專(zhuān)利名稱(chēng)：一種航天相機(jī)異形棱鏡無(wú)應(yīng)力固定安裝結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于航天光學(xué)遙感器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種應(yīng)用于航天光學(xué)相機(jī) 用棱鏡系統(tǒng)安裝固定。
背景技術(shù)：
隨著航天光學(xué)相機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，光學(xué)遙感器分辨率越來(lái)越高光學(xué)視場(chǎng) 越來(lái)越大以及多光譜相機(jī)的需求日益增加，使得光學(xué)棱鏡在航天相機(jī)中大量使 用。其中一方面應(yīng)用為了滿(mǎn)足相機(jī)更大光學(xué)視場(chǎng)。由于成像器件的尺寸在規(guī)模 上有所限制，因此大量采用多器件經(jīng)過(guò)光學(xué)拼接而成來(lái)滿(mǎn)足相機(jī)對(duì)光學(xué)視場(chǎng)的 要求。另外一方面應(yīng)用于多光譜相機(jī)，采用棱鏡分光系統(tǒng)來(lái)滿(mǎn)足多光譜輸出的 要求。隨著相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)性能指標(biāo)的提高，對(duì)光學(xué)棱鏡的安裝固定也提出更高 的要求，不僅要滿(mǎn)足相機(jī)結(jié)構(gòu)功能而且要滿(mǎn)足光學(xué)性能的要求。
目前通常用的棱鏡框架采用分體拼裝或半封閉結(jié)構(gòu)。分體拼裝結(jié)構(gòu)零件數(shù) 量多，拼裝精度差而且結(jié)構(gòu)剛度差，加工成本高，且裝配時(shí)間周期長(zhǎng)。半封閉 結(jié)構(gòu)對(duì)機(jī)械加工要求高，不能采用高精度高效率的線(xiàn)切割等加工工藝。而且在 零件精加工階段加工應(yīng)力大并且長(zhǎng)期得不到有效釋放，使得零件在安裝過(guò)程中
甚至航天相機(jī)在軌工作過(guò)程中零件本身仍然有結(jié)構(gòu)變形，使整個(gè)裝配處于一種 有應(yīng)力狀態(tài)，棱鏡的光學(xué)性能4艮難得到保證，尤其是對(duì)高分辨率相機(jī)更是難以 保證。
另外，原有的常規(guī)設(shè)計(jì)往往為了避免結(jié)構(gòu)變形影響光學(xué)棱鏡光學(xué)性能，采 用結(jié)構(gòu)膠來(lái)定位光學(xué)棱鏡的位置精度,同時(shí)配合硅橡膠消除結(jié)構(gòu)與棱鏡間間隙。
這種設(shè)計(jì)很難在應(yīng)力與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定上取得平衡:要定位精度高就需要更多結(jié)構(gòu)膠， 而結(jié)構(gòu)膠本身固化應(yīng)力很大，足以影響棱鏡的光學(xué)性能；如果結(jié)構(gòu)膠使用量小， 定位精度就差，需用更多的硅橡膠輔助固定，也會(huì)增加光學(xué)棱鏡的應(yīng)力，對(duì)高精度光學(xué)棱鏡固定很難實(shí)現(xiàn)。而且在裝配工藝中需要多次匹配、反復(fù)摸索，導(dǎo) 致工作時(shí)間更長(zhǎng)，成本更大。當(dāng)棱鏡為不規(guī)則形狀時(shí)，以上問(wèn)題更加突出。
目前，國(guó)內(nèi)外有很多相機(jī)都采用了棱鏡系統(tǒng)，如何克服以上兩種結(jié)構(gòu)的缺 陷，尚未見(jiàn)用于航天光學(xué)相機(jī)的設(shè)計(jì)相關(guān)報(bào)道和運(yùn)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種保證棱鏡的定位精度、安 裝方便的航天相機(jī)異形棱鏡無(wú)應(yīng)力固定安裝結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是 一種航天相機(jī)異形棱鏡無(wú)應(yīng)力固定安裝結(jié)構(gòu)， 包括左擋塊、異形棱鏡框架、異形光學(xué)棱鏡和右擋塊；異形光學(xué)棱鏡安裝在異 形棱鏡框架中，異形棱鏡框架形狀與異形光學(xué)棱鏡適配，異形光學(xué)棱鏡頂部和 底部與異形棱鏡框架接觸部位安裝有塞片；左擋塊、右擋塊分別擋在異形棱鏡 框架兩側(cè)，并與異形光學(xué)棱鏡保持間隙；異形棱鏡框架、左擋塊和右擋塊經(jīng)過(guò) 去應(yīng)力熱處理；左擋塊、右擋塊上開(kāi)有臺(tái)階狀的擋塊注膠孔。
所述異形棱鏡框架上開(kāi)有框架注膠孔。
所述塞片材料為橡膠墊、或聚四氟乙烯、或聚酰亞胺。
所述 塞片的厚度為1 ~ 3mm。
所述擋塊注膠孔在左擋塊、右擋塊上均勻分布。
所述擋塊注膠孔的數(shù)量在左擋塊、右擋塊上分別為3 ~ 10個(gè)。
所述擋塊注膠孔在擋塊內(nèi)側(cè)處的直徑為5~ 15mm。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是
1 、由于本發(fā)明采用了整體開(kāi)敞性結(jié)構(gòu)，在加工中可以采用精密線(xiàn)切割方式， 同時(shí)對(duì)框架結(jié)構(gòu)采用去應(yīng)力處理，因此在保證零件加工精度的^出上，使異形 棱鏡框架的應(yīng)力最小，避免了結(jié)構(gòu)變形影響光學(xué)棱鏡光學(xué)性能。
2、由于本發(fā)明在異形光學(xué)棱鏡頂部和底部與異形棱鏡框架接觸部位分別安 裝彈性塞片，而且通過(guò)對(duì)塞片材料及厚度的選擇，使異形光學(xué)棱鏡與異形棱鏡 框架在緊密接觸的基礎(chǔ)上，不會(huì)對(duì)光學(xué)棱鏡產(chǎn)生任何附加應(yīng)力，既保護(hù)了光學(xué)棱鏡免受損傷又保證了光學(xué)的結(jié)構(gòu)定位精度。
3、另外，由于本發(fā)明在擋塊和異形棱鏡框架上開(kāi)有注M^孔，可以在異形光 學(xué)棱鏡與異形棱鏡框架裝配后，再注入硅橡膠，起到輔助定位作用，并緩沖、 吸收力學(xué)環(huán)境下過(guò)載對(duì)光學(xué)棱鏡的機(jī)械能量。


圖1為本發(fā)明的裝配示意圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)裝配后的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
如圖1所示，本發(fā)明的一種航天相機(jī)異形棱鏡無(wú)應(yīng)力固定安裝結(jié)構(gòu)，包括 左擋塊1，異形棱鏡框架2，異形光學(xué)棱鏡3和右擋塊5;異形光學(xué)棱鏡3安裝 在異形棱鏡框架2中；左擋塊1和右擋塊5分別擋在異形棱鏡框架2的兩側(cè)， 并與異形光學(xué)棱鏡3保持一定間隙；異形光學(xué)棱鏡3的頂部和底部與異形棱鏡 框架2接觸部位安裝有塞片4;左擋塊1和右擋塊5上開(kāi)有臺(tái)階狀的擋塊注膠 孔6。
本實(shí)施例中的異形光學(xué)棱鏡3包括膠接在一起的三塊梯形分光棱鏡，三塊 棱鏡的長(zhǎng)度相同，第一塊的側(cè)面積最大，其余兩塊面積較小，面積最大的一塊 下側(cè)面放在異形棱鏡框架2的底面上，作為棱鏡光線(xiàn)的入射面；側(cè)面積較小的 第二塊棱鏡的下側(cè)面膠接在第一塊棱4I:的上側(cè)面，用于分出出射光；另一塊側(cè) 面積較小的第三塊棱鏡的底面膠接在第二塊棱鏡的上側(cè)面。
異形棱鏡框架2的內(nèi)部形狀與異形光學(xué)棱鏡3適配。
異形棱4竟框架2、左擋塊1和右擋塊5均經(jīng)過(guò)去應(yīng)力熱處理。在加工中， 異形棱鏡框架2、左擋塊1和右擋塊5采用精密線(xiàn)切割方式，可以在保證零件 加工精度的基礎(chǔ)上，使異形棱鏡框架的應(yīng)力最小，避免了結(jié)構(gòu)變形影響光學(xué)棱 鏡光學(xué)性能。
本實(shí)施例中塞片4的材料為聚四氟乙烯，厚度2mm;在左擋塊1和右擋塊5上分別均勻分布7個(gè)擋塊注膠孔6，其在擋塊內(nèi)側(cè)處的孔直徑為10mm。
如圖2所示，異形棱鏡框架2上開(kāi)有框架注膠孔7，框架注膠孔7開(kāi)在異 形棱鏡框架2的三個(gè)交匯面處，每個(gè)交匯面處三個(gè)，數(shù)量共9個(gè)。
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)裝配安裝過(guò)程為首先將異形光學(xué)棱鏡3從異形棱鏡框架2 的一端推入到中間位置；然后將兩個(gè)塞片4分別從異形棱鏡框架2的兩端塞入 與異形光學(xué)棱鏡3的頂部間隙內(nèi)，使異形光學(xué)棱鏡3與異形棱鏡框架2在上下 方向沒(méi)有間隙；同樣把兩個(gè)塞片4分別從異形棱鏡框架2的兩端塞入與異形光 學(xué)棱鏡3的底部間隙內(nèi)，使得異形光學(xué)棱鏡3與異形棱鏡框架2在前后方向上 沒(méi)有間隙；把左擋塊1安裝在異形棱鏡框架2的左端，右擋塊5安裝在異形棱 鏡框架2的右端，并分別用固定螺釘固定；最后分別通過(guò)各個(gè)擋塊注膠孔6和 框架注膠孔7注入適量的硅橡膠，等硅橡膠完全固化并通過(guò)應(yīng)力檢查后，完成 整個(gè)異形光學(xué)棱鏡的無(wú)應(yīng)力固定安裝。
本發(fā)明的航天相機(jī)異形光學(xué)棱鏡無(wú)應(yīng)力固定安裝結(jié)構(gòu)已經(jīng)成功用于環(huán)境一 號(hào)的四臺(tái)多光譜相機(jī)，最終既滿(mǎn)足了航天光學(xué)相機(jī)力學(xué)環(huán)境的要求，又滿(mǎn)足了 航天相機(jī)對(duì)光學(xué)棱鏡的光學(xué)性能的要求，保證環(huán)境一號(hào)衛(wèi)星圖像的高清晰度和 高分辨率，并將推廣運(yùn)用在其他衛(wèi)星的光學(xué)相機(jī)安裝。
本實(shí)施例僅是對(duì)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選說(shuō)明，在本發(fā)明的構(gòu)思原理下，對(duì)各部 件形狀、機(jī)構(gòu)等的替換和改變均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種航天相機(jī)異形棱鏡無(wú)應(yīng)力固定安裝結(jié)構(gòu)，其特征在于包括左擋塊(1)，異形棱鏡框架(2)，異形光學(xué)棱鏡(3)和右擋塊(5)；異形光學(xué)棱鏡(3)安裝在異形棱鏡框架(2)中，異形棱鏡框架(2)形狀與異形光學(xué)棱鏡(3)適配；左擋塊(1)和右擋塊(5)分別擋在異形棱鏡框架(2)的兩側(cè)，并與異形光學(xué)棱鏡(3)保持間隙；異形棱鏡框架(2)、左擋塊(1)和右擋塊(5)經(jīng)過(guò)去應(yīng)力熱處理；異形光學(xué)棱鏡(3)的頂部和底部與異形棱鏡框架(2)接觸部位安裝有塞片(4)；左擋塊(1)和右擋塊(5)上開(kāi)有臺(tái)階狀的擋塊注膠孔(6)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1的一種航天相機(jī)異形棱鏡無(wú)應(yīng)力固定安裝結(jié)構(gòu)，其特征 在于所述異形棱鏡框架(2)上開(kāi)有框架注膠孔(7)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1的一種航天相機(jī)異形棱鏡無(wú)應(yīng)力固定安裝結(jié)構(gòu)，其特征 在于所述塞片(4)的材料為^i膠墊、或聚四氟乙烯、或聚酰亞胺。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1的一種航天相機(jī)異形棱鏡無(wú)應(yīng)力固定安裝結(jié)構(gòu)，其特征 在于所述塞片(4)的厚度為1-3mm。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1的一種航天相機(jī)異形棱鏡無(wú)應(yīng)力固定安裝結(jié)構(gòu)，其特征 在于所述擋塊注膠孔(6)在左擋塊(1 )和右擋塊(5)上均勻分布。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1的一種航天相機(jī)異形棱鏡無(wú)應(yīng)力固定安裝結(jié)構(gòu)，其特征 在于所述擋塊注膠孔(6)在左擋塊、右擋塊上分別為3~10個(gè)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1的一種航天相機(jī)異形棱鏡無(wú)應(yīng)力固定安裝結(jié)構(gòu)，其特征 在于所述擋塊注膠孔(6)在擋塊內(nèi)側(cè)處的直徑為5~15mm。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種航天相機(jī)異形棱鏡無(wú)應(yīng)力固定安裝結(jié)構(gòu)，包括左擋塊(1)，異形棱鏡框架(2)，異形光學(xué)棱鏡(3)和右擋塊(5)；異形光學(xué)棱鏡(3)安裝在異形棱鏡框架(2)中，左擋塊(1)和右擋塊(5)分別擋在異形棱鏡框架(2)的兩側(cè)；異形棱鏡框架(2)、左擋塊(1)和右擋塊(5)經(jīng)過(guò)去應(yīng)力熱處理；異形光學(xué)棱鏡(3)的頂部和底部與異形棱鏡框架(2)接觸部位安裝有塞片(4)；左擋塊(1)和右擋塊(5)上開(kāi)有擋塊注膠孔(6)。由于本發(fā)明采用整體開(kāi)敞性結(jié)構(gòu)，在加工中可以采用精密線(xiàn)切割方式，同時(shí)對(duì)框架結(jié)構(gòu)采用去應(yīng)力處理，保證加工精度的基礎(chǔ)上，使異形棱鏡框架的應(yīng)力最小，避免了結(jié)構(gòu)變形影響棱鏡光學(xué)性能。
文檔編號(hào)G02B7/18GK101430415SQ20081023952
公開(kāi)日2009年5月13日 申請(qǐng)日期2008年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月12日
發(fā)明者伏瑞敏, 張建國(guó), 悅 郭, 雷文平, 穎 黃 申請(qǐng)人:北京空間機(jī)電研究所