專利名稱：擺桿式光纖定位方法及其定位機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的擺桿式光纖定位方法屬于天文觀測儀器領(lǐng)域中的觀測星體用光纖的精密定位的方法。
本方法發(fā)明之前，與本方法最為接近的已有的光纖定位方法是用機(jī)械手操作光纖定位磁扣，在固定板上定位(英國和澳大利亞90年代聯(lián)合研究的AUTOFIB光纖定位方法)。該定位方法觀測盲區(qū)大，同時可觀測星體數(shù)量少，對在焦面上鄰近的兩個星體之間距離小于5mm時不能同時觀測，這樣就大大地降低了觀測效率。
為了克服上述缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于達(dá)到同時可觀測更多星體和消除觀測盲區(qū)，提高觀測效率。
本發(fā)明的詳細(xì)內(nèi)容是將每一光纖接收端分別鑲嵌在擺桿的頂端中心，由多根擺桿上的光纖接收端面組成所需的觀測接收焦面點(diǎn)陣，光纖沿空心或半空心的光纖擺桿導(dǎo)出，擺桿由鉸鏈支撐，用電機(jī)或液壓馬達(dá)或氣動馬達(dá)作為動力源驅(qū)動，使擺桿以鉸鏈為擺動中心實(shí)現(xiàn)兩個自由度的擺動。這樣，擺桿上的光纖接收端能到達(dá)單元焦面范圍內(nèi)任何位置。
本方法是根據(jù)杠桿的位移放大原理，實(shí)現(xiàn)光纖接收端的位移放大，避免了運(yùn)動機(jī)構(gòu)的干涉，做到了無盲區(qū)觀測。光纖擺桿由球鉸支撐，以球心為軸心，可用電機(jī)或液壓馬達(dá)或氣動馬達(dá)等驅(qū)動源驅(qū)動，使擺桿繞球心在單元空間做任意方位擺動。擺桿頂端的光纖接收端距球心距離較長，擺桿驅(qū)動點(diǎn)距球心的距離較短，根據(jù)杠桿原理，驅(qū)動點(diǎn)小距離的位移，可使光纖擺桿的接收端有較大距離的位移，由于位移的方向、距離可由驅(qū)動力的方向、距離控制，因此，可使光纖接收端在需要的位置定位，達(dá)到各光纖無盲區(qū)接收。
實(shí)施本方法，可組合4000個帶有獨(dú)立驅(qū)動系統(tǒng)的擺桿單元，由擺桿接收端組成所需的觀測接收焦面，每根擺桿單獨(dú)驅(qū)動定位，實(shí)現(xiàn)對4000個星體的同時觀測。也可以組合4000個不帶驅(qū)動定位的擺桿單元，由擺桿接收端組成所需的觀測接收焦面，由數(shù)個微調(diào)定位平臺分區(qū)域?qū)Ω鲾[桿分別進(jìn)行微調(diào)定位，實(shí)現(xiàn)對4000個星體的同時觀測。
本發(fā)明的積極效果為，使用擺桿式光纖定位方法可作到無盲區(qū)觀測。可同時觀測4000個或更多的星體，相當(dāng)于把目前最先進(jìn)的同類觀測儀器同時可觀測的星體數(shù)量提高了近10倍。大大提高了可同時觀測星體的分辨率，能同時觀測焦面上間距1mm以上的4000個星體。
本發(fā)明的最佳實(shí)施例為光纖擺桿采用空心或半空心結(jié)構(gòu)，每一光纖分別鑲嵌在光纖擺桿上端中心，光纖接收端面與擺桿上端面共面，光纖由空心或半空心擺桿導(dǎo)出。把擺桿接收段加工成不同的長度，將多個這樣的擺桿單元組合，使擺桿上光纖接收端形成接收焦面。光纖擺桿的支撐采用球鉸鏈。光纖擺桿采用電機(jī)加轉(zhuǎn)向變速環(huán)節(jié)驅(qū)動。
發(fā)明的擺桿式光纖定位機(jī)構(gòu)是為實(shí)施擺桿式光纖定位方法而建立的裝置，它屬于天文光學(xué)觀測領(lǐng)域中的觀測星體用光纖的精密定位裝置。
本發(fā)明之前，與本發(fā)明最為接近的已有技術(shù)是用機(jī)械手操作光纖定位磁扣，在固定板上定位(英國和澳大利亞90年代聯(lián)合研制的AUTOFIB光纖定位裝置) 如圖1所示，由光纖定位磁扣1，固定板2，機(jī)械手3組成。該定位裝置觀測盲區(qū)大，同時可觀測星體數(shù)量少，對在焦面上鄰近的兩個星體之間距離小于5mm時不能同時觀測，這樣就大大地降低了觀測效率。
為了克服上述缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于同時觀測更多星體和消除觀測盲區(qū)，提高觀測質(zhì)量和效率。
本發(fā)明的詳細(xì)內(nèi)容如圖2所示是由光纖擺桿系統(tǒng)(1，2，3，4，5，11，12，13，14)、驅(qū)動定位系統(tǒng)(6，7，8，9)和殼體10組成的。其中，光纖擺桿系統(tǒng)是由配重塊1、凸輪2、擺桿3、滑動導(dǎo)套4、球5、固定半鉸11、調(diào)節(jié)半鉸12、壓縮彈簧13和凸輪板14組成。驅(qū)動定位系統(tǒng)是由兩套電機(jī)6、推桿7、轉(zhuǎn)向杠桿8和定位磁鐵9組成。
在光纖擺桿系統(tǒng)中，配重塊1、凸輪2、擺桿3之間是剛性連接，光纖接收端鑲嵌在擺桿3頂端的中心，光纖接收面與擺桿3的頂端面共面，光纖通過空心的擺桿3在配重塊1的尾端導(dǎo)出。套在擺桿3外邊的滑動導(dǎo)套4與球5剛性連接，滑動導(dǎo)套4與擺桿3之間滑動配合。凸輪板14與凸輪2滑動接觸，套在擺桿3上的壓縮彈簧13置于凸輪2和滑動導(dǎo)套4之間。固定半鉸11與調(diào)節(jié)半鉸12和凸輪板14三者固連。
在驅(qū)動定位系統(tǒng)中，推桿7與電機(jī)6的動子固連，轉(zhuǎn)向杠桿8的驅(qū)動端與推桿7的撥叉相連，另一端與擺桿3的撥叉相連。
光纖擺桿系統(tǒng)和驅(qū)動定位系統(tǒng)裝在殼體10內(nèi)，固定半鉸14與殼體10固連，轉(zhuǎn)向杠桿8的轉(zhuǎn)向支撐點(diǎn)在殼體10上，定位磁鐵9與殼體10磁性定位。
本發(fā)明的工作原理利用電機(jī)6作為擺桿3定位運(yùn)動的動力源。將電機(jī)6的左右移動力通過推桿7、轉(zhuǎn)向杠桿8轉(zhuǎn)化為推動擺桿3擺動的驅(qū)動力。使用兩套電機(jī)6、推桿7和轉(zhuǎn)向杠桿8，可實(shí)現(xiàn)光纖擺桿3在單元焦面上任一位置定位。利用光纖擺桿3實(shí)現(xiàn)了位移放大， 避免了運(yùn)動機(jī)構(gòu)干涉，可作到無盲區(qū)觀測。
光纖擺桿3以球5為擺動中心可作全方位的擺動，光纖擺桿3的擺動使光纖擺桿3的接收端到達(dá)單元內(nèi)焦面上的所有接收位置。左邊電機(jī)6作直線運(yùn)動，帶動相連接的推桿7推動左側(cè)轉(zhuǎn)向杠桿8擺動，轉(zhuǎn)向杠桿8將左右方向的直線運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)樯舷路较虻倪\(yùn)動推動光纖擺桿3的頂端上下擺動，使光纖擺桿3的接收端可以到達(dá)單元焦面上，上下方向的任何位置。右側(cè)電機(jī)6作直線運(yùn)動時，帶動相連接的推桿7，推動右邊的轉(zhuǎn)向杠桿8擺動，轉(zhuǎn)向杠桿8將左右方向的移動轉(zhuǎn)變?yōu)榍昂蠓较虻膿軇?，推動光纖擺桿3的頂端作前后方向的擺動，使光纖擺桿3可達(dá)到單元內(nèi)焦面上前后方向的任何位置。這樣，可以實(shí)現(xiàn)光纖擺桿3在單元內(nèi)焦面上任意位置接收星光信號。
光纖擺桿3作定長度擺動，光纖擺桿3上端光纖接收端作弧面運(yùn)動，由于光纖擺桿3半徑遠(yuǎn)小于焦面半徑，所以，在光纖擺桿3擺動定位時，必然產(chǎn)生焦深方向的誤差，為了改變這種情況，在光纖擺桿3后部加一凸輪2，使光纖擺桿3與滑動導(dǎo)套4可軸向滑動，壓縮彈簧13使凸輪2與凸輪板14始終接觸，光纖擺桿3上的光纖接收端距球5中心距離在擺動過程中由凸輪2進(jìn)行調(diào)節(jié)，使光纖接收端距球5中心的距離在單元中心位置時長度變短，在邊緣位置時長度變長，以此補(bǔ)償焦深方向誤差。
為使光纖擺桿3驅(qū)動靈活，在光纖擺桿3尾端加一配重塊1對光纖擺桿3配重，以達(dá)到減小驅(qū)動力和提高靈敏度的目地。
本發(fā)明的積極效果為，使用擺桿式光纖定位機(jī)構(gòu)可作到無盲區(qū)觀測。可同時觀測4000個或更多的星體，相當(dāng)于把目前最先進(jìn)的同類觀測儀器的觀測數(shù)量提高了近10倍。采用凸輪焦深較正，能保證各光纖接收面與觀測焦面共面，可大大提高觀測質(zhì)量。各單元相對獨(dú)立，便于組成不同觀測數(shù)量的同類儀器。


圖1為已有技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，摘要附圖亦采用圖2。
本發(fā)明的最佳實(shí)施例為光纖擺桿采用空心結(jié)構(gòu)，光纖鑲嵌在光纖擺桿上端中心，光纖接收端面與擺桿上端面共面，光纖由空心擺桿導(dǎo)出。把擺桿接收段加工成不同的長度，將多個這樣的擺桿單元組合，使擺桿上光纖接收端形成接收焦面。光纖擺桿的支撐采用球鉸鏈。光纖擺桿采用兩套桶形直線電機(jī)、推桿、轉(zhuǎn)向杠桿進(jìn)行兩維驅(qū)動。在光纖擺桿尾部采用凸輪結(jié)構(gòu)，對擺桿在擺動過程中產(chǎn)生的焦深誤差進(jìn)行較正。擺桿尾部要加一平衡配重塊，以減小所需驅(qū)動力和增加靈敏性。全部結(jié)構(gòu)安裝在一殼體中，形成獨(dú)立單元。
機(jī)構(gòu)中機(jī)加件材料選擇配重塊1、凸輪2、推桿7、轉(zhuǎn)向杠桿8為45#鋼；光纖擺桿3為高強(qiáng)度鋁合金；滑動手套4、固定半鉸11、調(diào)節(jié)半鉸12、凸輪板14為H62；球5為軸承鋼；定位磁鐵9為高磁性可加工磁性材料；殼體10為A3鋼；壓縮彈簧13為彈簧鋼。
權(quán)利要求
1.擺桿式光纖定位方法，其特征在于將每一光纖接收端分別鑲嵌在擺桿的頂端中心，由多根擺桿上的光纖接收端面組成所需的觀測接收焦面點(diǎn)陣，光纖沿空心或半空心的光纖擺桿導(dǎo)出，擺桿由鉸鏈支撐，用電機(jī)或液壓馬達(dá)或氣動馬達(dá)作為動力源驅(qū)動，使擺桿以鉸鏈為擺動中心實(shí)現(xiàn)兩個自由度的擺動，擺桿上的光纖接收端能到達(dá)單元焦面范圍內(nèi)任何位置。
2.按權(quán)利要求1所述的擺桿式光纖定位方法，其特征在于可派生出多種驅(qū)動定位形式的光纖定位機(jī)構(gòu)。
3.擺桿式光纖定位機(jī)構(gòu)，由光纖、固定連接板、定位磁鐵組成的，其特征在于光纖擺桿系統(tǒng)(1，2，3，4，5，11，12，13，14)和驅(qū)動定位系統(tǒng)(6，7，8，9)裝配在殼體10內(nèi)，固定半鉸11與殼體10固連，轉(zhuǎn)向杠桿8的轉(zhuǎn)向支撐點(diǎn)在殼體10上，定位磁鐵9與殼體10磁性定位。
4.按權(quán)利要求3所述的擺桿式光纖定位機(jī)構(gòu)，其特征在于配重塊1、凸輪2、擺桿3之間是剛性連接，光纖接收端鑲嵌在擺桿3頂端的中心，光纖通過空心的擺桿3在配重塊1的尾端導(dǎo)出。套在擺桿3外邊的滑動導(dǎo)套4與球5剛性連接，滑動導(dǎo)套4與擺桿3之間滑動配合。凸輪板14與凸輪2滑動接觸，套在擺桿3上的壓縮彈簧13置于凸輪2和滑動導(dǎo)套4之間，固定半鉸11與調(diào)節(jié)半鉸12和凸輪板14三者固連。
5.按權(quán)利要求3所述的擺桿式光纖定位機(jī)構(gòu)，其特征在于推桿7與電機(jī)6的動子固連，轉(zhuǎn)向杠桿8的驅(qū)動端與推桿7的撥叉相連，另一端與擺桿3的撥叉相連。
全文摘要
擺桿式光纖定位方法屬于天文觀測儀器領(lǐng)域中觀測星體用光纖的精密定位方法，定位機(jī)構(gòu)是為實(shí)施擺桿式光纖定位方法而建立的裝置，詳見圖2。本發(fā)明可同時觀測4000顆或更多的星體，特別是對在焦面上相鄰兩星體距離很小時(1mm以上)可同時進(jìn)行觀測定位?？纱蟠筇岣哂^測效率和效果，消除了觀測盲區(qū)，為天文學(xué)上用光纖觀測天體提供了新的光纖定位手段。
文檔編號G09B27/00GK1165308SQ9610754
公開日1997年11月19日 申請日期1996年5月30日 優(yōu)先權(quán)日1996年5月30日
發(fā)明者高云國, 唐九華, 何惠陽 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械研究所