【技术实现步骤摘要】
一种通用型气动自定心重力卸载装置
[0001]本专利技术涉及一种光学加工检测领域的重力卸载技术，特别是涉及大口径反射镜在抛光阶段面形精度检测时的重力卸载装置。
技术介绍
[0002]空间大口径反射主镜在地面受重力、应力等因素的影响，易形成镜面的非制造变形误差，从而引起球差，彗差，象散等像差，这些误差会使反射镜镜面偏离光学系统的设计和加工要求，直接影响空间相机的成像效果。为保持反射镜地面检测精度和空间使用环境下的光学精度具有一致性，实现对加工质量的有效评价，需对空间大口径反射主镜的重力卸载技术进行研究。
[0003]在地面加工、检测和装调过程中，空间大口径反射主镜通常处在光轴水平和光轴竖直两种状态下，所对应的重力卸载也分为轴向支撑和径向支撑两大类，分别用于承担空间大口径反射主镜在光轴垂直和水平时的重力作用，根据支撑能否主动调节支撑力的大小，可将支撑分为被动支撑与主动支撑。被动支撑的支撑点分布静定易算，其支撑力分布只能服从一些简单定律，没有调整余地。而主动支撑的支撑力可以调节，但支撑单元结构复杂。在以往设计中，为了实现高精度卸载，多选用主动形式，且卸载机构要根据反射镜的几何参数和结构特性进行定制化设计，适用范围窄，不具备通用性，而且研制费用昂贵。所以亟需研制一款高精度通用型的重力卸载装置，节约成本，缩短型号研制周期。
技术实现思路
[0004]本专利技术的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种满足4m口径以内的反射镜光轴竖直检测需求的、卸载力精确可控的通用型气动自定心重力卸载装置。>[0005]本专利技术的技术解决方案是：一种通用型气动自定心重力卸载装置，包括底板、衬板、N个气缸、M个支撑柱、3个导向柱、3个位移传感器、3个升降电机和供气控制柜，N>1，M>1；气缸、支撑柱、导向柱、位移传感器和升降电机都安装到底板上，支撑柱位于底板与衬板之间，用于支撑衬板，反射镜放置在衬板上，升降电机的顶部设计有接触盘，升降电机穿过衬板上的通孔通过接触盘与反射镜的背面接触，气缸进行气路归集后与供气控制柜相连，供气控制柜对各气路进行供气，用于卸载反射镜重力；位移传感器用来测量反射镜脱离衬板所升起的具体高度；
[0006]3个导向柱均匀分布在底板的边缘圆周上，约束衬板的位置，使得衬板与底板同轴；
[0007]3个升降电机在底板另一圆周上均匀分布，放置反射镜时，通过调整三个升降电机的高度，调节反射镜的姿态使得反射镜的轴心和底板的轴心重合，保证反射镜与底板之间的同轴性，使反射镜在本装置上快速、精确定心。
[0008]进一步的，所述气缸、支撑柱、导向柱、位移传感器和升降电机通过螺接方式安装到底板上。
[0009]进一步的，所述气缸的数量与反射镜卸载时所需要的支撑点个数一致，气缸的位置和支撑点位置一一对应，通过理论仿真计算确定出反射镜卸载所需要的支撑点个数和每个支撑点所对应的支撑力，方法为：
[0010]S1、建立反射镜仿真分析模型，并在整个反射镜支撑筋处选取支撑点的位置，在支撑点固支作用下，通过仿真软件Hypermesh计算出反射镜在1g重力下的镜面卸载变形和卸载力，将仿真结果中镜面各节点的坐标数据和变形数据导出并转换成MetroPro软件的标准面形文件，MetroPro软件输出具体卸载面形精度值。
[0011]S2、当卸载面形精度不满足设计需求时，改变卸载支撑点的位置和数量，重复步骤S1的过程，直到选取的卸载支撑点能满足卸载面形精度设计需求后，进入步骤S3；
[0012]S3、当卸载面形精度满足设计需求时，根据每个支撑点卸载力的大小对气缸进行气路归集，从卸载力的最小值开始，以1N为气路归集的分隔区间，将全部支撑点归集成不同气路，之后将归集气路后的各卸载力数值施加在反射镜模型的各气路中进行卸载力复核计算，评估卸载面形精度是否满足要求；
[0013]S4、若步骤3的卸载面形精度不满足要求，以0.5N为气路归集的分隔区间将全部支撑点归集成不同气路，重新进行气路归集，进行卸载力复核计算，评估卸载面形精度是否满足要求；若仍不满足卸载面形精度要求，重新选取卸载支撑点的位置和数量，利用仿真软件得到卸载力和卸载面形精度值，重复步骤S2～步骤S4，直至卸载面形精度满足要求，确定出卸载支撑点和对应的卸载力。
[0014]进一步的，所述气路归集的方法为：将同一个气路中的气缸依次串联在一起；所有气缸归集成H个气路，分别连接到供气控制柜，由供气控制柜对各气路进行供气，同一个气路中的气缸提供的卸载支撑力均为本气路所有卸载支撑力的算术平均值，H>1。
[0015]进一步的，所述同一个气路中的气缸通过气管和T型三通阀依次串联在一起，气路连接都采用快插快拔的方式：每个气缸通过气管与每个T型三通阀的中间阀口相连，每个T型三通阀的左阀口通过气管与左邻三通阀的右阀口相连，每个T型三通阀的右阀口通过气管与右邻三通阀的左阀口相连，实现气缸之间的串联；在形成回路时，需要增加一个T型三通阀连接到供气控制柜：增加的T型三通阀中间阀口通过气管连接到供气控制柜，左阀口连接到左邻三通阀的右阀口上，右阀口连接到右邻三通阀的左阀口上。
[0016]进一步的，所述衬板上加工有对应气缸、导向柱、位移传感器和升降电机位置的通孔；面形测试时气缸的上端穿过衬板2的通孔接触反射镜背面，支撑反射镜脱离衬板实现重力卸载。
[0017]进一步的，所述衬板的正面贴有胶垫，衬板背面是平面，衬板正面根据所支撑的反射镜设计成相同的形状，保证衬板与反射镜背面紧密贴合。
[0018]进一步的，所述衬板在放置时，衬板上与导向柱相配合的三个通孔和三个导向柱一一嵌合，保证衬板和底板之间的同轴性。
[0019]利用本专利技术所述的重力卸载装置，一种实现反射镜快速、高精度定心的方法，所述反射镜的背部为开放式时，包括如下步骤：
[0020]S1、反射镜的背部有安装孔位，选择同一圆周上相隔120
°
的3个孔位装上嵌套，嵌套的位置与升降电机在底板安装的位置一一对应，3个嵌套位于圆周内接正三角形的顶点，实现3点自动定心；确定出的反射镜圆心与底板的圆心重合，进而反射镜与底板的中心轴线
重合，保证反射镜和底板的同轴性；
[0021]S2、升高升降电机，使升降电机上的接触盘与反射镜背面的嵌套贴合，再缓缓降落升降电机，使反射镜落在衬板上。
[0022]利用本专利技术所述的重力卸载装置，一种实现反射镜快速、高精度定心的方法，当反射镜的背部为封闭式时，包括如下步骤：
[0023]S1、运用激光跟踪仪配合二维调整平台来调整：将所述重力卸载装置整体放在二维调整平台上，在激光跟踪仪的照射面范围内，反射镜的圆柱面上间隔粘有P个靶球座，底板的圆柱面上间隔粘有Q个靶球座，靶球座上有靶球，P<10，Q>10；
[0024]S2、在反射镜吊装的状态下，运用激光跟踪仪分别测试反射镜和底板的中心轴线，调整二维平台来调整重力卸载装置的位置，使反射镜和底本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种通用型气动自定心重力卸载装置，其特征在于：包括底板(1)、衬板(2)、N个气缸(3)、M个支撑柱(4)、3个导向柱(5)、3个位移传感器(6)、3个升降电机(7)和供气控制柜，N>1，M>1；气缸(3)、支撑柱(4)、导向柱(5)、位移传感器(6)和升降电机(7)都安装到底板(1)上，支撑柱(4)位于底板(1)与衬板(2)之间，用于支撑衬板(2)，反射镜放置在衬板(2)上，升降电机(7)的顶部设计有接触盘，升降电机(7)穿过衬板(2)上的通孔通过接触盘与反射镜的背面接触，气缸(3)进行气路归集后与供气控制柜相连，供气控制柜对各气路进行供气，用于卸载反射镜重力；位移传感器(6)用来测量反射镜脱离衬板所升起的具体高度；3个导向柱(5)均匀分布在底板(1)的边缘圆周上，约束衬板(2)的位置，使得衬板(2)与底板(1)同轴；3个升降电机(7)在底板(1)另一圆周上均匀分布，放置反射镜时，通过调整三个升降电机(7)的高度，调节反射镜的姿态使得反射镜的轴心和底板(1)的轴心重合，保证反射镜与底板(1)之间的同轴性，使反射镜在本装置上快速、精确定心。2.根据权利要求1所述的一种通用型气动自定心重力卸载装置，其特征在于：所述气缸(3)、支撑柱(4)、导向柱(5)、位移传感器(6)和升降电机(7)通过螺接方式安装到底板(1)上。3.根据权利要求1所述的一种通用型气动自定心重力卸载装置，其特征在于：所述气缸(3)的数量与反射镜卸载时所需要的支撑点个数一致，气缸(3)的位置和支撑点位置一一对应，通过理论仿真计算确定出反射镜卸载所需要的支撑点个数和每个支撑点所对应的支撑力，方法为：S1、建立反射镜仿真分析模型，并在整个反射镜支撑筋处选取支撑点的位置，在支撑点固支作用下，通过仿真软件Hypermesh计算出反射镜在1g重力下的镜面卸载变形和卸载力，将仿真结果中镜面各节点的坐标数据和变形数据导出并转换成MetroPro软件的标准面形文件，由MetroPro软件输出具体卸载面形精度值；S2、当卸载面形精度不满足设计需求时，改变卸载支撑点的位置和数量，重复步骤S1的过程，直到选取的卸载支撑点能满足卸载面形精度设计需求后，进入步骤S3；S3、当卸载面形精度满足设计需求时，根据每个支撑点卸载力的大小对气缸(3)进行气路归集，从卸载力的最小值开始，以1N为气路归集的分隔区间，将全部支撑点归集成不同气路，之后将归集气路后的各卸载力数值施加在反射镜模型的各气路中进行卸载力复核计算，评估卸载面形精度是否满足要求；S4、若步骤3的卸载面形精度不满足要求，以0.5N为气路归集的分隔区间将全部支撑点归集成不同气路，重新进行气路归集，进行卸载力复核计算，评估卸载面形精度是否满足要求；若仍不满足卸载面形精度要求，重新选取卸载支撑点的位置和数量，利用仿真软件得到卸载力和卸载面形精度值，重复步骤S2～步骤S4，直至卸载面形精度满足要求，确定出卸载支撑点和对应的卸载力。4.根据权利要求3所述的一种通用型气动自定心重力卸载装置，其特征在于：所述气路归集的方法为：将同一个气路中的气缸(3)依次串联在一起；所有气缸(3)归集成H个气路，分...
【专利技术属性】
技术研发人员：于秋跃，王小勇，栗梦娟，徐领娣，郭文，王国燕，孟晓辉，王兆明，周于鸣，郝言慧，李春林，
申请(专利权)人：北京空间机电研究所，
类型：发明
国别省市：
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