一种用于离轴非球面子镜拼接的五自由度调整平台制造技术

本发明专利技术公开了一种用于离轴非球面子镜拼接的五自由度调整平台，第一移动平台用于实现X、Y方向移动二自由度调整，第一移动平台的上方设置有第二移动平台，第二移动平台用于实现Z方向移动以及绕X、Y方向翻转运动三自由度调整，第二移动平台上设置有一块离轴非球面子镜，通过第一移动平台和第二移动平台实现离轴非球面子镜的五自由度位姿调整。本发明专利技术能够实时采集直线电机的运动位置信息，位置调整精度高、调整效率高，实现离轴非球面子镜位置姿态的微米级调整精度。的微米级调整精度。的微米级调整精度。

【技术实现步骤摘要】
一种用于离轴非球面子镜拼接的五自由度调整平台


[0001]本专利技术属于大型非球面反射元件制造
，具体涉及一种用于离轴非球面子镜拼接的五自由度调整平台。

技术介绍

[0002]太赫兹雷达已经成为了未来高精度、反隐身雷达的发展方向之一。太赫兹天线系统通常需要口径3m以上的非球面阵列，在我国中期发展计划中，采用口径的非球面作为太赫兹雷达的反射元件，在远期计划中，拟进一步将反射元件口径扩大至以上。
[0003]鉴于目前大口径非球面镜片的制造能力有限，目前，我国所自行生产的非球面镜最大口径为4.03m，精度为微米级。为了实现更大口径的非球面元件的制造，可采用以小拼大的思想，先制造口径较小的离轴非球面子镜(非球面镜的一部分)，通过将各个子镜拼接在一起的方式实现。
[0004]大口径非球面的拼接装配，目前依靠有经验的工程技术人员，通过试错的方式进行手动调整，不仅效率低，而且缺乏统一的装配标准，这也从效率和精度两方面同时制约了大口径反射元件的制造技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种用于离轴非球面子镜拼接的五自由度调整平台，能够实现微米级的运动调整精度，完成离轴非球面子镜的自动化拼接装配，实现更大口径的非球面元件的制造。
[0006]本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种用于离轴非球面子镜拼接的五自由度调整平台，包括第一移动平台，第一移动平台用于实现X、Y方向移动二自由度调整，第一移动平台的上方设置有第二移动平台，第二移动平台用于实现Z方向移动以及绕X、Y方向翻转运动三自由度调整，第二移动平台上设置有一块离轴非球面子镜，通过第一移动平台和第二移动平台实现离轴非球面子镜的五自由度位姿调整。
[0008]具体的，第一移动平台包括第一底座，第一底座的一侧通过第一挡板与第一直线电机连接，第一直线电机的输出端连接有第二底座，第二底座通过第三挡板与第二直线电机连接，第二直线电机的输出端连接第四挡板，第一直线电机和第二直线电机配合实现第四挡板在X、Y方向二自由度的精密直线运动。
[0009]进一步的，第一挡板竖直设置在第一底座的一侧，第一挡板与第一直线电机定子部分的一端连接，第一直线电机定子部分的另一端经第一直线电机动子部分与第二挡板的一侧连接；第二挡板另一侧连接有第二底座，第二底座上设置有第一光栅尺，第一底座上设置有第一读数头，第一底座与第一读数头之间设置有第一垫块。
[0010]更进一步的，第二底座上设置有第一导轨，第一导轨上设置有第一滑块，第一光栅尺设置在第一滑块上。
[0011]进一步的，第三挡板与第二直线电机定子部分的一端连接，第二直线电机定子部分的另一端经第二直线电机动子部分与第四挡板连接，第二直线电机动子部分推动第四挡板实现直线运动；第二底座上分别设置有第二读数头和第二光栅尺。
[0012]更进一步的，第二底座上靠近第二挡板的一侧设置有第二导轨，第二导轨上设置有第二滑块，第二光栅尺设置在第二滑块上，第二底座和第二读数头之间设置有第二垫块。
[0013]具体的，第二移动平台包括第一承载盘和第二承载盘，第一承载盘的下侧与第一移动平台的第四挡板连接，第一承载盘和第二承载盘之间竖直间隔设置有三个直线电机，能够实现X、Y方向翻转运动的自由度位姿调整，第二承载盘的上方与离轴非球面子镜连接，通过第二移动平台带动第二承载盘在Z方向以及绕X、Y方向翻转的三自由度精密调整。
[0014]进一步的，三个直线电机结构相同，包括第三直线电机、第四直线电机和第五直线电机，三个直线电机的两端与第一承载盘和第二承载盘之间均采用虎克铰连接。
[0015]更进一步的，第三直线电机包括第三直线电机定子部分，第三直线电机定子部分的一端依次通过第一连接板和一个虎克铰与第一承载盘连接；第三直线电机定子部分的另一端经第三直线电机动子部分与第四连接板的一侧连接，第四连接板的另一侧通过另一个虎克铰与第二承载盘连接；第一连接板上设置有第三读数头，第四连接板上设置有第三光栅尺，第三直线电机动子部分驱动第三光栅尺实现直线运动；并配合第三读数头、第三光栅尺实时读取位置信息。
[0016]再进一步的，第一连接板上设置有第二连接板，第三读数头设置在第二连接板上，第四连接板上设置有第三连接板，第三光栅尺设置在第三连接板上。
[0017]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：
[0018]本专利技术一种用于离轴非球面子镜拼接的五自由度调整平台，整个平台结构包括第一移动平台和第二移动平台，通过两个平台中直线电机的运动分别实现X、Y方向移动的二自由度调整和Z方向移动以及绕X、Y方向翻转运动的三自由度调整，从而实现离轴非球面子镜的五自由度位姿调整，另外，每个电机均配合光栅尺、读数头，实时采集直线电机运动位置，提高运动调整精度至微米级。
[0019]进一步的，第一移动平台中，在互相垂直的X、Y两个方向，分别设置第一直线电机和第二直线电机，第一底座作为第一移动平台的承载体，也是整个调整平台的承载体，并通过第一挡板、第二底座、第三挡板和第四挡板作为承接件，最终在第四挡板上实现X、Y方向的移动。
[0020]进一步的，第一直线电机定子部分通过第一挡板、第一底座、第一垫块承接，实现与第一读数头连接，第一直线电机动子部分通过第二挡板、第二底座、第一滑块承接，实现与第一光栅尺连接，第一底座上设置有第一导轨，则第一读数头与第一导轨相对固定，在第一导轨上设置有第一滑块，第一滑块与第一光栅尺连接，从而通过第一导轨与第一滑块之间的相对运动实现第一光栅尺与第一读数头的相对运动，实时采集运动位置信息。
[0021]进一步的，第二直线电机定子部分通过第三挡板、第二底座承接，实现与第二读数头连接，第二直线电机动子部分通过第四挡板、第二滑块承接，实现与第二光栅尺连接。第二底座上设置有第二导轨，则第二读数头与第二导轨相对固定，在第二导轨上设置有第二滑块，第二滑块与第二光栅尺连接，。
[0022]进一步的，第二移动平台中，在Z方向上分别设置三个结构相同直线电机，在直线
电机运动的同时配合虎克铰实现角度偏转，从而实现Z方向移动以及绕X、Y方向翻转运动的三自由度调整。
[0023]进一步的，为满足绕X、Y方向翻转运动的角度偏转需要，在三个直线电机的两端与第一承载盘和第二承载盘之间均采用虎克铰连接，从而实现在三个直线电机在运动过程中第二承载盘的翻转。
[0024]进一步的，第二移动平台中三个直线电机结构相同，当三个直线电机同时向Z方向移动的距离相等时，则可实现中第二承载盘沿Z方向的移动，当三个直线电机配合移动的距离不等时，则可实现第二承载盘绕X、Y方向的运动。
[0025]进一步的，第三读数头通过第二连接板、第一连接板与第三直线电机定子部分连接，第三读数头通过第三连接板、第四连接板与第三直线电机动子部分连接，从而通过第三直线电机定子部分与动子部分之间的相对运动实现第三光栅尺与第三读数头的相对运动，实时采集运动位置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于离轴非球面子镜拼接的五自由度调整平台，其特征在于，包括第一移动平台(1)，第一移动平台(1)用于实现X、Y方向移动二自由度调整，第一移动平台(1)的上方设置有第二移动平台(2)，第二移动平台(2)用于实现Z方向移动以及绕X、Y方向翻转运动三自由度调整，第二移动平台(2)上设置有一块离轴非球面子镜，通过第一移动平台(1)和第二移动平台(2)实现离轴非球面子镜的五自由度位姿调整。2.根据权利要求1所述的用于离轴非球面子镜拼接的五自由度调整平台，其特征在于，第一移动平台(1)包括第一底座(105)，第一底座(105)的一侧通过第一挡板(101)与第一直线电机连接，第一直线电机的输出端连接有第二底座(111)，第二底座(111)通过第三挡板(117)与第二直线电机连接，第二直线电机的输出端连接第四挡板(120)，第一直线电机和第二直线电机配合实现第四挡板(120)在X、Y方向二自由度的精密直线运动。3.根据权利要求2所述的用于离轴非球面子镜拼接的五自由度调整平台，其特征在于，第一挡板(101)竖直设置在第一底座(105)的一侧，第一挡板(101)与第一直线电机定子部分(102)的一端连接，第一直线电机定子部分(102)的另一端经第一直线电机动子部分(103)与第二挡板(104)的一侧连接；第二挡板(104)另一侧连接有第二底座(111)，第二底座(111)上设置有第一光栅尺(108)，第一底座(105)上设置有第一读数头(109)，第一底座(105)与第一读数头(109)之间设置有第一垫块(110)。4.根据权利要求3所述的用于离轴非球面子镜拼接的五自由度调整平台，其特征在于，第二底座(111)上设置有第一导轨(106)，第一导轨(106)上设置有第一滑块(107)，第一光栅尺(108)设置在第一滑块(107)上。5.根据权利要求2所述的用于离轴非球面子镜拼接的五自由度调整平台，其特征在于，第三挡板(117)与第二直线电机定子部分(118)的一端连接，第二直线电机定子部分(118)的另一端经第二直线电机动子部分(119)与第四挡板(120)连接，第二直线电机动子部分(119)推动第四挡板(120)实现直线运动；第二底座(111)上分别设置有第二读数头(113)和第二光栅尺(114)。6.根据权利要求5所述的用于离轴非球面子...

【专利技术属性】
技术研发人员：李兵，兰梦辉，魏翔，吴修远，
申请(专利权)人：西安交通大学苏州研究院，
类型：发明
国别省市：