一种光学设备用热控转台的制作方法

1.本发明属于光学转台的技术领域，具体涉及一种光学设备用热控转台。


背景技术：

2.在光学设备中，常常需要在转台内部嵌入光路，此时转台内部会通过高功率激光，然而，在激光传输过程中会产生高热量，长时间的使用容易使转台内部产生热损伤，大大降低了光学的精度以及转台的使用寿命。目前，我们的激光热控方式为：在封闭通道中充氮气保压，在开放通道中持续通入氮气。显然开放通道的热控更为复杂，而且现有转台包括多个区域，这给热控带来了较大的挑战。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种光学设备用热控转台，旨在实现合理划分封闭通道与开放通道，将封闭通道与开放通道隔开，并尽量减少开放通道区域，以解决上述的问题。
4.本发明主要通过以下技术方案实现：一种光学设备用热控转台，包括俯仰框架、载荷舱、定位轴、方位基座、镜组箱体，所述俯仰框架的上部转动设置有载荷舱，所述俯仰框架的内部安装有俯仰驱动机构，用于驱动载荷舱俯仰运动；所述俯仰框架的底部安装有定位轴，且俯仰框架与定位轴之间设置有方位驱动机构，用于驱动俯仰框架方位运动；所述定位轴的底部设置有方位基座，所述方位基座的一侧设置有镜组箱体；所述镜组箱体、方位基座、定位轴、俯仰框架、载荷舱的内部分别承接设置有光路通道；所述载荷舱、方位基座、镜组箱体分别为封闭通道，且俯仰框架分别与载荷舱、定位轴动密封连接，所述俯仰框架与载荷舱的光路通道之间以及定位轴与方位基座的光路通道之间分别设置有玻璃窗口。
5.为了更好地实现本发明，进一步地，还包括中部贯通的导电滑环、定位安装座，所述方位基座的内部固定设置有定位安装座，所述导电滑环的一端与定位安装座连接，且导电滑环与定位安装座之间设置有玻璃窗口；所述导电滑环的另一端穿过定位轴并与俯仰框架的光路通道承接。
6.为了更好地实现本发明，进一步地，所述定位轴与俯仰框架之间设置有走线架。
7.为了更好地实现本发明，进一步地，所述方位基座的内部对应镜组箱体的光路通道设置有第一反射镜，所述俯仰框架的下部从内至外依次对应第一反射镜设置有第二反射镜、第三反射镜，所述俯仰框架的上部分别对应第三反射镜和载荷舱设置有第四反射镜、第五反射镜，所述第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜、第五反射镜依次按照光路传播的方向设置。
8.为了更好地实现本发明，进一步地，所述第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜、第五反射镜分别通过镜架安装固定。
9.为了更好地实现本发明，进一步地，所述俯仰框架分别通过迷宫密封圈和或动密封圈与载荷舱、定位轴动密封连接。
10.为了更好地实现本发明，进一步地，所述方位驱动机构包括从外至内依次设置的方位台、方位驱动电机、方位转动机构，所述定位轴通过方位转动机构与方位台转动连接，所述方位台与方位驱动电机的电机转子固定连接，所述俯仰框架的底部设置有安装腔，所述方位台与安装腔固定连接。
11.为了更好地实现本发明，进一步地，所述方位台与定位轴的底部侧壁分别对应平行设置有密封内圈、密封外圈，所述密封内圈与密封外圈之间通过迷宫密封圈动密封连接；和/或所述方位转动机构与方位台之间设置有动密封圈。
12.为了更好地实现本发明，进一步地，所述定位轴的顶端外侧设置有编码器光栅尺，且方位台的顶部对应通过支架安装有编码器读数头。
13.为了更好地实现本发明，进一步地，所述俯仰驱动机构包括俯仰驱动电机、俯仰转动机构以及中部贯通的第一转轴、第二转轴，所述俯仰框架上部的两侧分别通过俯仰转动机构安装有第一转轴、第二转轴，所述俯仰驱动电机的电机转子与第二转轴连接；所述第一转轴与俯仰框架内部的光路通道连通，且第一转轴与载荷舱之间设置有玻璃窗口。
14.为了更好地实现本发明，进一步地，所述俯仰转动机构包括轴承座和轴承单元，所述俯仰框架上部的两侧分别安装有轴承座，所述轴承座分别通过轴承单元与第一转轴、第二转轴转动连接。
15.为了更好地实现本发明，进一步地，所述轴承座与载荷舱之间通过迷宫密封圈动密封连接，和/或所述轴承单元分别通过动密封圈与载荷舱动密封连接。
16.为了更好地实现本发明，进一步地，还包括编码器光栅尺和编码器读数头，所述第一转轴远离载荷舱的一侧设置有编码器光栅尺，所述第一转轴外侧的轴承座的一端通过支架安装有编码器读数头。
17.本发明的有益效果如下：（1）本发明将载荷舱、方位基座和镜组箱体设计为封闭通道，将包含动密封存在少量漏气的方位、俯仰轴系设计在俯仰框架上。在使用时，只需对俯仰框架持续充氮气并监测其内部压力，其他区域充一次氮气后无需其它操作，在不同区域之间通过窗口玻璃和气密导电环实现不同区域的相互隔绝。本发明通过这种方式使转台的热控操作更为简单方便，提高了热控效率，具有较好的实用性。
18.（2）本发明分别通过方位台和轴承座的座体提高了装置的集成度，为其他元件提供安装位置，将其它元件全部安装在其座体上组成轴系，再将轴系作为一个整体安装在设备相应位置。通过采用整装轴系的结构，在轴系安装、调试、精度检验、气密测试时，只需单独对整装轴系进行操作，大大提高了轴系装配、调试的方便性，减少了整体拆装次数，提高了工作效率，具有较好的实用性。
附图说明
19.图1为本发明的立体结构示意图；图2为本发明的封闭通道的结构示意图；图3为转台内部光路的结构示意图；图4为定位轴与方位驱动机构的连接结构示意图；图5为第一转轴与俯仰转动机构的连接结构示意图；
图6为第二转轴与俯仰转动机构的连接结构示意图。
20.其中：1-载荷舱、2-俯仰框架、3-方位基座、4-镜组箱体、5-玻璃窗口、6-方位台、7-方位驱动电机、8-定位轴、9-编码器读数头、10-编码器光栅尺、11-迷宫密封圈、12-动密封圈、13-走线架、14-第一转轴、15-第二转轴、16-俯仰驱动电机、17-轴承座、18-第一反射镜、19-第二反射镜、20-第三反射镜、21-第四反射镜、22-第五反射镜、23-导电滑环。
具体实施方式
21.下面将详细描述本技术的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本技术进行进一步详细描述。
22.实施例1：一种光学设备用热控转台，如图1-图3所示，包括俯仰框架2、载荷舱1、定位轴8、方位基座3、镜组箱体4，所述俯仰框架2的上部转动设置有载荷舱1，所述俯仰框架2的内部安装有俯仰驱动机构，用于驱动载荷舱1俯仰运动；所述俯仰框架2的底部安装有定位轴8，且俯仰框架2与定位轴8之间设置有方位驱动机构，用于驱动俯仰框架2方位运动；所述定位轴8的底部设置有方位基座3，所述方位基座3的一侧设置有镜组箱体4；所述镜组箱体4、方位基座3、定位轴8、俯仰框架2、载荷舱1的内部分别承接设置有光路通道；所述载荷舱1、方位基座3、镜组箱体4分别为封闭通道，且俯仰框架2分别与载荷舱1、定位轴8动密封连接，所述俯仰框架2与载荷舱1的光路通道之间以及定位轴8与方位基座3的光路通道之间分别设置有玻璃窗口5。
23.优选地，如图3所示，所述方位基座3的内部对应镜组箱体4的光路通道设置有第一反射镜18，所述俯仰框架2的下部从内至外依次对应第一反射镜18设置有第二反射镜19、第三反射镜20，所述俯仰框架2的上部分别对应第三反射镜20和载荷舱1设置有第四反射镜21、第五反射镜22，所述第一反射镜18、第二反射镜19、第三反射镜20、第四反射镜21、第五反射镜22依次按照光路传播的方向设置。优选地，所述第一反射镜18、第二反射镜19、第三反射镜20、第四反射镜21、第五反射镜22分别通过镜架安装固定。
24.优选地，还包括中部贯通的导电滑环23、定位安装座，所述方位基座3的内部固定设置有定位安装座，所述导电滑环23的一端与定位安装座连接，且导电滑环23与定位安装座之间设置有玻璃窗口5；所述导电滑环23的另一端穿过定位轴8并与俯仰框架2的光路通道承接。优选地，所述定位轴8与俯仰框架2之间设置有走线架13。
25.本发明的转台内部嵌入有光路，例如库德光路，激光经过镜组箱体4后依次经过方位基座3、定位轴8、俯仰框架2的光路通道后进入载荷舱1内部的光路通道，直至被其内部的光学元件接收。由于激光的能量较高，常常会导致转台内部出现热损伤，需要进行惰性气体保护，然而长时间的动态通气密封限制了工业化生产。因此，本发明将载荷舱1、方位基座3和镜组箱体4设计为封闭通道，将包含动密封存在少量漏气的方位、俯仰轴系设计在俯仰框架2上。在使用时，只需对俯仰框架2持续充氮气并监测其内部压力，其他区域充一次氮气后无需其它操作，在不同区域之间通过窗口玻璃和气密导电环实现不同区域的相互隔绝。本发明通过这种方式使转台的热控操作更为简单方便，提高了热控效率，具有较好的实用性。
26.实施例2：
一种光学设备用热控转台，如图1-图3所示，包括俯仰框架2、载荷舱1、定位轴8、方位基座3、镜组箱体4，所述镜组箱体4、方位基座3、定位轴8、俯仰框架2、载荷舱1的内部分别承接设置有光路通道；所述载荷舱1、方位基座3、镜组箱体4分别为封闭通道，且俯仰框架2分别与载荷舱1、定位轴8动密封连接，所述俯仰框架2与载荷舱1的光路通道之间以及定位轴8与方位基座3的光路通道之间分别设置有玻璃窗口5。如图4所示，所述俯仰框架2的底部安装有定位轴8，且俯仰框架2与定位轴8之间设置有方位驱动机构，用于驱动俯仰框架2方位运动。
27.本发明将载荷舱1、方位基座3和镜组箱体4设计为封闭通道，将包含动密封存在少量漏气的方位、俯仰轴系设计在俯仰框架2上。在使用时，只需对俯仰框架2持续充氮气并监测其内部压力，其他区域充一次氮气后无需其它操作，在不同区域之间通过窗口玻璃和气密导电环实现不同区域的相互隔绝。本发明通过这种方式使转台的热控操作更为简单方便，提高了热控效率，具有较好的实用性。
28.优选地，如图4所示，所述方位驱动机构包括从外至内依次设置的方位台6、方位驱动电机7、方位转动机构，所述定位轴8通过方位转动机构与方位台6转动连接，所述方位台6与方位驱动电机7的电机转子固定连接，所述俯仰框架2的底部设置有安装腔，所述方位台6与安装腔固定连接。优选地，所述方位台6的内侧设置有腔体，用于依次安装电机转子和电机定子。
29.优选地，所述方位台6与定位轴8的底部侧壁分别对应平行设置有密封内圈、密封外圈，所述密封内圈与密封外圈之间通过迷宫密封圈11动密封连接；和/或所述方位转动机构与方位台6之间设置有动密封圈12。优选地，所述迷宫密封圈11、动密封圈12分别为环状结构。
30.优选地，所述定位轴8的顶端外侧设置有编码器光栅尺10，且方位台6的顶部对应通过支架安装有编码器读数头9。
31.本发明分别通过方位台6的座体提高了装置的集成度，为其他元件提供安装位置，将其它元件全部安装在其座体上组成轴系，再将轴系作为一个整体安装在设备相应位置。通过采用整装轴系的结构，在轴系安装、调试、精度检验、气密测试时，只需单独对整装轴系进行操作，大大提高了轴系装配、调试的方便性，减少了整体拆装次数，提高了工作效率，具有较好的实用性。
32.实施例3：一种光学设备用热控转台，如图1-图3所示，包括俯仰框架2、载荷舱1、定位轴8、方位基座3、镜组箱体4，所述镜组箱体4、方位基座3、定位轴8、俯仰框架2、载荷舱1的内部分别承接设置有光路通道；所述载荷舱1、方位基座3、镜组箱体4分别为封闭通道，且俯仰框架2分别与载荷舱1、定位轴8动密封连接，所述俯仰框架2与载荷舱1的光路通道之间以及定位轴8与方位基座3的光路通道之间分别设置有玻璃窗口5。所述俯仰框架2的上部转动设置有载荷舱1，所述俯仰框架2的内部安装有俯仰驱动机构，用于驱动载荷舱1俯仰运动。
33.优选地，如图2所示，所述俯仰驱动机构包括俯仰驱动电机16、俯仰转动机构以及中部贯通的第一转轴14、第二转轴15，所述俯仰框架2上部的两侧分别通过俯仰转动机构安装有第一转轴14、第二转轴15，所述俯仰驱动电机16的电机转子与第二转轴15连接；所述第一转轴14与俯仰框架2内部的光路通道连通，且第一转轴14与载荷舱1之间设置有玻璃窗口
5。
34.优选地，如图5、图6所示，所述俯仰转动机构包括轴承座17和轴承单元，所述俯仰框架2上部的两侧分别安装有轴承座17，所述轴承座17分别通过轴承单元与第一转轴14、第二转轴15转动连接。
35.优选地，所述轴承座17与载荷舱1之间通过迷宫密封圈11动密封连接，和/或所述轴承单元分别通过动密封圈12与载荷舱1动密封连接。优选地，如图5、图6所示，所述轴承单元包括轴承体和轴承内压圈和轴承外压圈，所述轴承座17与转轴之间设置有轴承体，且轴承座17与转轴之间远离载荷舱1的一侧从内之外依次设置有轴承内压圈和轴承外压圈，且轴承座17与转轴之间靠近载荷舱1的一侧之间设置有动密封圈12。优选地，如图6所示，与第二转轴15连接的轴承座17的外侧沿周向设置有集成槽，所述集成槽内安装有俯仰驱动电机16的电机转子和电机定子。
36.优选地，如图5所示，还包括编码器光栅尺10和编码器读数头9，所述第一转轴14远离载荷舱1的一侧设置有编码器光栅尺10，所述第一转轴14外侧的轴承座17的一端通过支架安装有编码器读数头9。
37.本发明分别通过轴承座17提高了装置的集成度，为其他元件提供安装位置，将其它元件全部安装在其座体上组成轴系，再将轴系作为一个整体安装在设备相应位置。通过采用整装轴系的结构，在轴系安装、调试、精度检验、气密测试时，只需单独对整装轴系进行操作，大大提高了轴系装配、调试的方便性，减少了整体拆装次数，提高了工作效率，具有较好的实用性。
38.以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种光学设备用热控转台，其特征在于，包括俯仰框架（2）、载荷舱（1）、定位轴（8）、方位基座（3）、镜组箱体（4），所述俯仰框架（2）的上部转动设置有载荷舱（1），所述俯仰框架（2）的内部安装有俯仰驱动机构，用于驱动载荷舱（1）俯仰运动；所述俯仰框架（2）的底部安装有定位轴（8），且俯仰框架（2）与定位轴（8）之间设置有方位驱动机构，用于驱动俯仰框架（2）方位运动；所述定位轴（8）的底部设置有方位基座（3），所述方位基座（3）的一侧设置有镜组箱体（4）；所述镜组箱体（4）、方位基座（3）、定位轴（8）、俯仰框架（2）、载荷舱（1）的内部分别承接设置有光路通道；所述载荷舱（1）、方位基座（3）、镜组箱体（4）分别为封闭通道，且俯仰框架（2）分别与载荷舱（1）、定位轴（8）动密封连接，所述俯仰框架（2）与载荷舱（1）的光路通道之间以及定位轴（8）与方位基座（3）的光路通道之间分别设置有玻璃窗口（5）。2.根据权利要求1所述的一种光学设备用热控转台，其特征在于，还包括中部贯通的导电滑环（23）、定位安装座，所述方位基座（3）的内部固定设置有定位安装座，所述导电滑环（23）的一端与定位安装座连接，且导电滑环（23）与定位安装座之间设置有玻璃窗口（5）；所述导电滑环（23）的另一端穿过定位轴（8）并与俯仰框架（2）的光路通道承接。3.根据权利要求2所述的一种光学设备用热控转台，其特征在于，所述定位轴（8）与俯仰框架（2）之间设置有走线架（13）。4.根据权利要求1所述的一种光学设备用热控转台，其特征在于，所述方位基座（3）的内部对应镜组箱体（4）的光路通道设置有第一反射镜（18），所述俯仰框架（2）的下部从内至外依次对应第一反射镜（18）设置有第二反射镜（19）、第三反射镜（20），所述俯仰框架（2）的上部分别对应第三反射镜（20）和载荷舱（1）设置有第四反射镜（21）、第五反射镜（22），所述第一反射镜（18）、第二反射镜（19）、第三反射镜（20）、第四反射镜（21）、第五反射镜（22）依次按照光路传播的方向设置。5.根据权利要求4所述的一种光学设备用热控转台，其特征在于，所述第一反射镜（18）、第二反射镜（19）、第三反射镜（20）、第四反射镜（21）、第五反射镜（22）分别通过镜架安装固定。6.根据权利要求1所述的一种光学设备用热控转台，其特征在于，所述俯仰框架（2）分别通过迷宫密封圈（11）和或动密封圈（12）与载荷舱（1）、定位轴（8）动密封连接。7.根据权利要求1-6任一项所述的一种光学设备用热控转台，其特征在于，所述方位驱动机构包括从外至内依次设置的方位台（6）、方位驱动电机（7）、方位转动机构，所述定位轴（8）通过方位转动机构与方位台（6）转动连接，所述方位台（6）与方位驱动电机（7）的电机转子固定连接，所述俯仰框架（2）的底部设置有安装腔，所述方位台（6）与安装腔固定连接。8.根据权利要求7所述的一种光学设备用热控转台，其特征在于，所述方位台（6）与定位轴（8）的底部侧壁分别对应平行设置有密封内圈、密封外圈，所述密封内圈与密封外圈之间通过迷宫密封圈（11）动密封连接；和/或所述方位转动机构与方位台（6）之间设置有动密封圈（12）。9.根据权利要求7所述的一种光学设备用热控转台，其特征在于，所述定位轴（8）的顶端外侧设置有编码器光栅尺（10），且方位台（6）的顶部对应通过支架安装有编码器读数头（9）。10.根据权利要求1-6任一项所述的一种光学设备用热控转台，其特征在于，所述俯仰驱动机构包括俯仰驱动电机（16）、俯仰转动机构以及中部贯通的第一转轴（14）、第二转轴
（15），所述俯仰框架（2）上部的两侧分别通过俯仰转动机构安装有第一转轴（14）、第二转轴（15），所述俯仰驱动电机（16）的电机转子与第二转轴（15）连接；所述第一转轴（14）与俯仰框架（2）内部的光路通道连通，且第一转轴（14）与载荷舱（1）之间设置有玻璃窗口（5）。11.根据权利要求10所述的一种光学设备用热控转台，其特征在于，所述俯仰转动机构包括轴承座（17）和轴承单元，所述俯仰框架（2）上部的两侧分别安装有轴承座（17），所述轴承座（17）分别通过轴承单元与第一转轴（14）、第二转轴（15）转动连接。12.根据权利要求11所述的一种光学设备用热控转台，其特征在于，所述轴承座（17）与载荷舱（1）之间通过迷宫密封圈（11）动密封连接，和/或所述轴承单元分别通过动密封圈（12）与载荷舱（1）动密封连接。13.根据权利要求11所述的一种光学设备用热控转台，其特征在于，还包括编码器光栅尺（10）和编码器读数头（9），所述第一转轴（14）远离载荷舱（1）的一侧设置有编码器光栅尺（10），所述第一转轴（14）外侧的轴承座（17）的一端通过支架安装有编码器读数头（9）。

技术总结
本发明公开了一种光学设备用热控转台，包括俯仰框架、载荷舱、定位轴、方位基座、镜组箱体，所述俯仰框架的上部转动设置有载荷舱，且内部安装有俯仰驱动机构；所述俯仰框架的底部安装有定位轴，且俯仰框架与定位轴之间设置有方位驱动机构；所述定位轴的底部设置有方位基座，所述方位基座的一侧设置有镜组箱体；所述镜组箱体、方位基座、定位轴、俯仰框架、载荷舱的内部分别承接设置有光路通道；所述载荷舱、方位基座、镜组箱体分别为封闭通道，且俯仰框架分别与载荷舱、定位轴动密封连接，所述俯仰框架与载荷舱的光路通道之间以及定位轴与方位基座的光路通道之间分别设置有玻璃窗口。本发明提高了热控效率，具有较好的实用性。具有较好的实用性。具有较好的实用性。


技术研发人员：罗先刚 江宝山 王茂宇 雷健 刘雷
受保护的技术使用者：天府兴隆湖实验室
技术研发日：2023.06.26
技术公布日：2023/8/1