霍尔式到位传感器，用于检测各谱段滤光片组件的零位和光路位的位置遥测信息；将传感器信号接入电机驱动控制反馈回路，实现闭环驱动控制功能，提高机构的运动定位精度。进一步地，多套滤光片组件沿着光轴方向阵列排布，彼此切换运动相互独立。进一步地，所述滤光片为圆形、矩形或多边形。进一步地，将单组滤光片切入光路时，实现单谱段滤光功能；将多组滤光片组件同时切入光路，利用各滤光片组件的透射谱段差分组合，实现比滤光片数量更多的光谱细分。本专利技术与现有技术相比的优点在于：1、本专利技术具所述滤光机构有良好的滤光效果，滤光片数量不受限制，滤光方式灵活多样，可使用多件滤光片自由组合，实现差分滤光等功能。2、本专利技术所述滤光机构的尺寸紧凑、结构精巧、稳定性高，充分利用航天遥感器空间。3、模块化设计，对滤光片的尺寸及数量都有良好的适应性和扩展性，可以满足多光谱遥感器的日益增长的光谱细分需求。附图说明图1一种机电集成的阵列式滤光机构的整体结构轴测图图2一种机电集成的阵列式滤光机构的整体结构爆炸图图3一种机电集成的阵列式滤光机构的单层结构示意图附图标识：1、直线电机；2、滤光片组件；3、主体结构框架；4、通光口光阑；5、到位传感器；6、直线电机定子绕组；7、直线电机动子磁钢片；8、滤光片；9、安装框；10、直线电机导轨；11、辅助导轨；12、支撑滚珠具体实施方式为了更好的理解上述技术方案，下面通过附图以及具体实施例对本申请技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。以下结合说明书附图对本申请实施例所提供的一种机电集成的阵列式滤光机构做进一步详细的说明，具体实现方式可以包括(如图1所示)：如图1和图2所示，一种机电集成的阵列式滤光机构包含了多组阵列的直线电机1、多组阵列的滤光片组件2、主体结构框架3、通光口光阑4和到位传感器5。所述滤光机构为多层阵列化结构样式，单层结构如图3所示，主要包括直线电机定子绕组6、直线电机动子磁钢片7、滤光片8、安装框9、直线电机导轨10、辅助导轨11、支撑滚珠12。单层结构采用集成化设计，直线电机动子磁钢片7和滤光片8共同嵌入安装框9中，直线电机与滤光片一一对应。本专利技术所述滤光机构采用直线电机直驱、无传动环节，直线电机驱动特定滤光片直线运动，实现切换滤光功能。在本申请实施例提供的技术方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机电集成的阵列式滤光机构，其特征在于：包括多谱段阵列排布的滤光片组件、多组阵列排布的直线电机组件、到位传感器、主体结构框架和通光口光阑等部分；/n主体结构框架为中间镂空的立方体框架结构；/n直线电机组件位于主体结构框架的内部，集成安装在主体结构框架第一侧面，作为切换动作的执行机构；/n主体结构框架的第二侧面安插有辅助导轨，第二侧面与第一侧面平行；/n滤光片组件安装在直线电机组件和辅助导轨之间，沿辅助导轨和直线电机导轨提供的限位运动空间直线移动；/n主体结构框架的第三侧面和第四侧面安装到位传感器，用于检测各谱段滤光片组件的零位和光路位的到位信息；/n主体结构框架的背面安装有通光口光阑，其上设有通光口和挡光面板，用于限制通光口径，减少杂散光。/n

【技术特征摘要】
1.一种机电集成的阵列式滤光机构，其特征在于：包括多谱段阵列排布的滤光片组件、多组阵列排布的直线电机组件、到位传感器、主体结构框架和通光口光阑等部分；
主体结构框架为中间镂空的立方体框架结构；
直线电机组件位于主体结构框架的内部，集成安装在主体结构框架第一侧面，作为切换动作的执行机构；
主体结构框架的第二侧面安插有辅助导轨，第二侧面与第一侧面平行；
滤光片组件安装在直线电机组件和辅助导轨之间，沿辅助导轨和直线电机导轨提供的限位运动空间直线移动；
主体结构框架的第三侧面和第四侧面安装到位传感器，用于检测各谱段滤光片组件的零位和光路位的到位信息；
主体结构框架的背面安装有通光口光阑，其上设有通光口和挡光面板，用于限制通光口径，减少杂散光。


2.根据权利要求1所述的一种机电集成的阵列式滤光机构，其特征在于：所述滤光机构的有效光学负载为滤光片，为平板玻璃或塑料片形状；每组滤光片具有不同的光学透射谱段，多组滤光片实现不同光学谱段细分功能。


3.根据权利要求1所述的一种机电集成的阵列式滤光机构，其特征在于：所述滤光机构为直线运动机构，滤光片组件沿直线运动，实现滤光片切换功能。


4.根据权利要求1所述的一种机电集成的阵列式滤光机构，其特征在于：所述滤光机构的直线电机组件包括直线电机和电机导轨；直线电机用于为滤光片组件切换运动提供驱动力，所述电机导轨用于与辅助导轨配合，为滤光片组件提供运动导向。


5.根据权利要求1所述的一种机电集成的阵列式滤光机构，其特征在于：所述滤光机构的直线电机包括绕组线圈和磁钢片；绕组线圈作为直线电机定子，集成在有齿槽的电机导轨上；磁钢片作为直线电机动子，集成在滤光片组件的安装框上。


6.根据权利要求1所述的一种机电集成的阵列式滤光机构，其特征在于：所述滤光机构的直线电机为动磁式结构，绕组线圈固定，磁钢运动；直线电机加电时，磁钢片带动滤光片组件直线运动；电机断电时，利用磁钢片齿槽吸力特性保持...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾涛，罗世魁，陈祥，刘慧，练敏隆，权亮，周吉，常伟，高超，迟冬南，张一凡，赵亨，张迪，张超，
申请(专利权)人：北京空间机电研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11