一种两级复合大行程高精度快速反射镜的制作方法

本发明涉及快速控制反射镜领域，尤其涉及一种两级复合大行程高精度快速反射镜。

背景技术：

快速反射镜是位于光源发射端和接收端之间，通过快速而精确地控制反射镜面的偏摆角度实现光束方向调整的一种先进光机电装置，是新一代信息技术及航空航天工程中的关键设备之一，广泛应用于天文望远镜、自适应光学、视轴稳定、激光通信、激光加工等需精密指向、跟踪和稳定的领域。

随着信息技术、国防设备及航空航天工程技术的快速发展，开发大角度、高精度、高响应和高承载快速反射镜对现有技术提出了新的要求和挑战，现有基于音圈或压电驱动的快速反射镜分别对应着大行程小负载和高频响小行程的两类应用，难以突破自身结构和驱动的限制同时兼具大行程和高精度的性能，成为目前快速反射镜发展的关键问题之一。

技术实现要素：

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种两级复合大行程高精度快速反射镜。可有效解决快速反射镜大行程、高精度、高响应及高承载之间的矛盾。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种一种两级复合大行程高精度快速反射镜，其包含底座1，中间平台2，输出平台3，音圈驱动部4，压电驱动部5，第一柔性支撑6，第二柔性支撑7，第三柔性支撑8，其中，所述中间平台2上设置有通孔201，所述音圈驱动部4包含音圈电机401、柔性平移副402及第一柔性铰链403，所述压电驱动部5包含压电驱动器501、压电安装座502及第二柔性铰链503；

第一柔性支撑6及第二柔性支撑7的两端分别与底座1和中间平台2连接，第三柔性支撑8的两端分别与中间平台2和输出平台3连接；

音圈电机401一端与底座1连接、另一端与柔性平移副402的移动端连接，柔性移动副402的固定端与底座1连接，第一柔性铰链403一端与柔性平移副402的移动端连接、另一端与中间平台2连接。

压电驱动部5穿过通孔201，压电安装座502一端与压电驱动器501固定端连接、另一端与中间平台2连接，压电驱动器501输出端与第二柔性铰链503连接，第二柔性铰链503另一端与输出平台3连接。

优选的，所述音圈驱动部4的数量为3～4个，且相对中间平台2的指向中心轴等距对称分布。

所述压电驱动部5的数量为3～4个，且相对输出平台3指向中心轴等距对称分布。

优选的，所述第一柔性支撑为柔性环结构，所述柔性环结构具有中间支撑盘、柔性辐条以及环形边缘，所述中间支撑盘通过柔性辐条连接所述环形边缘，所述柔性辐条数量至少为3条，所述柔性辐条相对于中间支撑盘环形均布。

所述第二柔性支撑7为柔性细长杆结构。

所述第三柔性支撑8、第一柔性铰链403及第二柔性铰链503可分别为复合轴柔性铰链或多轴柔性铰链。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：通过设置中间平台及中间平台的通孔，使压电驱动部穿过中间平台通孔，有效降低复合结构的整体尺寸，同时，可通过调控柔性支撑的刚柔特性，使压电驱动及音圈驱动相对独立，降低压电驱动与音圈驱动之间的耦合影响，使得两者能较好的复合，最终实现大角度、高精度、高响应和高承载指向及稳定。

附图说明

图1是本发明实施例的两级复合快速反射镜构成示意图；

图2是本发明实施例的音圈驱动部结构示意图；

图3是本发明实施例的压电驱动部结构示意图；

图4是本发明实施例的柔性环结构示意图；

图5是本发明实施例的柔性细长杆结构示意图；

图6是本发明实施例的复合轴柔性铰链结构示意图；

图7是本发明实施例的多轴柔性铰链结构示意图。

其中，1.底座，2.中间平台，3.输出平台，4.音圈驱动部，5.压电驱动部，6.第一柔性支撑，7.第二柔性支撑，8.第三柔性支撑，201.通孔，401.音圈电机，402.柔性平移副，403.第一柔性铰链，501.压电驱动器，502.压电安装座，503.第二柔性铰链。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

参照图1￣3所示的本发明实施例的一种两级复合大行程高精度快速反射镜，

其包含底座1，中间平台2，输出平台3，音圈驱动部4，压电驱动部5，第一柔性支撑6，第二柔性支撑7，第三柔性支撑8，其中，中间平台2上设置有通孔201，音圈驱动部4包含音圈电机401、柔性平移副402及第一柔性铰链403，压电驱动部5包含压电驱动器501、压电安装座502及第二柔性铰链503。

第一柔性支撑6及第二柔性支撑7的两端分别与底座1和中间平台2连接，第三柔性支撑8的两端分别与中间平台2和输出平台3连接。

音圈电机401一端与底座1连接、另一端与柔性平移副402的移动端连接，柔性移动副402的固定端与底座1连接，第一柔性铰链403一端与柔性平移副402的移动端连接、另一端与中间平台2连接。

压电驱动部5穿过通孔201，压电安装座502一端与压电驱动器固定端连接、另一端与中间平台2连接，压电驱动器501输出端与第二柔性铰链503连接，第二柔性铰链503另一端与输出平台3连接。

优选的，所述音圈驱动部4的数量为3～4个，且相对中间平台2的几何中心轴等距对称分布。

所述压电驱动部5及通孔201的数量为3～4个，且相对输出平台3的几何中心轴等距对称分布。

如图4，优选的，所述第一柔性支撑6为柔性环式结构。第一柔性支撑6为柔性环结构，所述柔性环结构具有中间支撑盘61以及环形边缘62，所述中间支撑盘通过柔性辐条63连接所述环形边缘62，柔性辐条数量至少为3条，所述柔性辐条相对于中间支撑盘环形均布。

如图5，所述第二柔性支撑7为柔性细长杆结构。

如图6、图7，所述第三柔性支撑8、第一柔性铰链403及第二柔性铰链503可分别为复合轴柔性铰链或多轴柔性铰链。

柔性铰链是通过在结构中去除材料形成局部柔性环节，当与其相邻的刚性环节上有力或力矩作用时，柔性铰链在与其相连的刚性环节之间起到运动副的连接作用。

具体的，单轴柔性铰链通常是通过在结构中构造对称的拉伸缺口，如通过在结构上应用线切割、激光切割等方式去材，形成局部柔性环节，该柔性环节具有绕一个轴转动的显著柔性，在其他方向上具有较大的刚度，即具有平面转动副的连接功能。通过两个单轴柔性铰链空间垂直或交叉复合即可构成复合轴柔性铰链，可实现绕两个轴的旋转柔性，复合实现空间球副的连接功能。在本实施例中，如图6，刚性连接体74与刚性连接体75中间通过两个相互垂直的两个单轴柔性铰链76实现连接，当固定其中一个刚性连接体而对另一个刚性连接体作用弯矩时，利用两个互相交叉的单轴柔性铰链76的柔性实现空间球副连接，复合轴柔性铰链的有益效果是易于加工获得整块结构。

多轴柔性铰链通常是通过在结构中构造同轴回转对称的缺口，实现绕多个轴的旋转柔性，即实现空间球副的连接功能，在本实施例中如图7所述，为上下刚性连接体77、78之间的柔性同轴回转体结构79，其有益效果为可实现空间对称及紧凑的结构。特别的，多轴柔性铰链可采用圆形截面的长杆等易于加工的结构，在本实施例中，如图5所示，其具有下部的刚性连接体71以及顶部的刚性连接体72，两者之间通过细长杆73连接，实现空间球副连接。其有益效果为轴向刚度高、离轴弯曲刚度低及可变形能力大，可提高中间平台的轴向刚度和支撑能力，同时保证较大的偏转指向行程。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。