專利名稱：一種用于推掃式航空遙感器的像面調焦機構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于航空照相技術領域，涉及一種航空遙感器的像面調焦機構的機械結構設計。
背景技術：
推掃式航空遙感器在空中照相時，不同的溫度、大氣壓力以及不同的照相距離都 會使光學系統(tǒng)的焦面發(fā)生變化，當光學焦面的變化量大于光學系統(tǒng)的焦深，而探測器的接 收面不能隨之變化時，系統(tǒng)就會發(fā)生離焦，從而導致航空遙感器照相圖像質量下降，甚至無 法成像。為保證成像質量，必須設計一種調焦機構使探測器的接收面與光學系統(tǒng)的焦面重合。 通常的調焦方式有透鏡組調焦、反射鏡調焦及像面調焦三種方式。透鏡組調焦要 求透鏡的運動精度非常高，否則會使光學鏡頭的成像質量下降；反射鏡調焦是一種常用的 調焦方式，但根據(jù)光的反射原理，反射鏡會將光學焦面的位置誤差放大，因此對反射鏡的位 置精度要求很高。根據(jù)推掃式航空遙感器的特點，發(fā)明一種像面調焦機構，通過驅動探測 器沿光軸的前后移動實現(xiàn)探測器的接收面與光學系統(tǒng)的焦面重合，像面調焦機構的精度要 求低于透鏡組調焦和反射鏡調焦，結構相對簡單，可靠性高，像面調焦機構運動精度不大于 20〃 ，就能很好的滿足光學系統(tǒng)調焦的要求。
發(fā)明內容
為了解決探測器沿光軸前后移動實現(xiàn)像面調焦的問題，發(fā)明了一種傳動平穩(wěn)、運 動精度高的雙曲線凸輪機構驅動探測器移動實現(xiàn)調焦。 本發(fā)明的具體結構如圖l所示包括蝸輪蝸桿箱組件1、凸輪組件2、滾子組件3、 精密直線導軌4、焦面組件5及遙感器殼體6。 如圖2所示的蝸輪蝸桿箱組件包括電機7、電機齒輪8、蝸桿齒輪9、蝸桿10、軸 11、蝸輪12、蝸輪齒輪13、蝸輪精密軸承14及蝸輪蝸桿箱殼體15。 如圖3所示的凸輪組件包括雙曲線凸輪16、凸輪齒輪17、精密軸承18、位置傳感 器19及凸輪組件殼體20組成。 如圖4所示的滾子組件包括滾子座21、滾子軸22、大滾子23及小滾子24。
如圖5所示的焦面組件包括支撐座25、支撐座蓋26、 CCD探測器27及直線軸承 28。 各部件的連接關系蝸輪蝸桿箱組件1與凸輪組件2安裝在遙感器殼體6上，通過 蝸輪齒輪13和凸輪齒輪17相連。精密直線導軌4安裝在遙感器殼體6上，焦面組件5通 過直線軸承28安裝在精密直線導軌4上，滾子組件3安裝在焦面組件5上，通過大滾子23 和小滾子24與雙曲線凸輪16相連。 像面調焦機構的工作流程電機7通電轉動，帶動電機齒輪8、蝸桿齒輪9、蝸桿 1Q、蝸輪12、蝸輪齒輪13轉動，從而驅動凸輪齒輪17轉動，凸輪齒輪17與雙曲線凸輪16安裝在一起，帶動雙曲線凸輪16同步轉動，雙曲線凸輪16與大滾子23、小滾子24相連，通過滾動摩擦將力傳遞給滾子組件3，從而驅動焦面組件5在精密直線導軌4上前后移動，保證CCD探測器27的接收面與光學系統(tǒng)的焦面重合，位置傳感器19與雙曲線凸輪16直接連接，通過雙曲線凸輪16轉動的角度計算出焦面組件5的位置。 本發(fā)明利用精密直線導軌保證焦面組件的運動精度，利用雙曲線凸輪精度高、能結構鎖合的特點驅動焦面組件運動，利用渦輪蝸桿自鎖的特點驅動和鎖住凸輪。本發(fā)明結構相對簡單，有足夠的強度和剛度，還有很高的運動和位置精度，焦面組件的運動精度不大于20"，焦面組件的位置誤差不大于0.02mm。
圖1是本發(fā)明的結構示意圖
圖2是本發(fā)明中蝸輪蝸桿箱組件示意圖
圖3是本發(fā)明中凸輪組件示意圖
圖4是本發(fā)明中滾子組件示意圖
圖5是本發(fā)明中焦面組件示意圖
具體實施例方式
本發(fā)明的實施例如圖1包括蝸輪蝸桿箱組件1、凸輪組件2、滾子組件3、精密直線導軌4、焦面組件5及遙感器殼體6等組成。 蝸輪蝸桿箱組件1與凸輪組件2安裝在遙感器殼體6上，通過蝸輪齒輪13和凸輪齒輪17相連。精密直線導軌4安裝在遙感器殼體6上，焦面組件5通過直線軸承28安裝在精密直線導軌4上，滾子組件3安裝在焦面組件5上，通過大滾子23和小滾子24與雙曲線凸輪16相連。 為了保證焦面組件5的運動精度，精密直線導軌4的材料要求耐磨性好，硬度高，因此采用耐磨性好的GCrl5軸承鋼或9Crl8不銹鋼，熱處理硬度為58 62HRC。
如圖2所示的蝸輪蝸桿箱組件包括電機7、電機齒輪8、蝸桿齒輪9、蝸桿10、軸11、蝸輪12、蝸輪齒輪13、精密軸承14及蝸輪蝸桿箱殼體15組成。 電機7采用步進電機；電機齒輪8、蝸桿齒輪9、蝸桿10、蝸輪12及蝸輪齒輪13采用優(yōu)質合金鋼40Cr或不銹鋼，調質硬度為28 32HRC，且要求精度不低于6級；蝸輪精密軸承14采用四個P4級深溝球軸承；蝸輪蝸桿箱殼體15采用硬鋁合金材料。
如圖3所示的凸輪組件包括雙曲線凸輪16、凸輪齒輪17、精密軸承18、位置傳感器19及凸輪組件殼體20組成。 雙曲線凸輪16采用耐磨性好的GCrl5軸承鋼或9Crl8不銹鋼材料，熱處理硬度為58 62HRC ;凸輪齒輪17采用優(yōu)質合金鋼40Cr或不銹鋼，調質硬度為28 32HRC，且要求精度不低于6級；精密軸承18采用兩個P4級深溝球軸承；位置傳感器19采用高精度絕對式編碼器；凸輪組件殼體20采用硬鋁合金材料。 如圖4所示的滾子組件包括滾子座21、滾子軸22、大滾子23及小滾子24組成。
滾子座21采用硬鋁合金材料；滾子軸22采用優(yōu)質合金鋼40Cr或不銹鋼，調質硬度為28 32HRC ;大滾子23及小滾子24采用兩個P4級深溝球軸承。
如圖5所示的焦面組件包括支撐座25、支撐座蓋26、 CCD探測器27及直線軸承28組成。 支撐座25及支撐座蓋26根據(jù)力學要求采用硬鋁合金或超硬鋁合金材料；直線軸承28的精度不低于P4級。
權利要求
一種用于推掃式航空遙感器的像面調焦機構，其特征在于該像面調焦機構包括蝸輪蝸桿箱組件(1)、凸輪組件(2)、滾子組件(3)、精密直線導軌(4)、焦面組件(5)、遙感器殼體(6)；其中蝸輪蝸桿箱組件(1)包括電機(7)、電機齒輪(8)、蝸桿齒輪(9)、蝸桿(10)、軸(11)、蝸輪(12)、蝸輪齒輪(13)、蝸輪精密軸承(14)、蝸輪蝸桿箱殼體(15)，凸輪組件(2)包括雙曲線凸輪(16)、凸輪齒輪(17)、精密軸承(18)、位置傳感器(19)、凸輪組件殼體(20)，滾子組件(3)包括滾子座(21)、滾子軸(22)、大滾子(23)及小滾子(24)，焦面組件(5)包括支撐座(25)、支撐座蓋(26)、CCD探測器(27)、直線軸承(28)；各部件的靜態(tài)連接關系蝸輪蝸桿箱組件(1)與凸輪組件(2)安裝在遙感器殼體(6)上，通過蝸輪齒輪(13)和凸輪齒輪(17)相連；精密直線導軌(4)安裝在遙感器殼體(6)上，焦面組件(5)通過直線軸承(28)安裝在精密直線導軌(4)上，滾子組件(3)安裝在焦面組件(5)上，通過大滾子(23)和小滾子(24)與雙曲線凸輪(16)相連；各部件的動態(tài)連接關系電機(7)通電轉動，帶動電機齒輪(8)、蝸桿齒輪(9)、蝸桿(10)、蝸輪(12)、蝸輪齒輪(13)轉動，從而驅動凸輪齒輪(17)轉動，凸輪齒輪(17)與雙曲線凸輪(16)安裝在一起，帶動雙曲線凸輪(16)同步轉動，雙曲線凸輪(16)與大滾子(23)、小滾子(24)相連，通過滾動摩擦將力傳遞給滾子組件(3)，從而驅動焦面組件(5)在精密直線導軌(4)上前后移動，保證CCD探測器(27)的接收面與光學系統(tǒng)的焦面重合，位置傳感器(19)與雙曲線凸輪(16)直接連接，通過雙曲線凸輪(16)轉動的角度計算出焦面組件(5)的位置。
全文摘要
一種用于推掃式航空遙感器的像面調焦機構，屬于航空照相技術在的機械結構設計。該調焦機構包括蝸輪蝸桿箱組件、凸輪組件、滾子組件、精密直線導軌、焦面組件及遙感器殼體。蝸輪蝸桿箱組件與凸輪組件安裝在遙感器殼體上，通過蝸輪齒輪和凸輪齒輪相連；精密直線導軌安裝在遙感器殼體，焦面組件通過直線軸承安裝在精密直線導軌上，滾子組件安裝在焦面組件上，通過大滾子和小滾子與雙曲線凸輪相連。通過驅動探測器沿光軸的前后移動實現(xiàn)探測器的接收面與光學系統(tǒng)的焦面重合，達到像面調焦的目的。本發(fā)明結構相對簡單，有足夠的強度和剛度，還有很高的運動和位置精度，焦面組件的運動精度不大于20″，焦面組件的位置誤差不大于0.02mm。
文檔編號G01S7/48GK101718946SQ20091021780
公開日2010年6月2日 申請日期2009年11月4日 優(yōu)先權日2009年11月4日
發(fā)明者于春風, 惠守文, 許永森, 遠國勤, 陳偉 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所