[发明专利]一种超大口径轻质反射镜磁悬浮式重力卸载机构及方法

说明书

本发明提供了一种适用于超大口径轻质反射镜的磁悬浮式重力卸载机构及方法，包括底座、设置在底座上的可移动电磁铁、可升降电机、嵌在反射镜背面的固定电磁铁、磁力吸盘以及磁力吸盘架；磁力吸盘与固定电磁铁之间产生吸力，实现吊装转运功能；可移动电磁铁与固定电磁铁之间产生斥力，从而提供支持力实现重力卸载。本发明完全颠覆原有卸载支撑形式，提出运用磁悬浮原理提供卸载力，不受反射镜镜坯背面轻量化结构设计的限制，可以进行灵活的重力卸载设计，卸载精度高。

技术领域

本发明属于光学元件加工技术领域，特别涉及一种超大口径轻质反射镜在铣磨、研磨及抛光阶段的面形轮廓检测时的吊装转运及重力卸载机构、方法。

背景技术

空间大口径反射主镜是空间光学系统的重要组成部分，因反射镜的加工过程是在有地面重力影响的条件下进行的，进入太空后，重力消失或只承受微重力，因此在地面加工完成的反射主镜在升空后会产生变形从而失效。可见如何实现超大型反射镜加工面形的精确检测，消除重力影响，保证天地一致性，是加工过程中的关键环节，加工检测面型不准确，将直接影响在轨光学遥感成像系统的成像分辨率。

近年来由于观测要求越来越趋向大视场、宽覆盖、高分辨率，使得空间大口径反射主镜的直径越来越大，口径已经逐渐从2m级需求提高至4m量级甚至6-10m量级，其轻量化率也要求越来越高。依据现有技术水平，为了实现超大型反射镜加工检测时的零重力面形卸载，保证天地一致性，需要设计几百个离散接触式支撑单元，如采用几百个气缸或电机对反射镜的轻量化筋处进行支撑以进行重力卸载，这种支撑形式支撑力只能作用于反射镜背面的轻量化筋处，无法实现对镜面的直接作用，支撑效率低，对反射镜的刚度要求高，使得反射镜很难实现进一步的轻量化设计，反射镜质量无法大幅度降低，这就会给加工制造装配运输带来巨大的风险和困难；且针对Φ4-7m口径反射镜，所需支撑点可能超过500个，甚至600个，点数越多系统越复杂，达到测试平衡状态所需时间长，卸载精度很难达到要求。可见仅靠对现有技术进行复制和线性提高的方法已经远远不能满足其加工制造需求，亟需开发新的卸载技术。

针对口径Φ4-7m的背部开放式的反射镜，如果采用新型的磁悬浮式重力卸载机构，因固定电磁铁可以直接粘贴在反射镜镜面背面，卸载力将直接作用在反射镜镜面上，支撑效率与卸载精度高，所需的卸载支撑点个数将大大减少，且该卸载方式对反射镜的刚度要求低，可以大大降低反射镜的面密度指标，实现超薄镜坯减重设计，从设计源头上降低超大口径反射镜设计加工检测难度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，从源头上降低反射镜的设计加工难度，提高卸载精度，实现超轻反射镜加工制造，针对超大口径轻质反射镜加工检测，提出一种基于磁悬浮式的超大口径反射镜重力卸载机构，实现加工检测过程中的吊装转运及重力卸载。

本发明提供的技术方案如下：

第一方面，一种适用于超大口径轻质反射镜的磁悬浮式重力卸载机构，包括底座、可移动电磁铁、可升降电机、固定电磁铁、磁力吸盘以及磁力吸盘架；

所述可移动电磁铁设置在底座上，所述固定电磁铁嵌在反射镜背面，每个固定电磁铁对应多个可移动电磁铁，组成一组卸载支撑单元，在每组卸载支撑单元中，固定电磁铁所对应的多个可移动电磁铁围绕固定电磁铁成一个环状；

所述可升降电机用于在卸载平衡前支撑反射镜，通过升降操作调节固定电磁铁和可移动电磁铁之间的相对距离；

所述磁力吸盘固定在磁力吸盘架上磁力吸盘的位置可调，其工作位置与反射镜背部的固定电磁铁相对应；

各电磁元件中的电流单独控制，通过控制电流的大小和方向，使得磁力吸盘与固定电磁铁之间产生吸力，实现吊装转运功能；使可移动电磁铁与固定电磁铁之间产生斥力，从而提供支持力实现重力卸载。

第二方面，一种适用于超大口径轻质反射镜的磁悬浮式重力卸载方法，包括如下步骤：