[发明专利]一种星载成像仪器焦平面高精度位移装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种高精度位移装置，特别涉及一种星载成像仪器焦平面高精度位移装置。

背景技术

星载成像仪器在经历运输、发射和空间温度变化的情况下，焦平面会偏离原来的位置，导致在轨工作时，成像模糊，所以目前在轨的先进的高精度成像仪器基本上都具有焦平面位移装置，如果发现图像模糊，通过地面遥控将成像传感器重新移位到相机焦平面上，以获得高质量的图像。

直到目前为止已经发射的数十颗卫星上只有SOLAR-B卫星上太阳X射线成像望远镜具有焦平面调整功能。SOLAR-B卫星上太阳X射线成像望远镜的焦平面微位移调整依赖控制步进电机的转动来实现，步进电机转动驱动一连杆，连杆的一端固定在成像传感器上，成像传感器由一柔性宽金属带固定，这样步进电机转动，驱动连杆，从而带动成像传感器一维平动，从而实现焦平面调节。这种焦平面位移装置结构复杂，体积较大，而且行程小，可控范围小、研制成本高。

发明内容

本发明目的在于，为克服现有技术的星载成像仪器采用的焦平面位移装置结构复杂，体积较大，而且行程小，可控范围小、研制成本高的问题，本发明提供一种星载成像仪器焦平面高精度位移装置。

本发明提出的一种星载成像仪器焦平面高精度位移装置专门针对天体成像或者太阳成像的高精度成像仪器，这类仪器对噪声控制很严，一般都需要深空辐冷来降低传感器的噪声，所以成像传感器与深空辐冷板采用刚性连接，这给传感器加位移控制装置增加了很多难度。

为了实现上述目的，本发明提供一种星载成像仪器焦平面高精度位移装置，用于将发生移位的天体成像或者太阳成像的成像仪器的成像传感器移位到相机焦平面上，该装置包含步进电机，其特征在于，所述装置还包括：蜗杆、空心涡轮、柱形空心的内螺纹套筒和外螺纹套筒；所述的柱形空心的外螺纹套筒是的上表面构成环形仪器安装台；所述空心涡轮、柱形空心的内螺纹套筒和外螺纹套筒同轴设置，形成一中空垂直通路，该通路的直径大于15mm。

所述的步进电机驱动蜗杆转动，该蜗杆带动与之啮合的空心涡轮转动；所述的空心涡轮进一步带动内部同轴固定设置的柱形空心内螺纹套筒同步转动，该转动的内螺纹套筒通过螺纹耦合使套设在其上部的外螺纹套筒在限位机构控制下发生上下位移。

可选的，所述空心涡轮和柱形空心的内螺纹套筒通过一空心薄壁轴承同轴固定在一中空的圆柱形支架上，所述空心薄壁轴承和中空圆柱形支架形成的垂直中空通路的直径大于15mm。

可选的，所述中空的圆柱形支架固定设置于安装底座上。

可选的，所述限位机构包括Z形滑块及其匹配的限位孔，该Z形滑块的一端与仪器安装台硬连接，另一端与垂直设置在L形架上的限位孔可滑动配合；所述的Z形滑块通过一垂直设置的弹性支撑件支撑。所述限位孔为长方形限位孔。

本发明的工作过程为：当步进电机驱动蜗杆转动时，蜗杆驱动空心涡轮转动，与空心涡轮刚体连接的柱形空心内螺纹同步转动，该内螺纹套筒进一步通过螺纹耦合带动套设于其上部与仪器安装台一体的外螺纹套筒在限位机构的限定下发生上下位移。上述工作过程中，通过改变蜗杆的螺距、空心涡轮的齿数或者内螺纹套筒和外螺纹套筒之间的耦合螺纹的螺距来调整位移精度，通过改变内螺纹套筒和外螺纹套筒之间的螺纹的长度调整位移的行程。

本发明的一种星载成像仪器焦平面高精度位移装置的有益技术效果在于：

1.本发明的星载成像仪器焦平面高精度位移装置结构采用了涡轮蜗杆配合耦合旋进螺纹机构实现亚微米精度、大行程位移控制。

2.通过涡轮蜗杆的限定功能以及旋进平台的限位机构，整个装置近似于一个整体，在电机不旋转的状态下，安装平台在外界冲力的影响不会影响安装台的初始位置。

3.本发明装置结构简单、并具有成本较低，体积小、重量轻、可靠性高等优点，并且整个装置可用于深空辐冷的热传导连接件，一方面实现焦平面的调整，另一方面满足深空辐冷条件可直接固定在星载成像仪器CCD制冷面上。

综上所述本发明是针对天体成像或者太阳成像的高精度成像仪器，设计一种位移精度高达0.1um的星载成像仪器焦平面高精度位移装置。在轨运行时，通过控制步进电机的驱动脉冲数，精确控制CCD在焦点位置附近调整，达到最佳的成像效果。该系统结构紧凑，控制简便、可靠性高、抗振动冲击能力强、热传导截面大，是深空辐冷焦平面高精度调整的理想装置。

附图说明

图1是本发明的星载成像仪器焦平面高精度位移装置的总体结构示意图；

图2是本发明的星载成像仪器焦平面高精度位移装置的截面图。

附图标识：