專利名稱：一種用于雙掃描紅外地球敏感器的掃描鏡組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于雙掃描紅外地球敏感器的掃描鏡組件，屬于衛(wèi)星姿態(tài)測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
用于衛(wèi)星自主導(dǎo)航的雙掃描紅外地球敏感器在空間敏感衛(wèi)星相對(duì)于地球的俯仰與滾動(dòng)姿態(tài)，同時(shí)還可以解算出衛(wèi)星相對(duì)于地球的軌道高度信息，配合衛(wèi)星上其他姿態(tài)或軌道測(cè)量敏感器就可以解算出衛(wèi)星的姿態(tài)及運(yùn)動(dòng)信息，從而實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航。雙掃描紅外地球敏感器頭部安裝在星體外艙板上，其中敏感器頭部采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)掃描的方式對(duì)衛(wèi)星周圍的空間進(jìn) 行掃描，通過(guò)圓周旋轉(zhuǎn)可以得到地球的方波信號(hào)。用于雙掃描紅外地球敏感器光學(xué)系統(tǒng)的掃描鏡組件，在一個(gè)掃描周期內(nèi)可以兩次掃描到地球，得到兩個(gè)方波信號(hào)。通過(guò)計(jì)算兩個(gè)地球方波信號(hào)的寬度以及相對(duì)于雙掃描紅外地球敏感器內(nèi)部基準(zhǔn)信號(hào)的相位關(guān)系，就可以得到衛(wèi)星相對(duì)于地球的俯仰與滾動(dòng)姿態(tài)，同時(shí)還可以解算出衛(wèi)星相對(duì)于地球的軌道高度信息。目前采用平面反射鏡，在一個(gè)掃描周期內(nèi)一次掃描到地球，只能得到一個(gè)方波信號(hào)，可以解算出衛(wèi)星相對(duì)于地球的俯仰與滾動(dòng)姿態(tài)，無(wú)法解算出衛(wèi)星相對(duì)于地球的軌道高
度信息。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種用于雙掃描紅外地球敏感器的掃描鏡組件，該掃描鏡組件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、質(zhì)量輕、反射率高、抗雜光干擾、耐空間輻照和慣性質(zhì)量分布均勻。本發(fā)明的上述目的主要是通過(guò)如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的:—種用于雙掃描紅外地球敏感器的掃描鏡組件，包括反射鏡和基座，其中反射鏡包括金屬鏡體和兩個(gè)安裝凸耳，兩個(gè)安裝凸耳用于金屬鏡體與基座的連接，金屬鏡體為非對(duì)稱的V形結(jié)構(gòu)，V形結(jié)構(gòu)的兩個(gè)V形面a、b為反射表面,V形面a頂端的形面c中心位置設(shè)置有對(duì)準(zhǔn)刻線7、V形面b頂端的形面d中心位置設(shè)置有對(duì)準(zhǔn)刻線11、兩個(gè)安裝凸耳6對(duì)稱設(shè)置在金屬鏡體I上，且每個(gè)安裝凸耳6上表面的中心位置設(shè)置有對(duì)準(zhǔn)刻線12、13，金屬鏡體I的V形結(jié)構(gòu)中除形面a、b之外的其余形面表面均為黑色陽(yáng)極氧化表面，金屬鏡體I上開(kāi)有配重凹槽2，保證反射鏡的重心位于幾何中心線9上，其中幾何中心線9為垂直于基座底面中心的直線，與基座的旋轉(zhuǎn)軸重合。在上述用于雙掃描紅外地球敏感器的掃描鏡組件中，V形結(jié)構(gòu)的兩個(gè)反射表面a、b由如下方法處理得到:首先將重金屬鍍?cè)趦蓚€(gè)V形面上，研磨拋光后鍍SiO保護(hù)膜，形成光學(xué)鍍膜面，即反射表面a、b。在上述用于雙掃描紅外地球敏感器的掃描鏡組件中，重金屬為鎳、鋁或金。在上述用于雙掃描紅外地球敏感器的掃描鏡組件中，金屬鏡體為鋁合金、不銹鋼或鈦合金。在上述用于雙掃描紅外地球敏感器的掃描鏡組件中，基座包括底座和兩個(gè)安裝柱，其中底座為階梯形的圓柱體，圓柱體中心開(kāi)有透光槽，兩個(gè)安裝柱對(duì)稱分布在透光槽兩偵牝并分別與反射鏡上的兩個(gè)安裝凸耳配合，實(shí)現(xiàn)反射鏡與基座的連接。在上述用于雙掃描紅外地球敏感器的掃描鏡組件中，底座上對(duì)稱分布有四個(gè)對(duì)準(zhǔn)刻線，分別與反射鏡上的四個(gè)對(duì)準(zhǔn)刻線實(shí)現(xiàn)對(duì)準(zhǔn)，使V形反射鏡的幾何中心線與和外部紅外探測(cè)器組件的光軸重合。在上述用于雙掃描紅外地球敏感器的掃描鏡組件中，底座和兩個(gè)安裝柱上開(kāi)有若干個(gè)孔，用于減重。在上述用于雙掃描紅外地球敏感器的掃描鏡組件中，底座上開(kāi)有安裝孔，用于掃描鏡組件與軸承組件的連接。在上述用于雙掃描紅外地球敏感器的掃描鏡組件中，兩個(gè)安裝柱和兩個(gè)安裝凸耳上均開(kāi)有安裝孔，通過(guò)螺釘實(shí)現(xiàn)反射鏡與基座的連接。在上述用于雙掃描紅外地球敏感器的掃描鏡組件中，幾何中心線與兩個(gè)V形面a、b的夾角α、β為相同的角度或不同的角度。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于:(I)本發(fā)明創(chuàng)新設(shè)計(jì)了一種用于雙掃描紅外地球敏感器的全新結(jié)構(gòu)的V形反射鏡組件，基于鏡面反射的原理同時(shí)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)兩個(gè)光路的路徑變化，不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、質(zhì)量輕，而且反射率高、耐空間輻照、慣性質(zhì)量分布均勻；在金屬鏡體上設(shè)置配重凹槽，實(shí)現(xiàn)了V形反射鏡相對(duì)于旋轉(zhuǎn)中心線慣性質(zhì)量分布均勻；(2)本發(fā)明采用了 在 金屬鏡體上鍍重金屬并研磨拋光的反射表面，代替直接在玻璃上鍍金屬反射膜，同時(shí)對(duì)反射表面鍍SiO保護(hù)膜處理，提高了反射鏡的耐空間輻照度；(3)本發(fā)明V形反射鏡上除反射表面、光學(xué)鍍膜面外，其余表面黑色陽(yáng)極氧化處理，可有效吸收雜光，抑制雜光對(duì)信號(hào)干擾，提高了可靠性；(4)本發(fā)明V形反射鏡的反射表面與幾何中心線的兩個(gè)夾角可以相等，也可以根據(jù)需要設(shè)置成不同的角度，大大提高了實(shí)用性；(5)本發(fā)明針對(duì)特殊設(shè)計(jì)的V形反射鏡，設(shè)計(jì)了與之匹配的反射鏡基座，反射鏡基座設(shè)置有對(duì)準(zhǔn)刻線與透光孔，實(shí)現(xiàn)了與反射鏡的可靠安裝與配合，并且方便與軸承組件的連接。
圖1為本發(fā)明掃描鏡組件結(jié)構(gòu)示意圖；圖2Α為本發(fā)明V形反射鏡結(jié)構(gòu)示意圖1 ;圖2Β為本發(fā)明V形反射鏡結(jié)構(gòu)示意圖2 ;圖3為本發(fā)明V形反射鏡剖面圖；圖4為本發(fā)明反射鏡基座結(jié)構(gòu)不意圖；圖5為本發(fā)明V形反射鏡組件在雙掃描紅外地球敏感器上的組成原理圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述:如圖1所示為本發(fā)明掃描鏡組件結(jié)構(gòu)示意圖，圖2A、2B所示為本發(fā)明V形反射鏡結(jié)構(gòu)示意圖，圖3所示為本發(fā)明V形反射鏡剖面圖，本發(fā)明掃描鏡組件包括反射鏡和基座，其中反射鏡包括金屬鏡體I和安裝凸耳6，金屬鏡體I和安裝凸耳6為一體化設(shè)計(jì)，安裝凸耳6用于金屬鏡體I與基座的連接，金屬鏡體I為非對(duì)稱的V形結(jié)構(gòu)，如圖2A、2B所示，V形結(jié)構(gòu)包括面a、b、c、d、e、f、g、h共八個(gè)面，其中V形結(jié)構(gòu)的兩個(gè)V形面a、b為反射表面，V形面a頂端的形面c中心位置設(shè)置有對(duì)準(zhǔn)刻線7、V形面b頂端的形面d中心位置設(shè)置有對(duì)準(zhǔn)刻線11、安裝凸耳6對(duì)稱設(shè)置在金屬鏡體I上，且兩個(gè)安裝凸耳6上表面的中心位置分別設(shè)置有對(duì)準(zhǔn)刻線12、13，V形結(jié)構(gòu)中除形面a、b之外的其余形面(包括c、d、e、f、g、h共六個(gè)面)表面為黑色陽(yáng)極氧化表面。此外金屬鏡體I上開(kāi)有配重凹槽2，保證反射鏡的重心位于幾何中心線9上，其中幾何中心線9為垂直于基座底面中心的直線，與基座的旋轉(zhuǎn)軸重合。
本發(fā)明V形反射鏡的金屬鏡體I上有兩處表面a、b上鍍有重金屬(金、鋁或鎳)，經(jīng)過(guò)光學(xué)研磨拋光后鍍SiO保護(hù)膜，形成光學(xué)鍍膜面，即反射表面a、b。兩處反射表面a、b均勻的分布在幾何中心線9的兩側(cè)，各占據(jù)V形反射鏡圓周運(yùn)動(dòng)方向上的180°相位空間。要求光學(xué)拋光后反射表面鏡面質(zhì)量?jī)?yōu)于N=I，ΔΝ=0.8 (標(biāo)準(zhǔn)紅光光源條件下測(cè)試)。此時(shí)V形反射鏡需要進(jìn)行反射率測(cè)量工作，要求在標(biāo)準(zhǔn)紅光光源條件下測(cè)試，反射率> 90%。SiO保護(hù)膜可以有效延緩產(chǎn)品在高輻照環(huán)境下的光學(xué)效率下降問(wèn)題，提高了光學(xué)系統(tǒng)的可靠性。本發(fā)明金屬鏡體I為鋁合金、不銹鋼或鈦合金。如圖3所示，V形反射鏡做圓周旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，可以形成兩個(gè)圓錐形的反射面，兩個(gè)圓錐形反射面的圓錐半角分別為α、β，ΒΡ兩處反射表面a、b與幾何中心線9的夾角，圓錐半角度α、β可以相等，也可以根據(jù)需要設(shè)置成不同的角度。本發(fā)明V形反射鏡的金屬鏡體I帶有配重凹槽2，配重凹槽2的作用是使金屬鏡體I的慣性質(zhì)量分布均勻，減少由于偏心質(zhì)量過(guò)大造成得對(duì)掃描軸系軸承潤(rùn)滑膜系的磨損。本發(fā)明要求經(jīng)過(guò)不同設(shè)計(jì)形狀的配重凹槽2配重后，金屬鏡體I的偏心質(zhì)量分布< 0.2gcm。V形反射鏡共八個(gè)表面,除反射表面a、b以外,其余表面C、d、e、f、g、h為黑色陽(yáng)極氧化表面。黑色陽(yáng)極氧化表面的粗糙度為Ra6.3要求，其紅外半球發(fā)射系數(shù)ε H > 0.85，太陽(yáng)吸收比a s > 0.80 ;可以有效的對(duì)雙掃描紅外地球敏感器有效光路以外的雜散光進(jìn)行吸收，防止由于雜散光對(duì)雙掃描紅外地球敏感器產(chǎn)品測(cè)量精度造成影響。如圖4所示為本發(fā)明反射鏡基座結(jié)構(gòu)示意圖，基座包括底座14和兩個(gè)安裝柱15，其中底座14為階梯形的圓柱體，圓柱體中心開(kāi)有透光槽16，兩個(gè)安裝柱15對(duì)稱分布在透光槽16兩側(cè)，與反射鏡上的兩個(gè)安裝凸耳6配合。兩個(gè)安裝柱15和兩個(gè)安裝凸耳6上均開(kāi)有安裝孔，螺釘穿過(guò)安裝孔將金屬鏡體I安裝在反射鏡基座上，實(shí)現(xiàn)反射鏡與基座的連接。底座14和兩個(gè)安裝柱15上開(kāi)有若干個(gè)孔17，用于減重。底座14上還開(kāi)有安裝孔18，用于掃描鏡組件與軸承組件的連接。底座14上對(duì)稱設(shè)置有四個(gè)對(duì)準(zhǔn)刻線19，分別與反射鏡上的四個(gè)對(duì)準(zhǔn)刻線7、11、
12、13實(shí)現(xiàn)對(duì)準(zhǔn)，通過(guò)瞄準(zhǔn)對(duì)準(zhǔn)刻線7、11、12、13進(jìn)行調(diào)整，使V形反射鏡的幾何中心線9(反射鏡座的旋轉(zhuǎn)軸)和外部紅外探測(cè)器組件的光軸重合，要求上述三者之間的同軸度優(yōu)于00.05。通過(guò)上述三者之間同軸度的調(diào)整，可以有效減少V形反射鏡做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)由于偏心安裝造成的雙掃描紅外地球敏感器產(chǎn)品測(cè)量誤差。如圖5為本發(fā)明V形反射鏡組件在雙掃描紅外地球敏感器上的組成原理圖。本發(fā)明V形反射鏡安裝在基座上，基座下方安裝有紅外探測(cè)器組件。兩路不同的光線經(jīng)過(guò)V形反射鏡的兩個(gè)反射面a、b反射至紅外探測(cè)器組件，光線與V形反射鏡的幾何中心線9的夾角分別為α、β。經(jīng)測(cè)試，本實(shí)施例掃描鏡組件中金屬鏡體I的偏心質(zhì)量分布彡0.2gcm, V形反射鏡反射率> 90%ο以上所述，僅為本發(fā)明最佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。本發(fā)明說(shuō)明書(shū)中未 作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員的公知技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種用于雙掃描紅外地球敏感器的掃描鏡組件，其特征在于:包括反射鏡和基座，其中反射鏡包括金屬鏡體(I)和兩個(gè)安裝凸耳(6)，兩個(gè)安裝凸耳(6)用于金屬鏡體(I)與基座的連接，金屬鏡體(I)為非對(duì)稱的V形結(jié)構(gòu)，V形結(jié)構(gòu)的兩個(gè)V形面(a、b)為反射表面，V形面(a)頂端的形面(c)中心位置設(shè)置有對(duì)準(zhǔn)刻線(7)、V形面(b)頂端的形面(d)中心位置設(shè)置有對(duì)準(zhǔn)刻線(11 )、兩個(gè)安裝凸耳(6)對(duì)稱設(shè)置在金屬鏡體(I)上，且每個(gè)安裝凸耳(6)上表面的中心位置設(shè)置有對(duì)準(zhǔn)刻線(12、13)，金屬鏡體(I) V形結(jié)構(gòu)中除形面(a、b)之外的其余形面表面均為黑色陽(yáng)極氧化表面，金屬鏡體(I)上開(kāi)有配重凹槽(2)，保證反射鏡的重心位于幾何中心線(9)上，其中幾何中心線(9)為垂直于基座底面中心的直線，與基座的旋轉(zhuǎn)軸重合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于雙掃描紅外地球敏感器的掃描鏡組件，其特征在于:所述V形結(jié)構(gòu)的兩個(gè)反射表 面(a、b)由如下方法處理得到:首先將重金屬鍍?cè)趦蓚€(gè)V形面上，研磨拋光后鍍SiO保護(hù)膜，形成光學(xué)鍍膜面，即反射表面(a、b )。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于雙掃描紅外地球敏感器的掃描鏡組件，其特征在于:所述重金屬為鎳、鋁或金。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于雙掃描紅外地球敏感器的掃描鏡組件，其特征在于:所述金屬鏡體(I)為鋁合金、不銹鋼或鈦合金。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于雙掃描紅外地球敏感器的掃描鏡組件，其特征在于:所述基座包括底座(14)和兩個(gè)安裝柱(15)，其中底座(14)為階梯形的圓柱體，圓柱體中心開(kāi)有透光槽(16)，兩個(gè)安裝柱(15)對(duì)稱分布在透光槽(16)兩側(cè)，并分別與反射鏡上的兩個(gè)安裝凸耳(6)配合，實(shí)現(xiàn)反射鏡與基座的連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于雙掃描紅外地球敏感器的掃描鏡組件,其特征在于:所述底座(14)上對(duì)稱分布有四個(gè)對(duì)準(zhǔn)刻線(19)，分別與反射鏡上的四個(gè)對(duì)準(zhǔn)刻線(7、11、12、13)實(shí)現(xiàn)對(duì)準(zhǔn)，使V形反射鏡的幾何中心線(9)與和外部紅外探測(cè)器組件的光軸重八口 ο
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于雙掃描紅外地球敏感器的掃描鏡組件，其特征在于:所述底座(14)和兩個(gè)安裝柱(15)上開(kāi)有若干個(gè)孔(17)，用于減重。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于雙掃描紅外地球敏感器的掃描鏡組件，其特征在于:所述底座(14)上開(kāi)有安裝孔(18)，用于掃描鏡組件與軸承組件的連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于雙掃描紅外地球敏感器的掃描鏡組件，其特征在于:所述兩個(gè)安裝柱(15)和兩個(gè)安裝凸耳(6)上均開(kāi)有安裝孔，通過(guò)螺釘實(shí)現(xiàn)反射鏡與基座的連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于雙掃描紅外地球敏感器的掃描鏡組件，其特征在于:所述幾何中心線(9)與兩個(gè)V形面(a、b)的夾角(α、β )為相同的角度或不同的角度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于雙掃描紅外地球敏感器的掃描鏡組件，包括反射鏡和基座，其中反射鏡包括金屬鏡體和兩個(gè)安裝凸耳，金屬鏡體為非對(duì)稱的V形結(jié)構(gòu)，V形結(jié)構(gòu)的兩個(gè)V形面a、b為反射表面，V形面a頂端的形面c中心位置設(shè)置有對(duì)準(zhǔn)刻線7、V形面b頂端的形面d中心位置設(shè)置有對(duì)準(zhǔn)刻線11、兩個(gè)安裝凸耳6對(duì)稱設(shè)置在金屬鏡體1上，且每個(gè)安裝凸耳6上表面的中心位置設(shè)置有對(duì)準(zhǔn)刻線12、13，金屬鏡體1V形結(jié)構(gòu)中除形面a、b之外的其余形面表面均為黑色陽(yáng)極氧化表面，金屬鏡體1上開(kāi)有配重凹槽2，保證反射鏡的重心位于幾何中心線9上，該掃描鏡組件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、質(zhì)量輕、反射率高、抗雜光干擾、耐空間輻照和慣性質(zhì)量分布均勻。
文檔編號(hào)G01C21/24GK103226019SQ20131015621
公開(kāi)日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2013年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月28日
發(fā)明者鄧樓樓, 梅志武, 涂智軍, 王舒雁, 劉科, 楊穎 , 孫建波, 孫艷, 蓋芳?xì)J, 董超, 張燚, 史永敏, 胡新超 申請(qǐng)人:北京控制工程研究所