一种大口径轻量化反射镜组件、装调检测组件及装调检测方法技术

为解决大口径轻量化反射镜装配过程中的稳定性问题，使装配后的轻量化反射镜具有高精度和高稳定性面形，本发明专利技术提出了一种大口径轻量化反射镜组件、装调检测组件及装调检测方法，本发明专利技术属于天文观测光电设备技术领域，所提供的技术方案不仅使装配后的轻量化航天反射镜组件具有高面形精度，同时具有装配过程简单，装配周期短，装配后稳定性好的特点。装配后稳定性好的特点。装配后稳定性好的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种大口径轻量化反射镜组件、装调检测组件及装调检测方法


[0001]本专利技术属于天文观测光电设备
，具体涉及一种大口径轻量化反射镜组件、装调检测组件及装调检测方法。

技术介绍

[0002]为避开地球大气对天文观测的影响，望远镜从地基发展到了空间。相比于地基望远镜，空间望远镜具有更广泛的可观测波段范围和更高的分辨率。
[0003]根据光学系统的衍射极限角分辨力的计算方法，进一步提高光学系统的成像质量需要有更大口径的光学反射镜，而空间反射镜口径的增大会给反射镜结构设计带来更大的难题。同时，由于空间反射镜在地面环境进行制造、装调和检测，而运行工作在微重力的空间环境中，这种天地环境的不一致性也给空间反射镜的设计提出了更高的要求。
[0004]大口径空间反射镜必须能够在各种复杂的环境下(包括变化的重力、温度、及发射过程中的振动影响等)使镜面具有高的面形精度，保证光学系统的成像质量；同时，反射镜也需要尽可能减轻结构的重量，降低发射过程的成本。
[0005]因此，合理设计空间反射镜轻量化结构，使反射镜具有轻质高刚度的特性，优化反射境的柔性支撑结构，使反射镜具有稳定可靠的支撑，能够在有效减轻空间反射镜重量的同时，提高反射镜镜面的面形精度和稳定性。
[0006]CN202010387133.4提供了一种题为“一种面形高稳定反射镜及其装配方法”的专利，该方法采用柔性连接节与中心支撑筒锥对锥的配合方式，同时利用多个柔性连接臂和环形底盘的结构来减少产生的温变应力；其中，该方法采用了六爪柔性结构设计，6个柔性连接臂沿圆周方向均匀设置在环形底盘外沿上。该专利虽然有效解决了反射镜装配调试困难，且反射镜的面型易产生变化的问题，但装配周期较长，装配过程相对复杂。
[0007]除上述方法外，现有的大口径轻量化反射镜装配过程中的稳定性均较差，装配后的轻量化反射镜精度较差、面形稳定性较低。

技术实现思路

[0008]为解决大口径轻量化反射镜装配过程中的稳定性问题，使装配后的轻量化反射镜具有高精度和高稳定性面形，本专利技术提出了一种大口径轻量化反射镜组件、装调检测组件及装调检测方法，本专利技术提供的技术方案不仅使装配后的轻量化航天反射镜组件具有高面形精度，同时具有装配过程简单，装配周期短，装配后稳定性好的特点。
[0009]本专利技术的具体技术解决方案如下：
[0010]该大口径轻量化反射镜组件，包括：反射镜，用于支撑反射镜的镜座以及镜室；所述反射镜嵌于镜座内，镜室与镜座呈同心圆结构；还包括至少3个双脚柔性支撑，柔性支撑均布于镜座外侧壁与镜室之间的间隙内，用于将镜座固定在镜室内；所述镜座外侧壁上设置有与双脚柔性支撑的脚数量相同的高精度安装平面，双脚柔性支撑的脚底均与高精度安
装平面接触。
[0011]进一步地，所述双脚柔性支撑包括底座、两个支撑腿和两个接触板；所述两个支撑腿一端设置于底座上，另一端分别连接一个接触板，两个支撑腿之间的夹角为θ为115
°
～150
°
；所述接触板的接触面与镜座外侧壁上的高精度安装平面贴合，底座与镜室接触；所述支撑腿包括三段，分别为底座连接段，中心段和接触板连接段，其中中心段与底座连接段和接触板连接段的连接处设置有柔性连接短节；所述柔性短节包括依次连接的第一柔性短节、第一短节、第二柔性短节、中心柔性短节、第三柔性短节、第二短节和第四柔性短节，其中第一柔性短节和第四柔性短节相同，第二柔性短节和第三柔性短节相同；第一柔性短节、第四柔性短节的宽度与中心柔性短节的宽度相同，第二柔性短节、第三柔性短节的厚度与中心柔性短节的厚度相同，第一柔性短节的宽度为第二柔性短节宽度的5倍及以上，第二柔性短节的厚度为第一柔性短节的厚度的5倍及以上；第一短节、第二短节的宽度和厚度与中心柔性短节相同；中心短节的长度为第一短节、第一柔性短节、第二柔性短节的2～3倍。其中，柔性连接短节的厚度为t1和t2，长度为l
f1
‑
l
f4
，中心段的厚度为w
f
，长度根据l
f
优化结果可变；其中双脚柔性支撑以周向均布六个为佳，安装过程中可以引入修切垫进行位置调整。
[0012]进一步地，所述镜座为平背圆柱形结构，所述镜座背部包括中心內圆，内圆外壁与镜座侧壁外圆之间设置有多个连续的三角形网格，且部分网格交点处设置有用于检测装卸用的内环支撑孔和外环支撑孔，内环支撑孔处于反射镜半径的0.25～0.35倍处，外环支撑孔处于反射镜半径的0.8
‑
0.85倍处；设t
i
为内圆壁厚,t
r
为三角形网格壁厚,r
l
为三角形网格内切圆直径，t
o
为镜座侧壁壁厚,t
h
为镜座侧壁高度，D为反射镜外圆直径，满足光学反射面厚度与r
l
之比≥1:10；t
h
＝1/10D，t
i
＝to＝2t
r
，tr≥2.5mm。一般情况下，内环支撑孔为三个，外环支撑孔为十二个。
[0013]进一步地，所述至少一个双脚柔性支撑的两脚之间的镜座外侧壁上还设置有防倾倒装置，所述防倾倒装置包括支撑杆，所述支撑杆端部设置有支撑面，支撑面靠近反射镜镜面一侧设置有软接触面板，支撑杆上还设置有用于调节距离的调节螺母。防倾倒装置不与反射镜接触，只在发生脱胶，反射镜倾倒时起防护作用。
[0014]进一步地，所述镜室为碳纤维镜室，镜室与双脚柔性支撑底座接触的位置对应处设置有用于提供高精度机械接口的金属嵌件，金属嵌件优选圆柱形殷钢嵌件。
[0015]一种大口径轻量化反射镜组件的装调检测组件，包括:
[0016]底座，设置在底座上的装调支撑架，和与装调支撑架连接的检测支撑架；
[0017]所述装调支撑架包括底板，底板两端设置有连接座，连接座上设置有法兰连接件；底板中心设置有定位器，用于对检测支撑架或镜室进行定位；
[0018]所述检测支撑架包括主框架，主框架两侧设置有与连接座上的法兰连接件相适配的连接法兰，主框架顶部设置有承重吊带，主框架背部设置有用于连接镜座背部的背框；
[0019]所述背框上设置有辅助重力卸载装置，辅助重力卸载装置包括与镜座支撑孔相适配的18
‑
球头，19
‑
杠杆和20
‑
重锤。
[0020]进一步地，所述辅助重力卸载装置为浮动反重力锤结构。该结构在反射镜精抛检测过程支撑镜体，能够有效减小反射镜中立变形。
[0021]一种大口径轻量化反射镜的装调检测方法，包括以下步骤：
[0022]1】将反射镜和镜座置于检测支撑架上进行面形检测，面形检测完成后拆除检测支
撑架并取下成反射镜和镜座；
[0023]2】将镜室安装至装调支撑架上，并使镜室对应的光轴竖直向上，然后进行将反射镜置于镜室位置对应处，确保反射镜与镜室间的尺寸要求；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大口径轻量化反射镜组件，包括反射镜和用于支撑反射镜的镜座以及镜室；其特征在于：所述反射镜嵌于镜座内，镜室与镜座呈同心圆结构；还包括至少3个双脚柔性支撑，柔性支撑均布于镜座外侧壁与镜室之间的间隙内，用于将镜座固定在镜室内；所述镜座外侧壁上设置有与双脚柔性支撑的脚数量相同的高精度安装平面，双脚柔性支撑的脚底均与高精度安装平面接触。2.根据权利要求1所述的大口径轻量化反射镜组件，其特征在于：所述双脚柔性支撑包括底座、两个支撑腿和两个接触板；所述两个支撑腿一端设置于底座上，另一端分别连接一个接触板，两个支撑腿之间的夹角为θ为115
°
～150
°
；所述接触板的接触面与镜座外侧壁上的高精度安装平面贴合，底座与镜室接触；所述支撑腿包括三段，分别为底座连接段，中间段和接触板连接段，其中中间段与底座连接段和接触板连接段的连接处设置有柔性连接短节；所述柔性短节包括依次连接的第一柔性短节、第一短节、第二柔性短节、中心柔性短节、第三柔性短节、第二短节和第四柔性短节，其中第一柔性短节和第四柔性短节相同，第二柔性短节和第三柔性短节相同；第一柔性短节、第四柔性短节的宽度与中心柔性短节的宽度相同，第二柔性短节、第三柔性短节的厚度与中心柔性短节的厚度相同，第一柔性短节的宽度为第二柔性短节宽度的5倍及以上，第二柔性短节的厚度为第一柔性短节的厚度的5倍及以上；第一短节、第二短节的宽度和厚度与中心柔性短节相同；中心短节的长度为第一短节、第一柔性短节、第二柔性短节的2～3倍。3.根据权利要求2所述的大口径轻量化反射镜组件，其特征在于：所述镜座为平背圆柱形结构，所述镜座背部包括中心內圆，内圆外壁与镜座侧壁外圆之间设置有多个连续的三角形网格，且部分网格交点处设置有用于检测装卸用的内环支撑孔和外环支撑孔，内环支撑孔处于反射镜半径的0.25～0.35倍处，外环支撑孔处于反射镜半径的0.8
‑
0.85倍处；设t
i
为内圆壁厚,t
r
为三角形网格壁厚,r
l
为三角形网格内切圆直径，t
o
为镜座侧壁壁厚,t
h
为镜座侧壁高度，D为反射镜外圆直径，满足光学反射面厚度与r
l
之比≥1:10；t
h
＝1/10D，t
i
＝to＝2t
r
，tr≥2.5mm。4.根据权利要求3所述的大口径轻量化反射镜组件，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：凤良杰，成鹏飞，樊学武，
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：