五桿機(jī)構(gòu)、擺鏡系統(tǒng)及二維擺鏡裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及光束控制領(lǐng)域，尤其涉及一種五桿機(jī)構(gòu)、擺鏡系統(tǒng)及二維擺鏡裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]快速反射鏡是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種用于精密跟蹤的技術(shù)手段，用以控制發(fā)射和接收光軸的方向和對(duì)光束指向的變化進(jìn)行校正?？焖俜瓷溏R工作于光源或接收器與目標(biāo)之間，是調(diào)整和穩(wěn)定光學(xué)系統(tǒng)視軸或光束指向的重要部件。國(guó)內(nèi)外相關(guān)單位致力于快速反射鏡系統(tǒng)的研究，并已經(jīng)成功應(yīng)用于天文望遠(yuǎn)鏡、自適應(yīng)光學(xué)、空間激光通信以及激光武器等領(lǐng)域。
[0003]目前，快速反射鏡的結(jié)構(gòu)形式主要分為有軸系和無(wú)軸系兩種結(jié)構(gòu)形式。有軸系快速反射鏡采用傳統(tǒng)的機(jī)械軸系，通過(guò)驅(qū)動(dòng)機(jī)械軸帶動(dòng)反射鏡的偏轉(zhuǎn)，具有運(yùn)動(dòng)范圍大的特點(diǎn)，但也存在體積較大的問(wèn)題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]鑒于此，有必要提供了一種用于實(shí)現(xiàn)二維擺鏡調(diào)節(jié)的有軸系的體積小的五桿機(jī)構(gòu)(RRSSR機(jī)構(gòu))、擺鏡系統(tǒng)及一種二維擺鏡裝置。
[0005]—種五桿機(jī)構(gòu)，包括第一構(gòu)件、第二構(gòu)件、第三構(gòu)件、第四構(gòu)件和第五構(gòu)件；
[0006]所述第一構(gòu)件的一端和所述第五構(gòu)件通過(guò)第一回轉(zhuǎn)鉸連接，所述第一構(gòu)件的另一端和所述第二構(gòu)件的一端通過(guò)第二回轉(zhuǎn)鉸連接，所述第二構(gòu)件的另一端和所述第三構(gòu)件的一端通過(guò)第一球鉸連接，所述第三構(gòu)件的另一端和所述第四構(gòu)件的一端通過(guò)第二球鉸連接，所述第四構(gòu)件的另一端和所述第五構(gòu)件通過(guò)第三回轉(zhuǎn)鉸連接；
[0007]所述第二構(gòu)件通過(guò)所述第一構(gòu)件的驅(qū)動(dòng)，繞所述第一回轉(zhuǎn)鉸進(jìn)行俯仰運(yùn)動(dòng)，所述第二構(gòu)件通過(guò)所述第三構(gòu)件和所述第四構(gòu)件的驅(qū)動(dòng)，繞所述第二回轉(zhuǎn)鉸進(jìn)行方位運(yùn)動(dòng)。
[0008]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一回轉(zhuǎn)鉸的軸線和所述第二回轉(zhuǎn)鉸的軸線垂直相交。
[0009]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一回轉(zhuǎn)鉸的軸線和所述第二回轉(zhuǎn)鉸的軸向垂直相交于O點(diǎn)，以所述第一回轉(zhuǎn)鉸的軸線為X軸，以所述第二回轉(zhuǎn)鉸的軸線的初始狀態(tài)為Z軸，以經(jīng)過(guò)O點(diǎn)且垂直于XOZ平面的直線為Y軸，建立坐標(biāo)系，當(dāng)所述第二回轉(zhuǎn)鉸擺動(dòng)至所述第二回轉(zhuǎn)鉸的軸線位于XOZ平面內(nèi)時(shí)，所述第一球鉸的中心位于XOY平面內(nèi)。
[0010]—種擺鏡系統(tǒng)，包括五桿機(jī)構(gòu)和平面鏡，所述五桿機(jī)構(gòu)包括第一構(gòu)件、第二構(gòu)件、第三構(gòu)件、第四構(gòu)件和第五構(gòu)件；
[0011]所述第一構(gòu)件的一端和所述第五構(gòu)件通過(guò)第一回轉(zhuǎn)鉸連接，所述第一構(gòu)件的另一端和所述第二構(gòu)件的一端通過(guò)第二回轉(zhuǎn)鉸連接，所述第二構(gòu)件的另一端和所述第三構(gòu)件的一端通過(guò)第一球鉸連接，所述第三構(gòu)件的另一端和所述第四構(gòu)件的一端通過(guò)第二球鉸連接，所述第四構(gòu)件的另一端和所述第五構(gòu)件通過(guò)第三回轉(zhuǎn)鉸連接；
[0012]所述第二構(gòu)件通過(guò)所述第一構(gòu)件的驅(qū)動(dòng)，繞所述第一回轉(zhuǎn)鉸進(jìn)行俯仰運(yùn)動(dòng)，所述第二構(gòu)件通過(guò)所述第三構(gòu)件和所述第四構(gòu)件的驅(qū)動(dòng)，繞所述第二回轉(zhuǎn)鉸進(jìn)行方位運(yùn)動(dòng)；
[0013]所述反射鏡安裝于所述第二構(gòu)件上，且所述第二回轉(zhuǎn)鉸的軸線始終處于所述反射鏡的反射面內(nèi)。
[0014]—種二維擺鏡裝置，包括基座、俯仰運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)軸系、方位運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)軸系、安裝架、反射鏡組件、擺桿和連桿；
[0015]所述基座上安裝有第一電機(jī)和第二電機(jī)；
[0016]所述安裝架包括安裝部和與所述安裝部固定連接的兩條安裝臂；
[0017]所述俯仰運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)軸系包括第一傳動(dòng)軸，所述第一傳動(dòng)軸的一端和所述第一電機(jī)連接，所述第一傳動(dòng)軸的另一端與所述安裝架的所述安裝部固定連接；
[0018]所述方位運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)軸系包括第二傳動(dòng)軸，所述第二傳動(dòng)軸的一端和所述第二電機(jī)連接，所述第二傳動(dòng)軸的另一端與所述擺桿的一端連接；
[0019]所述反射鏡組件設(shè)于兩條所述安裝臂之間，兩條所述安裝臂和所述反射鏡組件之間分別通過(guò)轉(zhuǎn)軸連接，所述反射鏡組件能繞所述轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0020]所述連桿的一端和所述反射鏡組件連接，所述連桿的另一端和所述擺桿遠(yuǎn)離所述第二傳動(dòng)軸的一端連接。
[0021]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述反射鏡組件開(kāi)設(shè)有第一通孔，所述第一通孔內(nèi)設(shè)有第一關(guān)節(jié)軸承，所述擺桿遠(yuǎn)離所述第二傳動(dòng)軸的一端開(kāi)設(shè)有第二通孔，所述第二通孔內(nèi)設(shè)有第二關(guān)節(jié)軸承，所述連桿兩端的軸頸分別與所述第一關(guān)節(jié)軸承和第二關(guān)節(jié)軸承的內(nèi)圈相配合，所述連桿的兩端面上安裝有第一鎖緊螺釘和第二鎖緊螺釘，所述第一鎖緊螺釘和所述第二鎖緊螺釘分別用于將所述連桿與所述第一關(guān)節(jié)軸承和第二關(guān)節(jié)軸承的內(nèi)圈緊固。
[0022]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一關(guān)節(jié)軸承遠(yuǎn)離所述連桿的一端依次設(shè)有第一壓緊套、第一波形彈簧和第一彈簧壓蓋，所述第一壓緊套、第一波形彈簧和第一彈簧壓蓋均設(shè)于所述第一通孔內(nèi)，所述第一彈簧蓋通過(guò)螺紋結(jié)構(gòu)和所述反射鏡組件固定連接，所述第一彈簧壓蓋將所述第二波形彈簧壓緊；
[0023]所述第二關(guān)節(jié)軸承遠(yuǎn)離所述連桿的一端依次設(shè)有第二壓緊套、第二波形彈簧和第二彈簧壓蓋，所述第二壓緊套、第二波形彈簧和第二彈簧壓蓋均設(shè)于所述第二通孔內(nèi)，所述第二彈簧蓋通過(guò)螺紋結(jié)構(gòu)和所述擺桿固定連接，所述第二彈簧壓蓋將所述第二波形彈簧壓緊。
[0024]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一傳動(dòng)軸的軸向安裝有間隔設(shè)置的第一軸承和第二軸承，所述第一傳動(dòng)軸上套設(shè)有第一隔環(huán)，所述第一隔環(huán)設(shè)于所述第一軸承和所述第二軸承之間，所述第一傳動(dòng)軸上套設(shè)有第一鎖緊螺母，所述第一鎖緊螺母用于固定所述第一軸承和所述第二軸承的軸向位置；
[0025]所述第二傳動(dòng)軸的軸向安裝有間隔設(shè)置的第三軸承和第四軸承，所述第二傳動(dòng)軸上套設(shè)有第二隔環(huán)，所述第二隔環(huán)設(shè)于所述第三軸承和第四軸承之間，所述第二傳動(dòng)軸上套設(shè)有第二鎖緊螺母，所述第二鎖緊螺母用于固定所述第三軸承和所述第四軸承的軸向位置。
[0026]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一傳動(dòng)軸上還安裝有第一旋轉(zhuǎn)變壓器和第三鎖緊螺母，所述第三鎖緊螺母用于固定所述第一旋轉(zhuǎn)變壓器的軸向位置；
[0027]所述第二傳動(dòng)軸上還安裝有第二旋轉(zhuǎn)變壓器和第四鎖緊螺母，所述第四鎖緊螺母用于固定所述第二旋轉(zhuǎn)變壓器的軸向位置。
[0028]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述安裝架的兩條安裝臂上的轉(zhuǎn)軸對(duì)稱分布，兩個(gè)所述轉(zhuǎn)軸分別通過(guò)一個(gè)軸承和所述安裝臂連接。
[0029]上述五桿機(jī)構(gòu)，通過(guò)第一構(gòu)件、第二構(gòu)件、第三構(gòu)件、第四構(gòu)件和第五構(gòu)件的合理布置，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，且第二構(gòu)件擺動(dòng)角度范圍大，理論上可以達(dá)到第一球鉸和第二球鉸所允許的擺動(dòng)范圍。
[0030]上述擺鏡系統(tǒng)，使用五桿機(jī)構(gòu)控制擺鏡進(jìn)行擺動(dòng)時(shí)，擺鏡的擺動(dòng)角度范圍大。其結(jié)構(gòu)緊湊，體積小。由于采用閉鏈五桿機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)反射鏡的二維擺動(dòng)，避免了采用開(kāi)鏈機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)時(shí)所帶來(lái)的運(yùn)動(dòng)部件慣量較大的問(wèn)題。使用五桿機(jī)構(gòu)控制擺鏡進(jìn)行擺動(dòng)時(shí)，很容易實(shí)現(xiàn)使反射鏡的反射面通過(guò)第二回轉(zhuǎn)鉸的軸線和第一球鉸的中心，因此反射鏡在擺動(dòng)時(shí)不會(huì)對(duì)光束產(chǎn)生平移的影響。
[0031 ]上述大角度二維擺鏡裝置，在俯仰運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)軸系和方位運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)軸系中的第一電機(jī)和第二電機(jī)驅(qū)動(dòng)下，可以實(shí)現(xiàn)反射鏡的二維擺動(dòng)。該二維擺鏡裝置具有擺動(dòng)角度只受第一關(guān)節(jié)軸承和第二關(guān)節(jié)軸承擺動(dòng)角度限制，且光束直徑越小，反射鏡的外形尺寸隨之也變小，進(jìn)而第一關(guān)節(jié)軸承的中心可越靠近轉(zhuǎn)軸，反射鏡擺動(dòng)角度也越大；該裝置具有結(jié)構(gòu)緊湊，體積小的特點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0032]圖1為一實(shí)施方式的擺鏡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖2為一實(shí)施方式的二維擺鏡裝置的一視角結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖3為圖2所示的二維擺鏡裝置的另一視角結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖4為圖2所示的二維擺鏡裝置的俯仰運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)軸系的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖5為圖2所示的二維擺鏡裝置的方位運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)軸系的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖6為圖2所示的二維擺鏡裝置的俯視圖；
[0038]圖7為反射鏡安裝座、連桿和擺桿的組合結(jié)構(gòu)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖8為反射鏡安裝結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖9為方位運(yùn)動(dòng)回轉(zhuǎn)軸系示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清晰，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0042]請(qǐng)參閱圖1，一實(shí)施方式的擺鏡系統(tǒng)100包括五桿機(jī)構(gòu)10和平面鏡20。
[0043]五桿機(jī)構(gòu)10包括第一構(gòu)件110、第二構(gòu)件120、第三構(gòu)件130、第四構(gòu)件140和第五構(gòu)件 150。
[0044]第一構(gòu)件110的一端和第五構(gòu)件150通過(guò)第一回轉(zhuǎn)鉸115連接，第一構(gòu)件110的另一端和第二構(gòu)件12