-2和滑塊調(diào)整墊2-3包括兩組，兩組所述導軌2-1平行設(shè)置。
[0047] 參見附圖2,本發(fā)明的一種用于航空相機的小型化調(diào)焦機構(gòu)的導向部件2固定于與 支撐結(jié)構(gòu)1上，對調(diào)焦對象3實現(xiàn)直線運動約束。凸輪從動件6與調(diào)焦對象3之間緊固聯(lián)接，凸 輪從動件6與凸輪5單側(cè)接觸，通過連接于支撐結(jié)構(gòu)1上的復位彈黃10對凸輪從動件6進行預 緊。凸輪5通過兩個軸承7固定于支撐結(jié)構(gòu)1上，固定于支撐結(jié)構(gòu)1上的電機9通過齒輪傳動8 帶動凸輪5轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)了由電機9輸出運動的減速、凸輪5角位移測量W及旋轉(zhuǎn)運動向直 線運動的轉(zhuǎn)化，通過凸輪5輪廓的設(shè)計使得調(diào)焦對象3的直線運動與凸輪5的角位移具有一 一對應關(guān)系。
[004引參見附圖3,凸輪5采用了偏屯、凸輪5,調(diào)焦對象3的直線運動與凸輪5轉(zhuǎn)角運動轉(zhuǎn)化 原理。調(diào)焦對象3的直線位置?·(θ)與凸輪5轉(zhuǎn)角Θ符合公式(1)所示的正弦關(guān)系：
[0049] f(0)=e·sine(0e[-90° ,+90°]) (1)
[0050] 其中：e為凸輪5旋轉(zhuǎn)中屯、和幾何中屯、的偏屯、量;θ為凸輪5的轉(zhuǎn)角。
[0051] 使用過程中，凸輪5轉(zhuǎn)角Θ控制在小于[-90°，+90°]范圍W內(nèi)。從圖3所示的規(guī)律可 看出，當凸輪5轉(zhuǎn)角Θ在+90°或-90°附近時，曲線斜率變小，式（1)的測量靈敏度降低。所W， 為提高測量靈敏度，一般會將偏屯、凸輪5的偏屯、量e設(shè)計取值大于半調(diào)焦行程。
[0052] 當凸輪5的偏屯、量e大于3~5倍半調(diào)焦行程時，凸輪5轉(zhuǎn)角Θ可控制在中間位置的很 小角度范圍內(nèi)，此時公式(1)可簡化為如下式所示的線性關(guān)系：
[005；3]f(目）=e.0 (目e[-0b，+0b]) (2)
[0054] 其中：目b(目b<90° )為調(diào)焦半行程所對應的凸輪5轉(zhuǎn)角。
[0055] 為了減小結(jié)構(gòu)尺寸，本發(fā)明的凸輪從動件6和凸輪5之間采取了單側(cè)接觸方案。為 保證凸輪5在正負轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)，機構(gòu)始終有效工作，需要采用復位彈黃10預緊方式來保證凸 輪從動件6和凸輪5之間有效接觸。復位彈黃10的布置方式對該調(diào)焦機構(gòu)的直線運動精度有 著重要影響。
[0056] 參見附圖4,作用于凸輪從動件6上的外力主要有Ξ個：調(diào)焦對象3和凸輪從動件6 的重力G、凸輪5推力Fcam和復位彈黃10拉力Fs。其中重力會使調(diào)焦對象3產(chǎn)生公式(3)所示的 傾覆力矩Mz:
[0057] Mz=G· 1 (3)
[005引其中：1為調(diào)焦對象3和凸輪從動件6構(gòu)成的整體的質(zhì)屯、距導軌2-1的距離。
[0059] 運一傾覆力矩Mz會被兩組導軌2-1的約束力所抵消，不會對調(diào)焦對象3的直線運動 精度造成大的影響，即Z向。
[0060] 凸輪5推力Fcam和復位彈黃10拉力Fs會自然滿足力的平衡，如果復位彈黃10布置不 當會產(chǎn)生額外的力偶矩分量Mx和My，它們會對調(diào)焦對象3的直線運動精度造成大的影響，即Z 向。
[0061] 參見附圖5,本發(fā)明提出了一種行之有效的雙復位彈黃10解決方案，為確保導向精 度，復位彈黃10的力學性能和位置參數(shù)需要需滿足如下條件：
[0062]
(4)
[00創(chuàng)其中：Axi日和Δχ2日為凸輪5零位時，即θ= 0°時，凸輪5推力分別與兩根復位彈黃10 拉力在X方向上的間距；
[0064] Δyi和ΔΥ2為整個行程范圍內(nèi)凸輪5推力分別與兩根復位彈黃10拉力在Υ方向上的 間距；
[0065] Fsi和Fs勸兩根復位彈黃10的拉力。
[0066] 由力的合成原理可知，要使凸輪5推力Fcam和兩個復位彈黃10的拉力Fsl、FsS個力 的合力偶矩為零，需要滿足兩個基本條件：1)兩根復位彈黃10的拉力大小相等、方向相同； 2)兩根復位彈黃10的拉力與凸輪5推力共平面，且復位彈黃10的拉力對稱分布于凸輪5推力 的兩側(cè)。第一個條件可通過選擇兩根剛度相同的復位彈黃10來保證。由于整個調(diào)焦行程中 凸輪5推力Fcam的作用點會在X方向上小范圍內(nèi)變動，因而，上述所提及的"兩根復位彈黃10 的拉力與凸輪5推力共平面"條件難W嚴格滿足。但是，按照公式(4)的方式將兩根復位彈黃 10相對于凸輪5零位時的凸輪5推力方向?qū)ΨQ布置，可使得整個調(diào)焦行程中，內(nèi)凸輪5推力和 復位彈黃10拉力所組成力系的合力偶矩最小化，從而可使調(diào)焦對象3的直線運動精度影響 因素最小化。
【主權(quán)項】
1. 一種用于航空相機的小型化調(diào)焦機構(gòu)，其特征在于，包括： 支撐結(jié)構(gòu)（1)，所述支撐結(jié)構(gòu)（1)為L型結(jié)構(gòu)； 設(shè)置在支撐結(jié)構(gòu)（1)側(cè)壁上的導向部件(2)，調(diào)焦對象(3)-側(cè)通過導向部件(2)相對支 撐結(jié)構(gòu)（1)在光軸方向滑動； 與調(diào)焦對象(3)另一側(cè)緊固聯(lián)接的凸輪從動件(6); 與所述凸輪從動件(6)單側(cè)接觸的凸輪(5)，所述凸輪(5)通過兩個軸承(7)固定在支撐 結(jié)構(gòu)（1)上，所述凸輪從動件(6)通過兩個和凸輪(5)的推力共平面的復位彈簧（10)與支撐 結(jié)構(gòu)（1)連接； 通過銷接方式連接在凸輪(5)端部的軸角傳感器(4); 和通過過渡支座固定在支撐結(jié)構(gòu)（1)上的電機(9)，所述電機(9)輸出端通過齒輪傳動 (8)帶動凸輪(5)轉(zhuǎn)動。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于航空相機的小型化調(diào)焦機構(gòu)，其特征在于，所述支撐 結(jié)構(gòu)（1)包括支撐板(1-1)、彈簧掛鉤A(1 -2)、壓板(1 -3)、軸系支座（1 -4)、彈簧掛鉤B(1 -5); 所述軸系支座（1-4)固定在支撐板(1-1)上，彈簧掛鉤A(l-2)和彈簧掛鉤B(l-5)固定在所述 軸系支座（1-4)上，所述凸輪從動件(6)通過兩個所述復位彈簧（10)分別與彈簧掛鉤A(l-2) 和彈簧掛鉤B(l-5)連接，所述凸輪(5)通過軸承(7)固定在軸系支座（1-4)上，所述軸角傳感 器(4)通過壓板(1-3)固定在所述軸系支座（1-4)上。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于航空相機的小型化調(diào)焦機構(gòu)，其特征在于，所述導向 部件(2)包括導軌(2-1)、滑塊(2-2)和滑塊調(diào)整墊（2-3)，所述滑塊(2-2)和滑塊調(diào)整墊(2-3)通過螺釘固定在支撐板(1-1)側(cè)壁上，所述導軌(2-1)和調(diào)焦對象(3)通過螺釘緊固聯(lián)接， 所述導軌(2-1)和所述滑塊(2-2)之間形成直線導向副，所述導軌(2-1)和滑塊(2-2)之間設(shè) 有滾珠。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于航空相機的小型化調(diào)焦機構(gòu)，其特征在于，所述導軌 (2-1)、滑塊(2-2)和滑塊調(diào)整墊(2-3)包括兩組，兩組所述導軌(2-1)平行設(shè)置。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于航空相機的小型化調(diào)焦機構(gòu)，其特征在于，所述凸輪 (5)為偏心凸輪。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于航空相機的小型化調(diào)焦機構(gòu)，其特征在于，所述調(diào)焦 對象(3)的直線位置f(0)與凸輪(5)轉(zhuǎn)角Θ之間滿足以下正弦關(guān)系： f(9) = e · sin9(0e [-90° ,+90° ]) 其中：e為凸輪(5)旋轉(zhuǎn)中心和幾何中心的偏心量;Θ為凸輪(5)轉(zhuǎn)角。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于航空相機的小型化調(diào)焦機構(gòu)，其特征在于，兩個所述 復位彈簧(10)的力學性能和位置參數(shù)滿足以下關(guān)系：其中：Δχ1(^ΡΔΧ2〇為凸輪（5)零位時，即θ = 〇°時，凸輪（5)推力分別與兩根復位彈簧 (10)拉力在X方向上的間距； Α 71和Δ ^為整個行程范圍內(nèi)凸輪(5)推力分別與兩根復位彈簧（10)拉力在Υ方向上的 間距； Fsl和Fs2為兩根復位彈簧(10)的拉力。
【專利摘要】一種用于航空相機的小型化調(diào)焦機構(gòu)屬于航空光學遙感裝備調(diào)焦技術(shù)領(lǐng)域，目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的結(jié)構(gòu)復雜、機構(gòu)軸向尺寸大和系統(tǒng)自鎖性能受制于調(diào)焦行程和旋轉(zhuǎn)筒的旋轉(zhuǎn)角度比值以及凸輪導銷易磨損的問題。本發(fā)明包括：支撐結(jié)構(gòu)，支撐結(jié)構(gòu)為L型結(jié)構(gòu)；設(shè)置在支撐結(jié)構(gòu)側(cè)壁上的導向部件，調(diào)焦對象一側(cè)通過導向部件相對支撐結(jié)構(gòu)在光軸方向滑動；與調(diào)焦對象另一側(cè)緊固聯(lián)接的凸輪從動件；與凸輪從動件單側(cè)接觸的凸輪，凸輪通過兩個軸承固定在支撐結(jié)構(gòu)上，凸輪從動件通過兩個和凸輪的推力共平面的復位彈簧與支撐結(jié)構(gòu)連接；通過銷接方式連接在凸輪端部的軸角傳感器；和通過過渡支座固定在支撐結(jié)構(gòu)上的電機，電機輸出端通過齒輪傳動帶動凸輪轉(zhuǎn)動。
【IPC分類】G03B13/34
【公開號】CN105446054
【申請?zhí)枴緾N201511018007
【發(fā)明人】李海星, 劉立國, 丁亞林, 張洪文, 史磊, 張繼超, 蔣寧, 王乃祥, 管坐輦
【申請人】中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2015年12月30日