滤光片磁定位更换装置的制作方法

本实用新型属于天文望远镜光学成像观测应用领域，具体涉及一种滤光片磁定位更换装置。

背景技术：

滤光片定位更换装置是天文望远镜开展成像观测时上载和更换滤光片的配套装置。国际上新研制的新一代大视场望远镜通常具有直径3度以上焦平面，物理尺寸在300mm以上，配套滤光片直径大，重量在5kg以上。主焦型望远镜(如图3所示)相对挡光面积小，而成为大视场望远镜的主要方案之一。由于滤光片装置物理尺寸大，如何在主焦相机上安装滤光片上载和更换装置的同时，不增加望远镜光路上的遮挡面积，同时还要综合考虑挡光、机械尺寸、部件的质量，对主焦型大视场望远镜的设计和研制是一大技术挑战。

光学望远镜需要装配多个滤光片，便于成像观测时切换使用。通常情况下，望远镜曝光观测时使用一个滤光片，其他滤光片处在备用状态，由滤光片更换装置固定存放在望远镜镜筒的内侧。为保证滤光片工作时的光学精度，现有滤光片的机械支撑构件通常都比较坚固(滤光片运行状态和工作状态都使用同一个机械支撑构件)，从而造成构件的尺寸和重量都比较大，难以满足实际需要。

技术实现要素：

考虑到在望远镜光路中安放滤光片时需要精确的定位和高稳定性，而转移和备用存放滤光片过程没有高精度定位的需求，本实用新型提供了一种滤光片磁定位更换装置，采用新型磁定位系统，应用到大视场望远镜焦面装置中，具有结构紧凑、工作空间小、定位精度高、稳定性好等特点。

实现上述实用新型目的的技术解决方案是：

一种滤光片磁定位更换装置，所述装置安装于主焦型望远镜镜筒内，包括滤光片存放位置、滑轨、滤光片支撑装置、滤光片定位装置；所述镜筒内壁前端依次安装滤光片存放位置，滑轨，二者呈一条直线，滤光片支撑装置平行安装在镜筒内壁上且通过滑轨进行固定及转移；滤光片定位装置位于相机前端，与滑轨呈90°角；所述滤光片支撑装置、滤光片定位装置大小刚好匹配。

进一步地，所述滤光片定位装置包括第一基座及安装在第一基座上的可控电磁铁2，此外第一基座四周还安装有卡槽。

更进一步地，所述第一基座为圆环形，安装在第一基座上的可控电磁铁也为圆环形，所述卡槽沿着基座圆环隔一段距离安装两个以上卡槽。优选方案：所述卡槽个数为4个，两两之间距离相等。

进一步地，所述滤光片支撑装置包括第二基座，滤光片，铁环，锥形定位销，滤光片通过铁环固定安装在第二基座上，此外第二基座四周还安装有锥形定位销。

更进一步地，所述第二基座为圆环形，安装在第二基座上的铁环也为圆环形，所述锥形定位销沿着基座圆环隔一段距离安装两个以上锥形定位销。优选方案：所述锥形定位销个数为4个，两两之间距离相等。

进一步地，当滤光片定位装置与滤光片支撑装置重合后，卡槽与锥形定位销相互契合固定，以确保其XY方向的定位精度。

进一步地，所述镜筒内壁前端依次安装两个以上滤光片存放位置，滑轨；两两位置之间呈180度角。

更进一步地，所述镜筒内壁前端依次安装六个滤光片存放位置，滑轨，两两位置之间呈60度角。

滤光片磁定位更换装置运行过程(如图3图4所示)：

1)起始状态多个滤光片都各自处于滑轨前方的滤光片存放位置，所述滤光片都固定安装于滤光片支撑装置内，通过计算机指令控制，装置响应指令选择要使用的滤光片，滤光片从存放位置沿滑轨运动到停止位置(通过滤光片支撑装置上的两个转轴，在电机驱动作用下，滤光片支撑装置做圆周运动，将滤光片从水平位置转送到垂直位置，滤光片也随之旋转90°角，见图4)，从而转移滤光片至上载工作位置。在这个状态过程中，滤光片定位装置中可控电磁铁不通电。

2)当滤光片从上载位置接近于工作位置时，滤光片定位装置中的可控电磁铁加百分之百电流而产生百分之百洛伦兹力，吸引滤光片支撑装置上的铁环靠近，引导滤光片向工作位置移动，从而使得滤光片定位装置与滤光片支撑装置重合，同时运动电机停机。在这个状态过程中，由四颗锥形定位销保证其XY方向的定位精度(滤光片定位装置上的卡槽与锥形定位稍相契合，见图1、图2)，洛伦兹力保持Z方向的精度。计算机接收到滤光片到位信号以后，电磁铁电流降到六分之一以下，开始工作状态。这时，望远镜开始曝光观测。

3)最后，该滤光片使用结束后，需要更换新的滤光片，可控电磁铁释放，滤光片定位装置与滤光片支撑装置分离，运动电机驱动滤光片退回停止位置，再沿滑轨向前移动到滤光片存放位置，新的滤光片开始前一个滤光片的重复动作，完成滤光片更换。

为了配合本实用新型装置工作，还涉及电机控制，计算机指令下达、指令响应等技术，都是为电控领域公知的技术手段。

本实用新型涉及一种滤光片磁定位更换装置，考虑到滤光片在转移和备用存放时，不必高精度定位，通过稍微降低对滤光片在转移过程中稳定性要求(可以产生轻微的晃动)，从而达到机械支撑和运转部件构造简单紧凑的效果。在滤光片接近观测上载位置时，该装置的创新磁定位系统发挥作用，滤光片支撑构件在电场的洛伦兹力的作用下紧紧固定在上载位置上，并保证其在使用过程中有很高的稳定性。在滤光片接近上载位置时，磁定位系统的电场洛伦兹力强，一旦进入定位位置，电场力实时减少到六分之一或更小，保证电磁铁在工作时产生热量小，同时满足定位精度要求。

该实用新型装置有以下显著优点：

1.重量轻。由于我们采用磁定位系统，装置的重量和尺寸非常小，只有传统装置的三分之一，特别适用于主焦点望远镜的焦面装置中，使得主焦点望远镜的焦面装置的设计和加工变得更容易实现，同时节省研制成本和缩短研制周期。

2.发热少。该装置在滤光片工作和运动状态下，都不会产生过大的热量，这对于主焦点望远镜非常重要，是主焦点望远镜滤光片定位更换装置的一个创新理念。

附图说明

图1是本实用新型滤光片定位装置主视图；

图2是本实用新型滤光片支撑装置主视图和左视图；

图3是主焦型望远镜及滤光片磁定位更换装置安装位置示意图；

图4是滤光片支撑装置在从停止位置到上载位置到工作位置的运动轨迹示意图；

其中，1-第一基座，2-可控电磁铁，3-第二基座，4-滤光片，5-铁环，6-锥形定位销，7-存放位置，8-滑轨，9-滤光片支撑装置，10-滤光片定位装置，11-起始位置，12-上载位置，13-工作位置，14-卡槽。

具体实施方式

下面结合附图和优选实施例进一步阐述本实用新型。

实施例1

一种滤光片磁定位更换装置，如图3所示，所述装置安装于主焦型望远镜镜筒内，包括滤光片存放位置7、滑轨8、滤光片支撑装置9、滤光片定位装置10；所述镜筒内壁前端依次安装滤光片存放位置7，滑轨8，二者呈一条直线，滤光片支撑装置9平行安装在镜筒内壁上且通过滑轨8进行固定及转移；滤光片定位装置10位于相机前端，与滑轨呈90°角；所述滤光片支撑装置9、滤光片定位装置10大小刚好匹配。

如图1所示，所述滤光片定位装置10包括第一基座1及安装在第一基座上的可控电磁铁2，此外第一基座四周还安装有卡槽14。所述第一基座为圆环形，安装在第一基座上的可控电磁铁也为圆环形，所述卡槽14沿着基座圆环隔一段距离安装两个以上卡槽14。如图所示，优选为4个，两两之间距离相等。

如图2所示，所述滤光片支撑装置9包括第二基座3，滤光片4，铁环5，锥形定位销6，滤光片4通过铁环5固定安装在第二基座上，此外第二基座四周还安装有锥形定位销6。所述第二基座为圆环形，安装在第二基座上的铁环也为圆环形，所述锥形定位销6沿着基座圆环隔一段距离安装两个以上锥形定位销6。如图所示，优选为4个，两两之间距离相等。

当滤光片定位装置与滤光片支撑装置重合后，卡槽与锥形定位销相互契合固定，以确保其XY方向的定位精度。

运行过程：(如图3图4所示)：

1)起始状态多个滤光片都各自处于滑轨前方的滤光片存放位置，所述滤光片都固定安装于滤光片支撑装置内，通过计算机指令控制，装置响应指令选择要使用的滤光片，滤光片从存放位置沿滑轨运动到停止位置(通过滤光片支撑装置上的两个转轴，在电机驱动作用下，滤光片支撑装置做圆周运动，将滤光片从水平位置转送到垂直位置，滤光片也随之旋转90°角，见图4)，从而转移滤光片至上载工作位置。在这个状态过程中，滤光片定位装置中可控电磁铁不通电。

2)当滤光片从上载位置接近于工作位置时，滤光片定位装置中的可控电磁铁加百分之百电流而产生百分之百洛伦兹力，吸引滤光片支撑装置上的铁环靠近，引导滤光片向工作位置移动，从而使得滤光片定位装置与滤光片支撑装置重合，同时运动电机停机。在这个状态过程中，由四颗锥形定位销保证其XY方向的定位精度(滤光片定位装置上的卡槽与锥形定位稍相契合，见图1、图2)，洛伦兹力保持Z方向的精度。计算机接收到滤光片到位信号以后，电磁铁电流降到六分之一以下，开始工作状态。这时，望远镜开始曝光观测。

3)最后，该滤光片使用结束后，需要更换新的滤光片，可控电磁铁释放，滤光片定位装置与滤光片支撑装置分离，运动电机驱动滤光片退回停止位置，再沿滑轨向前移动到滤光片存放位置，新的滤光片开始前一个滤光片的重复动作，完成滤光片更换。

实施例2

其他同实施例1，所述镜筒内壁前端依次安装两个滤光片存放位置7，滑轨8；两两位置之间呈180度角。每个存放位置安置不同类型的滤光片以满足实际需求。

实施例3

其他同实施例1，所述镜筒内壁前端依次安装六个滤光片存放位置7，滑轨8，两两位置之间呈60度角。每个存放位置安置不同类型的滤光片以满足实际需求。