專利名稱：擺桿式光纖定位方法及其定位機構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明的擺桿式光纖定位方法屬于天文觀測儀器領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，本發(fā)明的目的在于達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陣，光纖沿空心或半空心的光纖擺桿導出，擺桿由鉸鏈支撐，用電機或液壓馬達或氣動馬達作為動力源驅動，使擺桿以鉸鏈為擺動中心實現(xiàn)兩個自由度的擺動。這樣，擺桿上的光纖接收端能到達單元焦面范圍內(nèi)任何位置。
本方法是根據(jù)杠桿的位移放大原理，實現(xiàn)光纖接收端的位移放大，避免了運動機構的干涉，做到了無盲區(qū)觀測。光纖擺桿由球鉸支撐，以球心為軸心，可用電機或液壓馬達或氣動馬達等驅動源驅動，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，擺桿驅動點距球心的距離較短，根據(jù)杠桿原理，驅動點小距離的位移，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，達到各光纖無盲區(qū)接收。
實施本方法，可組合4000個帶有獨立驅動系統(tǒng)的擺桿單元，由擺桿接收端組成所需的觀測接收焦面，每根擺桿單獨驅動定位，實現(xiàn)對4000個星體的同時觀測。也可以組合4000個不帶驅動定位的擺桿單元，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)域對各擺桿分別進行微調(diào)定位，實現(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?？赏瑫r觀測4000個或更多的星體，相當于把目前最先進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)明的最佳實施例為光纖擺桿采用空心或半空心結構，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。光纖擺桿采用電機加轉向變速環(huán)節(jié)驅動。
發(fā)明的擺桿式光纖定位機構是為實施擺桿式光纖定位方法而建立的裝置，它屬于天文光學觀測領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是用機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，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)，提高觀測質量和效率。
本發(fā)明的詳細內(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。驅動定位系統(tǒng)是由兩套電機6、推桿7、轉向杠桿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的尾端導出。套在擺桿3外邊的滑動導套4與球5剛性連接，滑動導套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。
在驅動定位系統(tǒng)中，推桿7與電機6的動子固連，轉向杠桿8的驅動端與推桿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，轉向杠桿8的轉向支撐點在殼體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6作為擺桿3定位運動的動力源。將電機6的左右移動力通過推桿7、轉向杠桿8轉化為推動擺桿3擺動的驅動力。使用兩套電機6、推桿7和轉向杠桿8，可實現(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實現(xiàn)了位移放大， 避免了運動機構干涉，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的接收端到達單元內(nèi)焦面上的所有接收位置。左邊電機6作直線運動，帶動相連接的推桿7推動左側轉向杠桿8擺動，轉向杠桿8將左右方向的直線運動轉變?yōu)樯舷路较虻倪\動推動光纖擺桿3的頂端上下擺動，使光纖擺桿3的接收端可以到達單元焦面上，上下方向的任何位置。右側電機6作直線運動時，帶動相連接的推桿7，推動右邊的轉向杠桿8擺動，轉向杠桿8將左右方向的移動轉變?yōu)榍昂蠓较虻膿軇樱苿庸饫w擺桿3的頂端作前后方向的擺動，使光纖擺桿3可達到單元內(nèi)焦面上前后方向的任何位置。這樣，可以實現(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動，由于光纖擺桿3半徑遠小于焦面半徑，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，以此補償焦深方向誤差。
為使光纖擺桿3驅動靈活，在光纖擺桿3尾端加一配重塊1對光纖擺桿3配重，以達到減小驅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構可作到無盲區(qū)觀測。可同時觀測4000個或更多的星體，相當于把目前最先進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，可大大提高觀測質量。各單元相對獨立，便于組成不同觀測數(shù)量的同類儀器。


圖1為已有技術的結構示意圖，圖2為本發(fā)明的結構示意圖，摘要附圖亦采用圖2。
本發(fā)明的最佳實施例為光纖擺桿采用空心結構，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、推桿、轉向杠桿進行兩維驅動。在光纖擺桿尾部采用凸輪結構，對擺桿在擺動過程中產(chǎn)生的焦深誤差進行較正。擺桿尾部要加一平衡配重塊，以減小所需驅動力和增加靈敏性。全部結構安裝在一殼體中，形成獨立單元。
機構中機加件材料選擇配重塊1、凸輪2、推桿7、轉向杠桿8為45#鋼；光纖擺桿3為高強度鋁合金；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陣，光纖沿空心或半空心的光纖擺桿導出，擺桿由鉸鏈支撐，用電機或液壓馬達或氣動馬達作為動力源驅動，使擺桿以鉸鏈為擺動中心實現(xiàn)兩個自由度的擺動，擺桿上的光纖接收端能到達單元焦面范圍內(nèi)任何位置。
2.按權利要求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動定位形式的光纖定位機構。
3.擺桿式光纖定位機構，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，轉向杠桿8的轉向支撐點在殼體10上，定位磁鐵9與殼體10磁性定位。
4.按權利要求3所述的擺桿式光纖定位機構，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的尾端導出。套在擺桿3外邊的滑動導套4與球5剛性連接，滑動導套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.按權利要求3所述的擺桿式光纖定位機構，其特征在于推桿7與電機6的動子固連，轉向杠桿8的驅動端與推桿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域中觀測星體用光纖的精密定位方法，定位機構是為實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:中國科學院長春光學精密機械研究所