基于绝对式光栅尺的双凸轮调焦机构，涉及航天调焦领域，解决现有调焦机构存在抗振动出攻击能力差，运动稳定性差；同时焦面位置检测元件无法消除空回误差的问题，本发明包括焦平面组件、调焦滑座、调焦基座、调焦组件和绝对式光栅尺，焦平面组件安装于调焦滑座上，调焦滑座通过直线导轨安装在调焦基座上，在调焦基座与调焦滑座之间安装绝对式光栅尺，调焦组件安装于调教基座的上部。本发明采用绝对式光栅尺作为传动末端的位移测量机构，从原理上消除了机构的回程误差，提高了调焦精度，增强了调焦的可控制性，特别适用于大尺寸长焦面、要求严格的空间光学遥感器的调焦机构。
1.基于绝对式光栅尺的双凸轮调焦机构，机构包括焦平面组件(1)、调焦滑座(2)、调焦基座(3)、直线导轨(4)、调焦组件(5)和绝对式光栅尺(17)；其特征是；所述焦平面组件(1)安装于调焦滑座(2)上，调焦滑座(2)通过直线导轨(4)与调焦基座(3)连接，在调焦基座(3)与调焦滑座(2)之间安装绝对式光栅尺(17)，调焦组件(5)安装于调焦基座(3)的上部，并通过调焦组件(5)中的双凸轮机构与调焦滑座(2)连接；
所述调焦组件(5)还包括第一轴端支架(6)、主传动轴(7)、调焦组件支座(10)、蜗轮(11)、蜗杆轴(12)、蜗杆支座(13)、第二轴端支架(14)、联轴器(18)和电机(19)；
每个凸轮机构包括凸轮(8)和凸轮滑座(9)；所述蜗杆轴(12)通过蜗杆支座(13)安装在调焦组件支座(10)上，所述电机(19)通过联轴器(18)与蜗杆轴(12)连接，并安装在蜗杆支座(13)上，所述主传动轴(7)通过调焦组件支座(10)安装在调焦基座(3)上；所述蜗轮(11)安装在主传动轴(7)的中间位置；所述凸轮(8)通过主传动轴(7)安装于调焦组件支座(10)的两侧，所述凸轮(8)通过凸轮滑座(9)与调焦滑座(2)连接；所述第一轴端支架(6)、第二轴端支架(14)分别安装于主传动轴(7)的两端。
2.根据权利要求1所述的基于绝对式光栅尺的双凸轮调焦机构，其特征在于，所述焦平面组件(1)包括CMOS、电路板(15)和焦面电箱箱体(16)；所述CMOS及电路板(15)固定在焦面电箱箱体(16)内。
3.根据权利要求2所述的基于绝对式光栅尺的双凸轮调焦机构，其特征在于，所述焦面电箱箱体(16)由硼铝合金制成。
4.根据权利要求1、2或3所述的基于绝对式光栅尺的双凸轮调焦机构，其特征在于，所述传动主轴(7)、凸轮(8)、蜗杆轴(12)由合金钢制成；所述调焦滑座(2)、调焦基座(3)、调焦组件支座(10)、凸轮滑座(9)、第一轴端支架(6)和第二轴端支架(4)均由钛合金制成。
基于绝对式光栅尺的双凸轮调焦机构
技术领域
[0001] 本发明涉及航天调焦领域，具体涉及一种基于绝对式光栅尺的双凸轮调焦机构。
背景技术
[0002] 目前，空间光学遥感器的调焦机构广泛采用凸轮调焦，凸轮调焦机构具有结构简单、精度高、运动过程中不易卡滞等特点。而其焦平面组件的传统支撑方式通常采用单点悬臂支撑，机构存在抗振动冲击能力差，运动稳定性差等问题。随着空间相机的发展，焦平面组件的重量不断提高，传统的支撑方式已经无法满足要求。
[0003] 再者，目前空间光学遥感器大多以多圈编码器作为焦平面组件的位置检测元件，无法消除机构空回量对机构的影响，这在一定程度上影响了调焦精度。
发明内容
[0004] 本发明为了解决现有调焦机构存在抗振动出攻击能力差，运动稳定性差；同时焦面位置检测元件无法消除空回误差的问题，提供了一种基于绝对式光栅尺的双凸轮调焦机构。
[0005] 基于绝对式光栅尺的双凸轮调焦机构，包括焦平面组件、调焦滑座、调焦基座、直线导轨、调焦组件和绝对式光栅尺；焦平面组件安装于调焦滑座上，调焦滑座通过直线导轨与调焦基座连接，在调焦基座与调焦滑座之间安装绝对式光栅尺，调焦组件安装于调焦基座的上部，通过两个凸轮机构与调焦滑座相连。
[0006] 上述焦平面组件包括CMOS及电路板、焦面电箱箱体；CMOS及电路板固定在焦面电箱箱体内。
[0007] 上述调焦组件包括第一轴端支架、主传动轴、两个凸轮、两个凸轮滑座、调焦组件支座、蜗轮、蜗杆轴、蜗杆支座、第二轴端支架、联轴器、电机；蜗杆轴通过蜗杆支座安装在调焦组件支座上，电机通过联轴器与蜗杆轴连接，并安装在蜗杆支座上，所述主传动轴通过调焦组件支座安装在调焦基座上；所述蜗轮安装在主传动轴的中间位置；所述两个凸轮通过主传动轴安装于调焦组件支座的两侧，两个凸轮通过凸轮滑座与调焦滑座连接；所述第一轴端支架、第二轴端支架分别安装于主传动轴的两端。
[0008] 本发明的有益效果：采用双凸轮机构作为调焦的执行机构实现了焦平面组件的等直支撑，提高了整个调焦机构的受力均匀性，提高了调焦机构的稳定性；同时采用绝对式光栅尺作为焦面位置的检测元件，直接测量焦面位置，消除了机构空回量所带来的测量误差，增强了调焦的实时性与可控性。
附图说明
[0009] 图1本发明基于绝对式光栅尺的双凸轮调焦机构的剖视图；
[0010] 图2本发明基于绝对式光栅尺的双凸轮调焦机构的主视图；
[0011] 图3本发明基于绝对式光栅尺的双凸轮调焦机构的侧视图。
[0012] 图中：1、焦平面组件，2、调焦滑座，3、调焦基座，4、直线导轨，5、调焦组件，6、第一轴端支架，7、主传动轴，8、凸轮，9、凸轮滑座，10、调焦组件支座，11、蜗轮，12、蜗杆轴，13、蜗杆支座，14、第二轴端支架，15、CMOS及电路板，16、焦面电箱箱体，17、绝对式光栅尺，18、联轴器，19、电机。
具体实施方式
[0013] 具体实施方式一、结合图1至图3说明本实施方式，基于绝对式光栅尺的双凸轮调焦机构，包括焦平面组件1、调焦滑座2、调焦基座3、直线导轨4、调焦组件5和绝对式光栅尺17；焦平面组件1安装于调焦滑座2上，调焦滑座2通过三个直线导轨4与调焦基座3连接，在调焦基座3与调焦滑座2之间安装绝对式光栅尺17，调焦组件5安装于调焦基座3的上部，通过两个凸轮机构与调焦滑座2相连；焦平面组件1包括CMOS及电路板15、焦面电箱箱体16；
CMOS及电路板15固定在焦面电箱箱体16内。调焦组件5包括第一轴端支架6、主传动轴7、两个凸轮8、两个凸轮滑座9、调焦组件支座10、蜗轮11、蜗杆轴12、蜗杆支座13、第二轴端支架
14、联轴器18、电机19；蜗杆轴12通过蜗杆支座13安装在调焦组件支座10上，电机19通过联轴器18与蜗杆轴12连接，并安装在蜗杆支座13上，主传动轴7通过调焦组件支座10安装在调焦基座3上；蜗轮11安装在主传动轴7的中间位置；两个凸轮8通过主传动轴9安装于调焦组件支座10的两侧，两个凸轮8通过凸轮滑座9与调焦滑座2连接；第一轴端支架6、第二轴端支架14分别安装于主传动轴7的两端。
[0014] 结合图2说明本实施方式，本实施方式中所述的采用绝对式光栅尺的双凸轮调焦机构由电机19驱动、绝对式光栅尺17构成闭环反馈。电机19和绝对式光栅尺17由+12V的直流电源为其供电。电机19、主传动轴7和蜗杆轴12等旋转部件通过各自的支座及轴承安装在调焦基座3上，各个支座的安装面都进行精密的修配研磨，保证各旋转部件的同轴度要求优于0.003mm；两个凸轮8的偏心量由调焦行程确定(偏心量为调焦行程的一半)，
[0015] 本实施方式中取调焦行程为11mm，因此两个凸轮8的偏心量为5.5mm；三个直线导轨4是保证机构运动精度的重要部件，选用精密级滚珠导轨，保证三个导轨4的平行度优于0.003mm。
[0016] 进行调焦时，电机19通电，通过联轴器18带动蜗杆轴12转动，蜗杆轴12与蜗轮11啮合运动，并带动主传动轴7、凸轮8转动，凸轮8通过凸轮滑座9推动调焦滑座2沿直线导轨4滑动方向作直线运动。调焦完成后，调焦机构断电。
[0017] 本实施方式中，为了保证机构良好的强度与刚度，两个凸轮8采用高强度的合金钢(40Cr)制成，淬火并稳定化处理，以保证足够的耐磨性能；调焦滑座2、调焦基座3、第一轴端支架6、两个凸轮滑座9、调焦组件支座10、蜗杆支座13、第二轴端支架14采用高强度低密度的钛合金(TC4)制成，稳定化处理，安装连接表面都应进行修配研磨。
[0018] 本实施方式采用绝对式光栅尺17作为传动末端的位移测量机构，从原理上消除了机构的回程误差，提高了调焦精度，增强了调焦的可控制性，特别适用于大尺寸长焦面、要求严格的空间光学遥感器的调焦机构。
