一种光学专用模具及其装配工艺和使用方法

摘要

公开了一种光学专用模具，包括模具支架，模具支架上安装有上平台板和下平台板，上平台板上设有驱动装置，下平台板上设有转动组件，驱动杆组连接在驱动装置和转动组件之间，驱动杆组上装配有光学转轮，光学转轮的每个装配孔内装配有滤光器支架，滤光器支架内安装有滤光片，光学转轮的上设有若干个旋转装置，旋转装置能够使得滤光器支架发生旋转，光学转轮上还设有支持装置，支持装置能够为旋转装置提供支持，光学转轮能够跟随驱动杆组转动，从而使得滤光片位于上工作槽口和下工作槽口之间，能够高质量的满足光学操作的要求，并能够有效的进行滤光片的切换和滤光片的倾斜操作，精度复合要求。

权利要求

1.一种光学专用模具，所述的光学专用模具包括模具支架（1）、上平台板（2）、下平台板（3）、驱动装置（4）、转动组件（5）、驱动杆组（6）、光学转轮（7）、滤光器支架（8）、旋转装置（9）和支持装置（10），其中，所述的模具支架（1）上安装有上平台板（2）和下平台板（3），所述的上平台板（2）上设有上工作槽口，所述的下平台板（3）上设有下工作槽口，所述的上平台板（2）上安装有驱动装置（4），所述的下平台板（3）上安装有转动组件（5），驱动杆组（6）连接在所述的驱动装置（4）和所述的转动组件（5）之间，所述的驱动杆组（6）上装配有光学转轮（7），所述的光学转轮（7）上均匀的分布有若干个装配孔，每个所述的装配孔内装配有滤光器支架（8），所述的滤光器支架（8）内安装有滤光片，所述的光学转轮（7）上安装有若干个旋转装置（9），所述的旋转装置（9）与所述的滤光器支架（8）一一对应，所述的旋转装置（9）能够使得所述的滤光器支架（8）发生旋转，所述的光学转轮（7）上还安装有支持装置（10），所述的支持装置（10）能够为所述的旋转装置（9）提供支持，所述的光学转轮（7）能够跟随所述的驱动杆组（6）转动，从而使得所述的滤光片位于所述的上工作槽口和所述的下工作槽口之间；其特征在于，所述的装配孔的内侧设有插槽，所述的滤光器支架（8）包括支架主体（8‑

1），所述的支架主体（8‑1）内部设有搁置板，所述的支架主体（8‑1）上还设有上盖板（8‑2），所述的上盖板（8‑2）能够将所述的滤光片约束在所述的搁置板上，所述的支架主体（8‑1）的一侧装配有转轴（8‑3），所述的转轴（8‑3）与所述的插槽配合，所述的支架主体（8‑1）的另一侧还装配有转接体（8‑4），所述的转接体（8‑4）具有转接头，所述的转接头与所述的旋转装置（9）配合；所述的模具支架（1）包括支架夹具（1‑1）和支架立柱（1‑2），所述的支架夹具（1‑

1）包括夹具主体，所述的夹具主体的中部设有凹型槽，所述的上平台板（2）和所述的下平台板（3）的端部通过螺栓连接在所述的凹型槽内，所述的夹具主体的两端分别设有一个夹持部，所述的夹持部具有夹持空间，所述的夹持空间能够将所述的支架立柱（1‑2）锁紧，所述的支架夹具（1‑1）、所述的支架立柱（1‑2）和所述的上平台板（2）共同形成上层框架，所述的支架夹具（1‑1）、所述的支架立柱（1‑2）和所述的下平台板（3）共同形成下层框架；所述的旋转装置（9）包括旋转套环（9‑1），所述的旋转套环（9‑1）与所述的转接头装配，所述的旋转套环（9‑1）的下方设有套环托座（9‑2），所述的套环托座（9‑2）通过连接件与所述的支持装置（10）相连，所述的旋转套环（9‑1）的上方设有套环卡座（9‑3），所述的套环卡座（9‑3）内穿设有驱动螺杆（9‑4），所述的驱动螺杆（9‑4）通过传动件驱动所述的旋转套环（9‑1）在所述的套环托座（9‑2）和所述的套环卡座（9‑3）之间旋转，所述的旋转套环（9‑1）和所述的套环卡座（9‑3）上均设有指示刻度；所述的上平台板（2）上设有驱动槽，所述的驱动装置（4）置于所述的驱动槽内，所述的驱动装置（4）为电机，所述的电机的电机轴与所述的驱动杆组（6）之间装配有联轴器（11）。

2.根据权利要求1所述的一种光学专用模具，其特征在于，所述的夹持部包括前夹持块和后夹持块，所述的前夹持块和所述的后夹持块共同形成所述的夹持空间。

3.根据权利要求1所述的一种光学专用模具，其特征在于，所述的上工作槽口和所述的下工作槽口对应，所述的上工作槽口和所述的下工作槽口的尺寸相同。

4.根据权利要求1所述的一种光学专用模具，其特征在于，所述的装配孔的数量为4个。

5.一种根据权利要求1‑4任意一项所述的一种光学专用模具的装配工艺，其特征在于，所述的装配工艺包括如下步骤：

A）.使用两个支架夹具锁紧在支架立柱的下端，将下平台板的两端通过螺栓连接在夹具主体的凹型槽内，形成下层框架；

B）.将滤光片安装在滤光器支架主体内的搁置板上，并用下盖板将滤光片锁紧，将滤光片支架的转轴与光学转轮的装配孔的插槽完成组装，将转接体穿过光学转轮与滤光器支架装配，使得滤光器支架能够在光学转轮内的装配孔内自由转动；

C）.使用螺栓将支持装置与光学转轮进行连接，将旋转装置的旋转套环与转接体的转接头进行装配，然后将旋转装置的套环托座与支持装置通过连接销进行装配；

D）.将驱动杆组与光学转轮完成装配；

E）.使用两个支架夹具锁紧在支架立柱的上端，将上平台板的两端通过螺栓连接在夹具主体的凹型槽内，形成上层框架；

F）.将转动组件通过螺栓连接在下平台板 上；

G）.将D步骤中装配好的驱动杆组装配在转动组件上，驱动杆组的端部与联轴器进行装配；

H）.将电机安装在上平台板上，电机的电机轴穿过上平台板与联轴器装配。

6.一种根据权利要求1‑4任意一项所述的一种光学专用模具的使用方法，其特征在于，所述的使用方法包括如下步骤：

A）.操作旋转装置的驱动螺杆，驱动螺杆通过传动件使得旋转套环发生旋转，从而使得滤光器支架旋转到指定的位置；

B）.启动电机，电机的电机轴带动驱动杆组发生转动，从而带动光学转轮发生转动，使得指定的滤光片位于上工作槽口和下工作槽口之间的指定位置。

说明书

一种光学专用模具及其装配工艺和使用方法

技术领域

[0001] 本发明涉及光学领域，更具体地讲，涉及一种光学专用模具及其装配工艺和使用方法。

背景技术

[0002] 滤光片是用来选取所需辐射波段的光学器件，在实际的工作过程中，为了获取详细的光谱信息，实现所需要的成像效果，需要对进入系统的光线进行过滤，让特定谱段的光
线透过滤光片成像，而其他谱段的光线被截止。因此，需要设计滤光机构来实现不同所需光
线的切换，为了保证不同图像信息的融合质量，应尽可能提高滤光片的定位精度和重复到
位精度。

[0003] 滤光片选择器模具是滤光片使用过程中的常用仪器，它们的实现是为了改变这些观察的滤光片，以便仪器可以观察到不同波长的光以进行数据收集。可以采用多种方法在
过滤器之间进行切换，最常见的装置是过滤轮。滤光片选择器模具在实际应用中的作用非
常明显，然而现行的滤光片选择器模具结构复杂，制造成品非常高，而且对于滤光片的单独
控制还无法完成，整体上还对操作技能的要求非常严格，不利于滤光片选择器模具使用的
普及，而且有些光学操作需要对光线的角度进行特别的要求，需要滤光片能够进行角度的
调节，然而现有的装置基本都是水平位置的设置，无法进行有效的角度控制，即使能够进行
角度调节，角度的精度也无法满足实际的需要，因此亟需一种高效准确的便于操作控制的
滤光片选择器模具，以解决实际使用的需要。

发明内容

[0004] 因此，针对现有技术上存在的不足，提供本发明的示例以基本上解决由于相关领域的限制和缺点而导致的一个或更多个问题，安全性和可靠性大幅度提高，有效的起到保
护设备的作用。

[0005] 按照本发明提供的技术方案，本发明公开的光学专用模具包括模具支架，模具支架上安装有上平台板和下平台板，上平台板上设有上工作槽口，下平台板上设有下工作槽
口，上平台板上安装有驱动装置，下平台板上安装有转动组件，驱动杆组连接在驱动装置和
转动组件之间，驱动杆组上装配有光学转轮，光学转轮上均匀的分布有若干个装配孔，每个
装配孔内装配有滤光器支架，滤光器支架内安装有滤光片，光学转轮上安装有若干个旋转
装置，旋转装置与滤光器支架一一对应，旋转装置能够使得滤光器支架发生旋转，光学转轮
上还安装有支持装置，支持装置能够为旋转装置提供支持，光学转轮能够跟随驱动杆组转
动，从而使得滤光片位于上工作槽口和下工作槽口之间。

[0006] 进一步的，装配孔的内侧设有插槽，滤光器支架包括支架主体，支架主体内部设有搁置板，支架主体上还设有上盖板，上盖板能够将滤光片约束在搁置板上，支架主体的一侧
装配有转轴，转轴与插槽配合，支架主体的另一侧还装配有转接体，转接体具有转接头，转
接头与旋转装置配合。

[0007] 进一步的，模具支架包括支架夹具和支架立柱，支架夹具包括支架夹具主体，夹具主体的中部设有凹型槽，上平台板和下平台板的端部通过螺栓连接在凹型槽内，夹具主体
的两端分别设有一个夹持部，夹持部具有夹持空间，夹持空间能够将支架立柱锁紧，支架夹
具、支架立柱和上平台板共同形成上层框架，支架夹具、支架立柱和下平台板共同形成下层
框架。

[0008] 进一步的，旋转装置包括旋转套环，旋转套环与转接头装配，旋转套环的下方设有套环托座，套环托座通过连接件与支持装置相连，旋转套环的上方设有套环卡座，套环卡座
内穿设有驱动螺杆，驱动螺杆通过传动件驱动旋转套环在套环托座和套环卡座之间旋转，
旋转套环和套环卡座上均设有指示刻度。

[0009] 进一步的，上平台板上设有驱动槽，驱动装置置于驱动槽内，驱动装置为电机，电机的电机轴与驱动杆组之间装配有联轴器。

[0010] 进一步的，夹持部包括前夹持块和后夹持块，前夹持块和后夹持块共同形成夹持空间。

[0011] 进一步的，上工作槽口和下工作槽口对应，上工作槽口和下工作槽口的尺寸相同。

[0012] 进一步的，装配孔的数量为4个。

[0013] 本发明提供了一种光学专用模具，包括模具支架，模具支架上安装有上平台板和下平台板，上平台板上设有驱动装置，下平台板上设有转动组件，驱动杆组连接在驱动装置
和转动组件之间，驱动杆组上装配有光学转轮，光学转轮的每个装配孔内装配有滤光器支
架，滤光器支架内安装有滤光片，光学转轮的上设有若干个旋转装置，旋转装置能够使得滤
光器支架发生旋转，光学转轮上还设有支持装置，支持装置能够为旋转装置提供支持，光学
转轮能够跟随驱动杆组转动，从而使得滤光片位于上工作槽口和下工作槽口之间，能够高
质量的满足光学操作的要求，并能够有效的进行滤光片的切换和滤光片的倾斜操作，精度
复合要求。

附图说明

[0014] 图1为本发明的机构总体装配示意图。

[0015] 图2为本发明的光学转轮装配示意图。

[0016] 图3为本发明的光学转轮装置示意图。

[0017] 图4为本发明的滤光器支架整体示意图。

[0018] 图5为本发明的模具支架装配示意图。

[0019] 图6为本发明的夹具主体整体示意图。

[0020] 图7为本发明的下平台板示意图。

[0021] 图8为本发明的上平台板示意图。

[0022] 图9为本发明的旋转装置示意图。

[0023] 图10为本发明的上盖板示意图。

[0024] 图11为本发明的支持装置示意图。

[0025] 图12为本发明的转轴示意图。

[0026] 图13为本发明的转接体示意图。

[0027] 图14为本发明的前夹持块示意图。

具体实施方式

[0028] 下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

[0029] 以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的
变换均包含在本发明的保护范围内。下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进
一步描述。

[0030] 滤光机构是诸如面阵凝视相机的重要组件，它需要在相机在轨全生命周期内频繁切换滤光片，以配合整机的多谱段成像工作，而该部分通常是相机的单点失效环节。因此，
保证滤光机构的在轨寿命和可靠性是关系相机任务成败的重点和难点之一。

[0031] 本发明的过滤器选择器设计使用轮子的几何形状来选择不同的过滤片。具体的，光学专用模具包括模具支架1，模具支架1包括支架夹具1‑1和支架立柱1‑2，支架夹具1‑1包
括夹具主体，夹具主体的两端分别设有一个夹持部，夹持部具有夹持空间，夹持空间能够将
支架立柱1‑2锁紧，具体的，夹持部包括前夹持块和后夹持块，前夹持块和后夹持块共同形
成夹持空间，锁紧的方式有多种，诸如将前夹持块和后夹持块进行卡接，或者通过螺栓将前
夹持块和后夹持块进行结合，本发明而言，优选的采用螺栓锁紧方式，从而保证支架夹具1‑
1和支架立柱1‑2的装配稳定，为了能够进一步提升两者装配的稳定程度，在夹持空间内还
可以设置防滑件，使得与支架立柱1‑2具有更好的锁紧效果，整体而言，通过支架夹具1‑1和
支架立柱1‑2的设置，可以为整个机构提供稳定的支撑结构和操作空间。

[0032] 模具支架1上安装有上平台板2和下平台板3，夹具主体的中部设有凹型槽，上平台板2和下平台板3的端部通过螺栓连接在凹型槽内，通过凹型槽的设置可以为上平台板2和
下平台板3提供连接空间，并且可以使得上平台板2、下平台板3和夹具主体位于同一平面
上，保证了操作的稳定性，模具支架1、上平台板2和下平台板3共同形成了整个模具机构的
整体框架，该整体框架具有上层框架和下层框架，具体的，支架夹具1‑1、支架立柱1‑2和上
平台板2共同形成上层框架，支架夹具1‑1、支架立柱1‑2和下平台板3共同形成下层框架。

[0033] 上平台板2上设有上工作槽口，下平台板3上设有下工作槽口，上工作槽口和下工作槽口是对应的，而且上工作槽口和下工作槽口的尺寸也是相同的，两者的尺寸优选的和
滤光片的尺寸相同，滤光片可自由的切换，能够位于上工作槽口和下工作槽口之间。

[0034] 上平台板2上安装有驱动装置4，具体的，上平台板2上设有驱动槽，驱动装置4置于驱动槽内，对于本发明而言，驱动装置4优选的为电机，下平台板3上安装有转动组件5，转动
组件5为轴承组件，轴承组件包括轴承座，轴承座内设有圆柱滚子轴承，驱动杆组6连接在电
机和圆柱滚子轴承之间，驱动电机运转可以带动驱动杆组6进行旋转，从而满足滤光片切换
的要求。

[0035] 驱动杆组6可以为螺杆形式，其上装配有光学转轮7，驱动杆组6装配在光学转轮7的中心位置，光学转轮7可以通过螺纹形式装配在驱动杆组6的不同位置，从而满足上下空
间操作的要求，光学转轮7是水平装配的，光学转轮7能够跟随驱动杆组6进行旋转。

[0036] 光学转轮7的作用在于为滤光片提供装配的载体，具体的，光学转轮7是一个整体装置，在光学转轮7内部均匀的分布有若干个装配孔，装配孔的数量优选的为4个，每个装配
孔内装配有滤光器支架8，滤光器支架8内安装有滤光片。

[0037] 滤光器支架8包括支架主体8‑1，支架主体8‑1内部设有搁置板，支架主体8‑1上还设有上盖板8‑2，上盖板8‑2能够将滤光片约束在搁置板上。

[0038] 装配孔的内侧设有插槽，插槽的作用是为了便于转轴8‑3的装配，光学转轮7的转轮壁上还开设有通孔，通孔的作用在于为了便于转接体8‑4的装配，具体的，支架主体8‑1的
一侧装配有转轴8‑3，转轴8‑3与插槽配合，支架主体8‑1的另一侧还装配有转接体8‑4，在装
配时，转接体8‑4能够穿过上述转轮壁上的通孔而与支架主体8‑1完成装配，转接体8‑4具有
转接头，转接头与旋转装置9配合。

[0039] 需要特别说明的是，由于特殊的使用条件，需要对光线的角度进行特别的要求，这也就要求滤光片能够进行角度的调节，然而对于现有的滤光轮等装置，基本都是水平位置
的设置，无法进行有效的角度控制，即使能够进行角度的调节，但是调节精度却无法达到实
际使用的要求，针对于此，本发明的专用模具还包括了旋转装置9，旋转装置9的作用在于能
够使得滤光片具有精确的角度调节。

[0040] 具体的，光学转轮7的上设有若干个旋转装置9，旋转装置9与滤光器支架8一一对应，旋转装置9能够使得滤光器支架8发生旋转，旋转装置9包括旋转套环9‑1，旋转套环9‑1
与转接头装配，旋转套环9‑1的下方设有套环托座9‑2，套环托座9‑2通过连接件与支持装置
10相连，旋转套环9‑1的上方设有套环卡座9‑3，套环卡座9‑3内穿设有驱动螺杆9‑4，驱动螺
杆9‑4通过传动件（图中未示出，可以为蜗轮蜗杆传动、滚珠丝杆传动或者齿轮传动，对于所
属领域角度技术人员而言是公知的技术，这里不再赘述）驱动旋转套环9‑1在套环托座9‑2
和套环卡座9‑3之间旋转，旋转套环9‑1和套环卡座9‑3上均设有指示刻度，旋转套环9‑1能
够进行 360°连续粗调旋转，套环卡座9‑3的游标精度为10弧分。使用时，操作驱动螺杆，驱
动螺杆通过传动件使得旋转套环发生旋转，旋转套环是与转接体8‑4的转接头装配的，从而
转接体8‑4会带动滤光器支架8发生旋转，从而使得滤光片旋转到指定的位置。

[0041] 光学转轮7上还设有支持装置10，支持装置10能够为旋转装置9提供支持，支持装置10呈“L”形状，一部分是连接在光学转轮7上的，一部分是连接在旋转装置9上的。

[0042] 在工作时，光学转轮7能够跟随驱动杆组6转动，从而使得滤光片位于上工作槽口和下工作槽口之间。

[0043] 电机的电机轴与驱动杆组6之间装配有联轴器11，联轴器11可以有不同的型号，驱动杆组6的长度是小于上平台板2和下平台板3之间的高度的，因此联轴器11的作用不但能
够增强传动效果减小电机的振动，还能够对尺寸的要求进行有效的适应和调节。

[0044] 本发明还公开了上述光学专用模具的装配工艺，具体的，该光学专用模具的装配工艺包括如下步骤：

[0045] A.使用两个支架夹具锁紧在支架立柱的下端，将下平台板的两端通过螺栓连接在夹具主体的凹型槽内，形成下层框架；

[0046] B.将滤光片安装在滤光器支架主体内的搁置板上，并用下盖板将滤光片锁紧，将滤光片支架的转轴与光学转轮的装配孔的插槽完成组装，将转接体穿过光学转轮与滤光器
支架装配，使得滤光器支架能够在光学转轮内的装配孔内自由转动；

[0047] C.使用螺栓将支持装置与光学转轮进行连接，将旋转装置的旋转套环与转接体的转接头进行装配，然后将旋转装置的套环托座与支持装置通过连接销进行装配；

[0048] D.将驱动杆组与光学转轮完成装配；

[0049] E.使用两个支架夹具锁紧在支架立柱的上端，将上平台板的两端通过螺栓连接在夹具主体的凹型槽内，形成上层框架；

[0050] F.将转动组件通过螺栓连接在下平台上；

[0051] G.将D步骤中装配好的驱动杆组装配在转动组件上，驱动杆组的端部与联轴器进行装配；

[0052] H.将电机安装在上平台板上，电机的电机轴穿过上平台板与联轴器装配。

[0053] 该光学专用模具的使用方法包括如下步骤：

[0054] A.操作旋转装置的驱动螺杆，驱动螺杆通过传动件使得旋转套环发生旋转，从而使得滤光器支架旋转到指定的位置；

[0055] B.启动电机，电机的电机轴带动驱动杆组发生转动，从而带动光学转轮发生转动，使得指定的滤光片位于上工作槽口和下工作槽口之间的指定位置。

[0056] 本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪
一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要
求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化
囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

[0057] 此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当
将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员
可以理解的其他实施方式。