光机电一体化空间相机的制作方法

本发明属于空间光学技术领域，具体涉及一种光机电一体化空间相机。

背景技术：

空间相机是一种安装在空间平台上的光学仪器，主要用于以紫外、可见光或者红外光学波段对地球或空间目标进行拍摄获取目标图像信息。一个完整的空间相机系统涵盖了光学成像、机械支撑、电子学控制等多种综合性技术，现有的空间相机通常采用模块化的结构设计，先对各个模块进行单独制造加工然后再进行固定联接和装调测试。这种分体式结构设计在大型相机结构中应用广泛，但是对于外形尺寸要求严格的微小型卫星系统来说，传统的分体式结构存在结构复杂、难以小型化的技术问题。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种光机电一体化空间相机。

本发明的技术解决方案是：一种光机电一体化空间相机，包括镜头组件，其特殊之处在于：还包括位于镜头组件外围的主支架，所述主支架为带有一个安装座的长方体形状的框架结构，镜头组件固定于所述安装座的正面；主支架上固定安装有线路板组件；所述线路板组件包括位于镜头组件顶部的上线路板、位于镜头组件底部的下线路板和位于安装座背面的焦面板，所述上线路板、下线路板和焦面板之间通过柔性线缆连接。

进一步地，上述主支架上设置有多个连接杆，所述上线路板和下线路板分别通过连接杆的顶部和底部与主支架固定连接。

进一步地，上述连接杆为圆柱形杆体，圆柱形杆体的表面带有与锁紧螺母相配合的螺纹段，上线路板以及下线路板的板面均设置有供连接杆穿过的通孔。

进一步地，上述连接杆的表面依次设置有第一螺纹段、第二螺纹段、第三螺纹段和第四螺纹段，所述第一螺纹段用于固定安装上线路板，所述第二螺纹段和第三螺纹段用于将连接杆固定安装于主支架上，所述第四螺纹段用于固定安装下线路板。

进一步地，上述连接杆为四个，分别固定于主支架的四个相互平行的棱上，每个棱的顶部和底部均设置有用于连接杆穿过和固定的通孔。

进一步地，上述连接杆的两端伸出主支架后形成延伸段。

进一步地，上述安装座的背面设置有用于放置焦面ccd的方形密闭空间，所述方形密闭空间通过位于四个顶点上的四根斜拉筋与主支架相连。

进一步地，上述斜拉筋与安装座的水平轴线之间的夹角为26.6°。

进一步地，上述方形密闭空间的四周设置有用于灌封结构胶的流胶槽。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明通过主支架将线路板组件与镜头组件连接为一体，利用卫星舱板作为结构盖板，使各部分高度集成，极大缩小了结构本体尺寸。

(2)本发明采用连接杆与锁紧螺母相配合的形式，对各组成部分进行连接固定，便于实现模块化设计，同时连接杆的延伸段可以方便地在结构上进行组件扩展。

(3)本发明主支架采用拓扑优化设计方法，在保证强度刚度的约束条件下，使设计区域材料重新分配，做到了重量最优。

(4)流胶槽与消应力槽的结合应用，能有效实现ccd的密封、防尘以及减振等作用，并避免焦面板上敏感元器件出现过高的峰值响应。

(5)上线路板、下线路板与焦面板之间分别通过柔性线缆联接，能够解决多线路板直插带来的装配精度要求过高的困难。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的光机电一体化空间相机结构示意图(立体图)。

图2为本发明较佳实施例的光机电一体化空间相机结构示意图(爆炸图)。

图3为本发明较佳实施例的中主支架安装座结构示意图。

图4为本发明较佳实施例的连接杆结构示意图。

其中，附图标记为：1-镜头组件，2-连接杆，3-主支架，4-安装座，5-线路板组件，21-第一螺纹段，22-第二螺纹段，23-第三螺纹段，24-第四螺纹段，25-延伸段，41-方形密闭空间，42-斜拉筋，43-流胶槽，51-上线路板，52-下线路板，53-焦面板。

具体实施方式

本发明提供了一种光机电一体化空间相机，参见图1和图2，其较佳实施例的结构包括镜头组件1和位于镜头组件1外围的主支架3，主支架3为带有一个安装座4的长方体形状的框架结构，镜头组件1固定于安装座4的正面；主支架3上固定安装有线路板组件5；线路板组件5包括位于镜头组件1顶部的上线路板51、位于镜头组件1底部的下线路板52和位于安装座4背面的焦面板53。

主支架3上设置有连接杆2，四个连接杆分别固定于主支架的四个相互平行的棱上，每个棱的顶部和底部均设置有用于连接杆穿过和固定的连接通孔。上线路板51和下线路板52分别通过连接杆2的顶部和底部与主支架3固定连接。连接杆2的两端伸出主支架3后形成延伸段25，用于进行组件扩展。另外也可以通过延伸段25将空间相机直接固定到卫星舱体上，以卫星舱体的舱板作为相机外盖板。

参见图3，安装座4的背面设计有用于放置焦面ccd的方形密闭空间41，方形密闭空间41通过四根斜拉筋42与主体相联，四周有四个螺纹孔用于固定焦面板53。这种结构型式为拓扑优化结果，在满足强度的条件下，使得重量最优。斜拉筋42与水平对称轴成26.6°夹角。方形密闭空间41的四周与焦面板53相接触的部分设置有流胶槽43，用于装调结束后灌封结构胶，起到密封、防尘与减振的作用，同时流胶槽43还可以充当消应力槽的角色，进一步降低了焦面板53上ccd等敏感元器件的峰值响应。

参见图4，连接杆2为圆柱形杆体，圆柱形杆体的表面带有与锁紧螺母相配合的第一螺纹段21、第二螺纹段22、第三螺纹段23和第四螺纹段24，上线路板51以及下线路板52的板面均设置有供连接杆2穿过的通孔。第一螺纹段21用于固定安装上线路板51，第二螺纹段22和第三螺纹段23用于将连接杆2固定安装于主支架3上，第四螺纹段24用于固定安装下线路板52。通过第二螺纹段22和第三螺纹段23与锁紧螺母的配合可以对主支架与连接杆2之间的相对位置进行调整。

技术特征：

技术总结
本发明属于空间光学技术领域，具体涉及一种光机电一体化空间相机。该相机包括镜头组件和位于镜头组件外围的主支架，主支架为带有一个安装座的长方体形状的框架结构，镜头组件固定于所述安装座的正面；主支架上固定安装有线路板组件；线路板组件包括位于镜头组件顶部的上线路板、位于镜头组件底部的下线路板和位于安装座背面的焦面板，上线路板、下线路板和焦面板之间通过柔性线缆连接。本发明通过主支架将线路板组件与镜头组件连接为一体，利用卫星舱板作为结构盖板，使各部分高度集成，极大缩小了结构本体尺寸。

技术研发人员：叶径;胡永明;段永强;吴萌源;淡丽军
受保护的技术使用者：中国科学院西安光学精密机械研究所;中国科学院大学
技术研发日：2017.11.07
技术公布日：2018.03.23