本發(fā)明屬于大口徑自適應光學成像探測領(lǐng)域，具體涉及一種大口徑反射鏡的側(cè)支撐襯墊精密調(diào)節(jié)定位裝置。

背景技術(shù)：

大口徑望遠鏡的成像取決于系統(tǒng)的衍射極限和觀測環(huán)境的視寧度，衍射極限取決于望遠鏡系統(tǒng)各反射鏡、透射鏡組的鏡面面形。而支撐結(jié)構(gòu)的位置精度對望遠鏡反射鏡的鏡面面形具有很大的影響，因此必須對決定支撐點位置的支撐墊進行精密、可重復的定位。圓形反射鏡各處曲率相同，支撐墊定位到準確的位置即可，而橢圓反射鏡的不同支撐點曲率不同，支撐襯墊定位不僅需要確定其位置，還需保證支撐方向，因此需要在定位過程中調(diào)節(jié)更多的自由度。

目前，國內(nèi)外的支撐襯墊的定位方法主要有兩種，第一種是通過激光跟蹤儀或其他位置測量設備對支撐襯墊的位置進行測量，并通過精密位移平臺實現(xiàn)閉環(huán)的調(diào)整，調(diào)整至支撐襯墊達到理想位置，調(diào)整精度取決于位移平臺和位置測量精度；第二種方法是采用掩模版，襯墊的位置通過精密數(shù)控加工的掩模板確定，這種方法具有很好的重復定位精度，但受機床尺寸限制對于大口徑反射鏡加工掩模板十分困難、造價昂貴，且不具備通用性。

兩種方法相比，第一種方法成本更低，且具有更好的通用性和應用價值，在大口徑望遠鏡底支撐襯墊的調(diào)整定位中已有廣泛應用。由于底支撐安裝在反射鏡底面，支撐襯墊可視為平面內(nèi)點特征，因此支撐點只需在平面內(nèi)進行兩維的調(diào)整定位，并只需測量內(nèi)點的二維坐標值，調(diào)整方法和測量特征均較為簡單。然而大口徑反射鏡側(cè)支撐襯墊的定位調(diào)整相對更為復雜，通常需要調(diào)整支撐襯墊在空間中6個自由度，而且支撐襯墊位于側(cè)面，軸線互不平行，有時需要對支撐襯墊的軸線進行定位，測量特征為空間中直線，目前缺乏有效的定位調(diào)整方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中大口徑反射鏡側(cè)支撐襯墊的定位調(diào)整相對復雜，缺乏有效的定位調(diào)整方法的技術(shù)問題，提供一種大口徑反射鏡的側(cè)支撐襯墊精密調(diào)節(jié)定位裝置。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案具體如下：

一種大口徑反射鏡的側(cè)支撐襯墊精密調(diào)節(jié)定位裝置，包括：測量基準軸、靶球基座、測量基準軸預緊機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)調(diào)整臺、二維平移調(diào)整臺、高度調(diào)整臺、傾斜調(diào)整組件、調(diào)整組件基板和俯仰調(diào)整組件；

其中，高度調(diào)整臺作為底座，二維平移調(diào)整臺通過螺釘聯(lián)結(jié)在高度調(diào)整臺上表面，旋轉(zhuǎn)調(diào)整臺安裝在二維平移調(diào)整臺上表面，調(diào)整組件基板安裝在旋轉(zhuǎn)調(diào)整臺上表面，作為其他調(diào)整組件的基板；俯仰調(diào)整組件、傾斜調(diào)整組件和測量基準軸預緊機構(gòu)安裝在調(diào)整組件基板上；所述靶球基座通過鎖緊環(huán)、深溝球軸承安裝在測量基準軸上，鎖緊環(huán)、深溝球軸承和測量基準軸三者軸線與測量基準軸軸線重合，三者整體通過測量基準軸預緊機構(gòu)和相應接口定位安裝在調(diào)整組件基板上。

在上述技術(shù)方案中，所述傾斜調(diào)整組件包括：傾斜調(diào)整基板，傾斜調(diào)整螺釘和傾斜調(diào)整軸夾；傾斜調(diào)整基板與傾斜調(diào)整螺釘相連；傾斜調(diào)整軸夾與傾斜調(diào)整螺釘之間為球/平面接口。

在上述技術(shù)方案中，所述測量基準軸預緊機構(gòu)與測量基準軸間具有一個球/錐面接口，俯仰調(diào)整組件與測量基準軸間具有一個v型槽定位接口；測量基準軸與一個傾斜調(diào)整軸夾固連；傾斜調(diào)整軸夾與傾斜調(diào)整螺釘之間為球/平面接口，三組接口可實現(xiàn)對測量基準軸的高精度可重復運動學定位。

在上述技術(shù)方案中，所述俯仰調(diào)整組件包括：俯仰調(diào)整螺釘，俯仰鎖緊螺母，俯仰調(diào)整底板，俯仰預緊彈簧以及俯仰調(diào)整導向軸；俯仰調(diào)整導向軸和俯仰調(diào)整底板通過螺釘連接固定在調(diào)整組件基板上，俯仰調(diào)整底板為俯仰調(diào)整螺釘螺旋傳動的基礎，俯仰鎖緊螺母旋在俯仰調(diào)整螺釘與俯仰調(diào)整底板之間，在調(diào)整完畢后進行鎖緊，俯仰調(diào)整導向軸為v形槽定位接口的導向軸，俯仰預緊彈簧一端固定在俯仰調(diào)整底板，另一端則連接至v形槽定位接口。

在上述技術(shù)方案中，所述測量基準軸預緊機構(gòu)包括：預緊組件底板，兩組預緊彈簧，預緊壓塊，預緊組件導向側(cè)板和預緊組件導向側(cè)桿；測量基準軸預緊機構(gòu)的兩組預緊彈簧連接一個預緊壓塊，另一端固定在預緊組件底板上，預緊組件導向桿連接在預緊壓塊兩端，使預緊壓塊沿預緊組件導向側(cè)板的導向槽內(nèi)移動，可對測量基準軸進行預緊，保證其與接口充分接觸。

本發(fā)明具有以下的有益效果：

本發(fā)明的大口徑反射鏡的側(cè)支撐襯墊精密調(diào)節(jié)定位裝置，具有兩個特點：首先，設計了一個測量基準軸作為激光跟蹤儀的測量基準目標，襯墊與測量基準軸精密配合，測量基準軸就可以代表了襯墊的軸線，使用兩個激光跟蹤儀靶標測量標定測量基準軸的空間位置；此外，本發(fā)明設立了一套運動學可重復性定位的接口，用于對測量基準軸和襯墊的重復定位，可在完成襯墊的空間位置閉環(huán)測量調(diào)整后取下測量基準軸及襯墊，對襯墊進行粘接前的表面處理、注膠，再將其放回原位，這樣方便完成注膠，并具有重復性好、操作方便的特點。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的大口徑反射鏡的側(cè)支撐襯墊精密調(diào)節(jié)定位裝置結(jié)構(gòu)緊湊，采用多個調(diào)整平臺串聯(lián)，調(diào)整自由度多；測量基準軸可放置2個高精度的激光跟蹤儀靶球基座，不僅可測空間點特征位置，還具備空間軸線的測量能力；具備基于運動學定位原理的定位接口以及測量基準軸預緊機構(gòu)，重復定位精度高；適應性強，適用于大口徑側(cè)面外輪廓為圓形或橢圓形的反射鏡。

附圖說明

為了更清楚地說明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖做簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明大口徑反射鏡的側(cè)支撐襯墊精密調(diào)節(jié)定位裝置的主視圖。

圖2為本發(fā)明大口徑反射鏡的側(cè)支撐襯墊精密調(diào)節(jié)定位裝置的俯仰調(diào)整組件斷面a-a剖視圖。

圖3為本發(fā)明大口徑反射鏡的側(cè)支撐襯墊俯視方向的b-b剖視圖。

圖4為本發(fā)明大口徑反射鏡的側(cè)支撐襯墊精密調(diào)節(jié)定位裝置的傾斜調(diào)整組件的c-c剖視圖。

圖中：1-高度調(diào)整臺；2-二維平移調(diào)整臺；3-旋轉(zhuǎn)調(diào)整臺；4-靶球基座；5-靶球；6-鎖緊環(huán)；7-測量基準軸；8-調(diào)整組件基板；9-預緊組件底板；10-預緊彈簧；11-預緊壓塊；12-預緊組件導向側(cè)板；13-預緊組件導向桿；14-深溝球軸承；15-俯仰調(diào)整螺釘；16-俯仰鎖緊螺母；17-俯仰調(diào)整底板；18-俯仰預緊彈簧；19-俯仰調(diào)整導向軸；20-v形槽定位接口；21-傾斜調(diào)整基板；22-傾斜調(diào)整螺釘；23-傾斜調(diào)整軸夾；24-傾斜調(diào)整組件；25-測量基準軸預緊機構(gòu)；26-俯仰調(diào)整組件。

具體實施方式

本發(fā)明的發(fā)明思想為：

本發(fā)明的大口徑反射鏡的側(cè)支撐襯墊精密調(diào)節(jié)定位裝置，通過激光跟蹤儀來實現(xiàn)對反射鏡側(cè)支撐襯墊的空間位置的測量，并設計6自由度調(diào)整平臺來對襯墊位置進行調(diào)整。

下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細說明。

如圖1至4所示，本發(fā)明的大口徑反射鏡側(cè)支撐襯墊調(diào)節(jié)定位裝置包括：測量基準軸7、靶球基座4、測量基準軸預緊機構(gòu)25、旋轉(zhuǎn)調(diào)整臺3、二維平移調(diào)整臺2、高度調(diào)整臺1、傾斜調(diào)整組件24、調(diào)整組件基板8和俯仰調(diào)整組件26；其中，高度調(diào)整臺1作為底座，二維平移調(diào)整臺2通過螺釘聯(lián)結(jié)在高度調(diào)整臺1上表面，旋轉(zhuǎn)調(diào)整臺3安裝在二維平移調(diào)整臺2上表面，調(diào)整組件基板8安裝在旋轉(zhuǎn)調(diào)整臺3上表面，作為其他調(diào)整組件的基板。俯仰調(diào)整組件26、傾斜調(diào)整組件24和測量基準軸預緊機構(gòu)25安裝在調(diào)整組件基板8上；所述靶球基座4通過鎖緊環(huán)6、深溝球軸承14安裝在測量基準軸7上，鎖緊環(huán)6、深溝球軸承14和測量基準軸7三者軸線與測量基準軸7軸線重合，三者整體通過測量基準軸預緊機構(gòu)25和相應接口定位安裝在調(diào)整組件基板8上。

所述俯仰調(diào)整組件26包括：俯仰調(diào)整螺釘15，俯仰鎖緊螺母16，俯仰調(diào)整底板17，俯仰預緊彈簧18以及俯仰調(diào)整導向軸19；俯仰調(diào)整導向軸19和俯仰調(diào)整底板17通過螺釘連接固定在調(diào)整組件基板8上，俯仰調(diào)整底板17為俯仰調(diào)整螺釘15螺旋傳動的基礎，俯仰鎖緊螺母16旋在俯仰調(diào)整螺釘15與俯仰調(diào)整底板17之間，在調(diào)整完畢后進行鎖緊，俯仰調(diào)整導向軸19為v形槽定位接口20的導向軸，俯仰預緊彈簧18一端固定在俯仰調(diào)整底板17，另一端則連接至v型槽定位接口20。

所述傾斜調(diào)整組件24包括：傾斜調(diào)整基板21，傾斜調(diào)整螺釘22，傾斜調(diào)整軸夾23；傾斜調(diào)整基板21與傾斜調(diào)整螺釘22相連；傾斜調(diào)整軸夾23與傾斜調(diào)整螺釘22之間為球/平面接口；測量基準軸預緊機構(gòu)25與測量基準軸7間具有一個球/錐面接口；俯仰調(diào)整組件26與測量基準軸7間具有一個v型槽定位接口20，測量基準軸7與一個傾斜調(diào)整軸夾23固連；球/錐面接口、v型槽接口與球/平面接口三組接口可實現(xiàn)對測量基準軸7的高精度可重復運動學定位。

所述測量基準軸預緊機構(gòu)25包括：預緊組件底板9，兩組預緊彈簧10，預緊壓塊11，預緊組件導向側(cè)板12，預緊組件導向側(cè)桿13；測量基準軸預緊機構(gòu)25的兩組預緊彈簧10連接一個預緊壓塊11，另一端固定在預緊組件底板9上，預緊組件導向桿13連接在預緊壓塊11兩端，使預緊壓塊11沿預緊組件導向側(cè)板12的導向槽內(nèi)移動，可對測量基準軸7進行預緊，保證其與接口充分接觸。

本發(fā)明的大口徑反射鏡的側(cè)支撐襯墊精密調(diào)節(jié)定位裝置的工作過程為：

使用激光跟蹤儀測量出反射鏡的外輪廓和鏡面，并基于外輪廓和鏡面建立測量的基準坐標系。將整體工裝通過壓塊或熱熔膠固定在臺面的合適位置上。粘接的襯墊通過相應接口安裝在測量基準軸7上，靶球基座4通過鎖緊環(huán)6、深溝球軸承14安裝在測量基準軸7上，三者軸線與測量基準軸7軸線重合，三者整體通過預緊組件和相應接口定位安裝在調(diào)整組件基板8上。

預緊組件導向側(cè)板12的導向槽具有2個工作位置，通過預緊組件導向桿13將預緊壓塊11在2個工作位置切換。當預緊組件導向桿13處于導向槽水平方向末端時，預緊壓塊11會壓緊測量基準軸7軸肩，此時測量基準軸7末端球面與預緊組件底板9的錐槽配合，測量基準軸7前端軸外徑配合，緊固在測量基準軸7上的傾斜調(diào)整軸夾23的兩端平面與兩個球頭傾斜調(diào)整螺釘22配合，這樣整個測量基準軸7的位姿完全確定。當預緊組件導向桿13處于導向槽圓弧段末端時，此時預緊壓塊11從測量基準軸7上松開，可將測量軸及粘接襯墊整體從高度調(diào)整臺1上取下進行表面處理、注膠等工序，完成后可將其整體放回，三處配合接口可保證重復放置的精度達到微米級。將兩個激光跟蹤儀的靶球5放置在靶球基座4上，通過測量靶球基座4兩個基準孔的空間位置可確定靶球基座4所確定軸線的空間位置。

基于編制的matlab計算程序可計算得到軸線與反射鏡外輪廓的交點。根據(jù)計算結(jié)果與理論值對高度調(diào)整臺1，二維平移調(diào)整臺2，旋轉(zhuǎn)調(diào)整臺3和俯仰調(diào)整螺釘15、傾斜調(diào)整螺釘22進行6個自由度的調(diào)整，最終迭代過程使結(jié)果收斂至容許誤差內(nèi)，鎖緊所有調(diào)整機構(gòu)，收起靶球5。

完成調(diào)整后將預緊壓塊11松開，放置在第二個工作位置，將測量基準軸7連同粘接襯墊取下，對反射鏡粘接面和襯墊粘接面進行表面處理，并注膠。而后將襯墊通過定位接口放回原位，將預緊壓塊11重新壓上保持至膠層固化，隨后撤除整套裝置。

顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護范圍之中。