专利名称：一种航空光学遥感器的k镜往复式双向消旋结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种航空光学遥感器的K镜往复式双向消旋结构，属于航空光学遥感器技术领域。
背景技术：
随着我国航空光学遥感器的性能要求越来越高，为了减小体积、重量，实现轻型化，同时为了提高扫描效率，航空光学遥感器经常采用45°扫描镜圆周扫描的方式，但是该方式将产生像旋转的问题，造成轴外视场的无法配准。道威棱镜可以有效地消除45°旋转扫描反射镜产生的像旋转，但只能用于可见光到近红外波段，对于遥感仪器中宽波段范围， 特别是对中、远红外波段的要求不能满足，因此在使用时有相当的局限性。为了解决这一问题，航空光学遥感器可采用K镜结构，以消除像旋转，故又名消旋结构。目前中科院上海技术物理研究所已经已成功研制出航天K镜消旋结构，将其成功应用于航天海洋卫星水色仪，但现有技术的K镜消旋结构机械结构装调方式较为复杂，热稳定性较差，关键的是只能单向消旋，扫描效率低。本实用新型的技术在现有K镜消旋结构研制原理的基础上，在机械结构设计方面有很大改进，装调方式较为简单、灵活，热稳定性好，实现了往复双向消旋，且换向速度快，精度高，具有更高的同轴度与垂直度，另外内部结构电机采用音圈电机，重量更轻、频率响应较快、线性度更高，大大提高了 K镜往复式双向消旋结构的整体性能。

实用新型内容本实用新型的技术解决问题是克服现有技术的不足，提供一种航空光学遥感器的K镜往复式双向消旋消旋结构，解决了由于45°扫描镜圆周扫描引起的像旋转问题。本实用新型的技术解决方案是一种航空光学遥感器的K镜往复式双向消旋结构，其特征在于包括三角反射镜、 平面反射镜、轴筒、承力座、轴承端盖、向心轴承、电机、旋转变压器和限位块；向心轴承和旋转变压器套在轴筒外部之后安装在承力座上，将三角反射镜和平面反射镜组成的K字形光学部件固定在轴筒中，限位块对称安装在轴筒的两侧，轴承端盖压盖在向心轴承上，电机固定在承力座上驱动所述轴筒在限位块的范围内左右旋转；所述轴筒的旋转轴、所述K字形光学部件的旋转轴和所述K字形光学部件的光轴重合在一起。所述电机采用音圈电机。所述轴筒、承力座和向心轴承为钛合金材料。本实用新型与现有技术相比的有益效果是(1)本实用新型K镜往复式双向消旋结构可以实现双向消旋并且转向速度快，扫描效率提高一倍，填补了航空遥感领域双向扫描成像中消旋消旋结构的空白。而现有技术中的K镜消旋结构只能实现单向消旋，扫描效率低。(2)本实用新型K镜往复式双向消旋结构中采用音圈电机来驱动旋转组件旋转， 频率响应快、精度高，能够更精确地控制K镜往复式双向消旋结构的旋转角度，且音圈电机安装在K镜往复式双向消旋结构的承力座上，使得K镜往复式双向消旋结构称为独立的整体，可以方便的安装在不同的光学遥感器上，通用性强。(3)本实用新型K镜往复式双向消旋结构中相比现有消旋结构在轴筒两侧对称增加了限位块，防止轴筒旋转过位。

图1为本实用新型K镜往复式双向消旋结构光路示意图；图2为本实用新型K镜往复式双向消旋结构剖视图；图3为本实用新型K镜往复式双向消旋结构整体外形图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
进行进一步的详细描述。本实用新型如图2和图3所示包括三角反射镜1、平面反射镜2、轴筒3、承力座4、 轴承端盖5、向心轴承6、电机7、旋转变压器8和限位块9 ；向心轴承6和旋转变压器8套在轴筒3外部之后安装在承力座4上，将三角反射镜1和平面反射镜2组成的K字形光学部件固定在轴筒3中，限位块9对称安装在轴筒3 的两侧，轴承端盖5压盖在向心轴承6上，电机7固定在承力座4上驱动所述轴筒3在限位块9的范围内左右旋转；所述轴筒3的旋转轴、所述K字形光学部件的旋转轴和所述K字形光学部件的光轴重合在一起。电机6采用音圈电机。轴筒3、承力座4和向心轴承6为钛合金材料。向心轴承5的同轴度为00.006mm。组成的K镜往复式双向消旋结构光路如图1所示，平行光束沿箭头方向传输，入射光为平行光，在三角反射镜1和平面反射镜2处发生反射，出射光为平行光。K镜往复式双向消旋结构外形图如图3所示。装配时先将三角反射镜1和平面反射镜2作为一个K镜光学部件调试固定好，待旋转轴系(包括轴筒3、向心轴承6、电机7、旋转变压器8)初装于承力座4上时(此时已完成轴承径向间隙的调试)，再将K镜光学部件(包括三角反射镜1和平面反射镜2)安装于旋转轴系上，在向心轴承外压盖轴承端盖5，在平行光路中进行装调，使K镜的旋转轴与旋转轴系的旋转轴重合，最后将K镜往复式双向消旋结构放置于光学遥感器底板上，完成K镜的旋转轴与光轴重合的装调。本实用新型通过调节K镜三角反射棱镜的俯仰、偏航、左右对中、与平面反射镜之间间隔的变化，在系统光校中使K镜的光轴与和回转轴更好地重合；本实用新型结构加工精度要求严格，在现有机加能力的情况下尽可能实现最高同轴度、垂直度的要求。特别是采用了最高精度等级P2级角接触向心轴承71818 (GB/ T292-2007)，且为了达到该轴承的配合精度要求，轴孔的同轴度要求为00.006mm，达到了现有机床加工的极限精度；本实用新型为了保证K镜组件处在良好的工作温度，在K镜组件电机附近进行温控，以消除热应力对轴系的异常受力隐患；本实用新型K镜光学部件单独装调先将平面反射镜和三角反射棱镜加上上下玻璃基板作为一个K镜光学部件调试固定好，保证三角反射棱镜与平面反射镜的位置、镜间距、夹角等指标满足要求，有利于保证光学部件中镜间距、夹角等关键指标的装调精度，且便于粘接工艺的实施；减少了组件装调过程中的控制变量，组件装调时只需要保证光学部件的光轴与组件的旋转轴重合，调节较容易，调节结构设计相对简单；本实用新型电机选用了美国BEI公司的RA60-10-001A电机，该电机具有体积小、 高速、平滑、无嵌齿、响应快、精度高等特点；为了实现测角的高精度要求，旋转变压器采用了西安微电机研究所的 160XFS1/64-1S双通道旋转变压器，该旋转变压器具有无需机械进行初定位的特点，为结构和电子学调试提供了很大的方便。本实用新型说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。
权利要求1.一种航空光学遥感器的K镜往复式双向消旋结构，其特征在于包括三角反射镜 (1)、平面反射镜(2)、轴筒(3)、承力座(4)、轴承端盖(5)、向心轴承(6)、电机(7)、旋转变压器⑶和限位块(9)；向心轴承(6)和旋转变压器⑶套在轴筒(3)外部之后安装在承力座⑷上，将三角反射镜(1)和平面反射镜( 组成的K字形光学部件固定在轴筒(3)中，限位块(9)对称安装在轴筒⑶的两侧，轴承端盖(5)压盖在向心轴承(6)上，电机(7)固定在承力座⑷ 上驱动所述轴筒⑶在限位块(9)的范围内左右旋转；所述轴筒(3)的旋转轴、所述K字形光学部件的旋转轴和所述K字形光学部件的光轴重合在一起。
2.根据权利要求1所述的一种航空光学遥感器的K镜往复式双向消旋结构，其特征在于所述电机(7)采用音圈电机。
3.根据权利要求1所述的一种航空光学遥感器的K镜往复式双向消旋结构，其特征在于所述轴筒(3)、承力座(4)和向心轴承(6)为钛合金材料。
专利摘要本实用新型涉及一种航空光学遥感器的K镜往复式双向消旋结构，属于航空光学遥感器技术领域，包括三角反射镜、平面反射镜、轴筒、主承力座、轴承端盖、轴承、电机、旋转变压器和限位块；通过引入旋转变压器，使得本实用新型K镜往复消旋结构的测量精度大幅提高，使“K镜”和45°扫描镜旋转方向相同且速度为45°旋转扫描反射镜转速一半时，物体在像面上的像不产生旋转。因此，本实用新型能够解决由于45°扫描镜圆周扫描引起的像旋转问题；同时，本实用新型还具有体积小，刚度高，扫描稳定性好等特点，已成功在某个航空光学遥感器型号上使用。
文档编号G01S7/481GK202041704SQ20112008525
公开日2011年11月16日 申请日期2011年3月28日 优先权日2011年3月28日
发明者何林, 张继友, 李福东, 林招荣, 谢冰, 马越 申请人:北京空间机电研究所