多维微振动模拟器制造技术

本发明专利技术提供一种多维微振动模拟器，包括对置的下平台组件和上平台组件，以及位于上平台组件和下平台组件之间的粗级调节单元和精级调节单元。其中，粗级调节单元包括均布于下平台组件的多个粗级驱动组件和连接粗级驱动组件与上平台组件的多个粗级支腿；精级调节单元包括均布于下平台组件的多个精级驱动组件和连接精级驱动组件与上平台组件的多个精级支腿。通过粗级驱动组件产生大的输出力，完成大量级和粗分辨率的控制；精级驱动组件产生小的输出力，完成更小分辨率的控制。因此本申请中通过采用两个Steward平台并联的形式和结合粗级驱动与精级驱动的方式，实现对同一个上平台的六个自由度的控制，可实现多维度实现大量程、高分辨率的微振动输出。高分辨率的微振动输出。高分辨率的微振动输出。

【技术实现步骤摘要】
多维微振动模拟器


[0001]本专利技术涉及航天
，尤其涉及一种多维微振动模拟器。

技术介绍

[0002]空间微振动具有幅值小、频带分布宽、形式复杂等特点，会影响超大型空间光学装备的指向稳定性和面型精度。超大型空间光学装备对微振动的要求非常高，因此必须在其关键技术攻关和方案设计阶段开展大量微振动试验工作，充分掌握微振动对大型空间光学装备成像质量影响的机理，进而研究相应的技术策略克服微振动对超大型空间光学装备成像质量的不利影响，提高观测精度。超大型空间光学装备对微振动环境适应性的研究需要有能模拟空间微振动环境的振源设备。
[0003]大型光学装备需要经历的微振动量级一般为1μg～100mg。目前国内已有的传统微振动模拟器都是基于Steward(六自由度并联机构)的结构形式，输出量级一般为0.1mg～100mg，不能满足超大型空间光学设备对振源量级的要求。受支腿输出力和分辨率的约束，常规的steward平台能实现大量级微振动的输出，但其分辨率较低，当要求更高的分辨率时，微振动的量级就会降低，难以同时实现大量级和高分辨率的微振动模拟。为此需要开展新型微振动模拟设备的研究，满足超大型光学装备在在轨微振动环境下的成像试验中对振源的需求。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提出一种多维微振动模拟器，所述多维振动模拟器既能实现大量级的微振动输出，又能实现高分辨率的微振动输出。
[0005]本申请提出一种多维微振动模拟器，包括：下平台组件；上平台组件，与所述下平台组件相对设置；粗级调节单元，所述粗级调节单元设置于所述下平台组件和所述上平台组件之间，并包括均布于所述下平台组件的多个粗级驱动组件和连接所述粗级驱动组件与所述上平台组件的多个粗级支腿；精级调节单元，所述精级调节单元设置于所述下平台组件和所述上平台组件之间，并包括均布于所述下平台组件的多个精级驱动组件和连接所述精级驱动组件与所述上平台组件的多个精级支腿；其中所述多维微振动模拟器通过所述粗级驱动组件实现大量级的微振输出和粗分辨率的控制，并通过所述精级驱动组件实现小量级微振输出和精分辨率的控制，采用粗精级组合驱动方式实现大量程、高分辨率的微振动扰动输出。
[0006]在本申请的一些实施例中，所述粗级调节单元包括三个粗级驱动组件和六个粗级支腿，各所述粗级驱动组件包括两个所述粗级驱动件，每个所述粗级支腿的两端分别连接所述上平台组件和对应的所述粗级驱动件；
[0007]所述精级调节单元包括三个精级驱动组件和六个精级支腿，每个所述精级驱动组件对应一个所述粗级驱动组件设置，且位于该所述粗级驱动组件朝向所述下平台组件中心的一侧，各所述精级驱动组件包括两个所述精级驱动件，每个所述精级支腿的两端分别连
接所述上平台组件和对应的所述精级驱动件。
[0008]在本申请的一些实施例中，所述粗级驱动件包括粗级驱动外壳、第一音圈电机、第一输出轴、粗级弹簧片、粗级弹簧内压环和粗级弹簧外压环；所述第一音圈电机设置于所述粗级驱动外壳内且与所述下平台组件同轴配合；所述第一输出轴贯穿设置于所述第一音圈电机的中心并联动于所述第一音圈电机，所述第一输出轴靠近所述上平台组件的一端连接所述粗级支腿，所述粗级弹簧片包括第一弹簧片、第二弹簧片和第三弹簧片，其均套设于所述第一输出轴；
[0009]其中，所述第一弹簧片和所述第二弹簧片设置在所述第一音圈电机远离所述下平台组件的一端，所述第三弹簧片设置在所述第一音圈电机靠近所述下平台组件的一端；所述第一弹簧片和所述第二弹簧片之间设置有所述粗级弹簧内压环和所述粗级弹簧外压环；所述粗级弹簧内压环包绕所述第一输出轴设置，所述粗级弹簧外压环绕设于所述粗级弹簧内压环的外周，并与所述粗级驱动外壳连接。
[0010]在本申请的一些实施例中，所述粗级驱动组件还包括第一加速传感器和光栅尺位移传感器；所述第一加速传感器安装在所述第一输出轴靠近所述下平台组件的一端，用于测量对应的所述粗级支腿的输出加速度；所述光栅尺位移传感器设置于所述粗级驱动外壳，用于测量驱动对应的所述粗级支腿的轴向位移并解算出所述上平台组件的六维位移，以用于所述多维微振动模拟器的闭环控制。
[0011]在本申请的一些实施例中，所述精级驱动组件包括精级驱动外壳、第二音圈电机、第二输出轴、精级弹簧片、精级弹簧外压环、动力输出连接件和固定端连接件；所述第二音圈电机设置于所述精级驱动外壳内与所述精级驱动外壳同轴配合；所述第二输出轴贯穿设置于所述第二音圈电机的中心并联动于所述第二音圈电机，所述第二输出轴靠近所述上平台组件的一端连接于所述动力输出连接件的一端，所述动力输出连接件的另一端与对应的所述精级支腿连接；所述精级弹簧片包括第四弹簧片和第五弹簧片，其分别设于所述第二输出轴的两端；
[0012]其中，所述第四弹簧片位于所述第二音圈电机靠近所述上平台组件的一端，所述第五弹簧片位于所述第二音圈电机靠近所述下平台组件的一端；所述精级弹簧外压环设置于所述精级驱动外壳上方，所述第四弹簧片位于所述精级弹簧外压环和所述精级驱动外壳之间；所述固定端连接件设置于所述精级驱动外壳下方，所述第五弹簧片位于所述精级驱动外壳和所述固定端连接件之间。
[0013]在本申请的一些实施例中，所述精级驱动组件还包括用于测量对应的所述精级支腿的第二加速传感器和用于指示所述第四弹簧片和第五弹簧片的零位状态的零位指针；所述第二加速传感器设置于所述第二输出轴周侧，所述零位指针的连接端连接于所述第二输出轴且其指针端部分穿出所述精级驱动外壳。
[0014]在本申请的一些实施例中，所述粗级支腿包括粗级支腿上连接件、粗级支腿下连接件、所述粗级支腿上连接件和所述粗级支腿下连接件之间连接的粗级支腿力传感器；所述粗级支腿上连接件通过粗级支腿上球铰与所述上平台组件连接，所述粗级支腿下连接件通过粗级支腿下球铰与所述第一输出轴连接；
[0015]所述精级支腿包括精级支腿上连接件、精级支腿下连接件、所述精级支腿上连接件和所述精级支腿下连接件之间连接的精级支腿力传感器；所述精级支腿上连接件通过精
级支腿上球铰与所述上平台组件连接，所述精级支腿下连接件通过精级支腿下球铰与所述第二输出轴连接。
[0016]在本申请的一些实施例中，所述上平台组件包括三个粗级上支撑座和六个精级上支撑座；三个所述粗级上支撑座与三组所述粗级驱动组件一一对应，每个所述粗级上支撑座与一组所述粗级驱动组件上连接的两个所述粗级支腿连接；六个所述精级上支撑座与六个所述精级驱动组件一一对应，每个所述精级上支撑座与一个所述精级驱动组件上连接的所述精级支腿连接。
[0017]在本申请的一些实施例中，还包括三个重力卸载器，三个所述重力卸载器分别绕所述下平台组件的中心轴方向均布于所述下平台组件上，每个所述重力卸载器位于两组所述粗级驱动组件之间。
[0018]在本申请的一些实施例中，所述重力卸载器包括L形架、龙门架、锁紧件、调节螺钉、卸载弹簧、轴承和下支撑座；
[0019]其中，所述调节螺钉设置于所述龙门架的顶部且其下端位于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多维微振动模拟器，其特征在于，包括：下平台组件；上平台组件，与所述下平台组件相对设置；粗级调节单元，所述粗级调节单元设置于所述下平台组件和所述上平台组件之间，并包括均布于所述下平台组件的多个粗级驱动组件和连接所述粗级驱动组件与所述上平台组件的多个粗级支腿；精级调节单元，所述精级调节单元设置于所述下平台组件和所述上平台组件之间，并包括均布于所述下平台组件的多个精级驱动组件和连接所述精级驱动组件与所述上平台组件的多个精级支腿；其中所述多维微振动模拟器通过所述粗级驱动组件实现大量级的微振输出和粗分辨率的控制，并通过所述精级驱动组件实现小量级微振输出和精分辨率的控制，采用粗精级组合驱动方式实现大量程、高分辨率的微振动扰动输出。2.根据权利要求1所述的多维微振动模拟器，其特征在于，所述粗级调节单元包括三个粗级驱动组件和六个粗级支腿，各所述粗级驱动组件包括两个所述粗级驱动件，每个所述粗级支腿的两端分别连接所述上平台组件和对应的所述粗级驱动件；所述精级调节单元包括三个精级驱动组件和六个精级支腿，每个所述精级驱动组件对应一个所述粗级驱动组件设置，且位于该所述粗级驱动组件朝向所述下平台组件中心的一侧，各所述精级驱动组件包括两个所述精级驱动件，每个所述精级支腿的两端分别连接所述上平台组件和对应的所述精级驱动件。3.根据权利要求2所述的多维微振动模拟器，其特征在于，所述粗级驱动件包括粗级驱动外壳、第一音圈电机、第一输出轴、粗级弹簧片、粗级弹簧内压环和粗级弹簧外压环；所述第一音圈电机设置于所述粗级驱动外壳内且与所述下平台组件同轴配合；所述第一输出轴贯穿设置于所述第一音圈电机的中心并联动于所述第一音圈电机，所述第一输出轴靠近所述上平台组件的一端连接所述粗级支腿，所述粗级弹簧片包括第一弹簧片、第二弹簧片和第三弹簧片，其均套设于所述第一输出轴；其中，所述第一弹簧片和所述第二弹簧片设置在所述第一音圈电机远离所述下平台组件的一端，所述第三弹簧片设置在所述第一音圈电机靠近所述下平台组件的一端；所述第一弹簧片和所述第二弹簧片之间设置有所述粗级弹簧内压环和所述粗级弹簧外压环；所述粗级弹簧内压环包绕所述第一输出轴设置，所述粗级弹簧外压环绕设于所述粗级弹簧内压环的外周，并与所述粗级驱动外壳连接。4.根据权利要求3所述的多维微振动模拟器，其特征在于，所述粗级驱动组件还包括第一加速传感器和光栅尺位移传感器；所述第一加速传感器安装在所述第一输出轴靠近所述下平台组件的一端，用于测量对应的所述粗级支腿的输出加速度；所述光栅尺位移传感器设置于所述粗级驱动外壳，用于测量驱动对应的所述粗级支腿的轴向位移并解算出所述上平台组件的六维位移，以用于所述多维微振动模拟器的闭环控制。5.根据权利要求4所述的多维微振动模拟器，其特征在于，所述精级驱动组件包括精级驱动外壳、第二音圈电机、第二输出轴、精级弹簧片、精级弹簧外压环、动力输出连接件和固定端连接件；所述第二音圈电机设置于所述精级驱动外壳内与所述精级驱动外壳同轴配合；所述第二输出轴贯穿设置于所述第二音圈电机的中心并联动于所述第二音圈电机，所
述第二输出轴靠近所述上平台组件的一端连接于所述动力输出连接件的一端，所述动力输出连接件的另一端与对应的所述精级支腿连接；所述精级...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺帅，朱赫，徐振邦，秦超，王晓明，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：