Сканирующее устройство

 

Изобретение относится к оптическим устройствам для отклонения светового луча от объекта и применяется для качания вторичных зеркал орбитального телескопа при исследовании источников инфракрасного излучения. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей сканирующего устройства и повышение его точности. Сканирующее устройство содержит подложку 2 с отражающей поверхностью 1, установленную на подвижных опорах с возможностью качания относительно своей оси, неподвижную опору 20, магнитоэлектрические движители 10 и 11, установленные в плоскости, перпендикулярной оси качания, и состоящие из магнитопроводов с постоянными магнитами, и катушек с обмотками, входящих в рабочие зазоры 15 магнитопроводов и закрепленных на подложке. В основании 8 выполнены пазы, совпадающие с рабочими зазорами магнитопроводов. Основание 8 установлено на неподвижной опоре 20 с возможностью вращения в плоскости отражающей поверхности, на нем закреплены подвижная опора, магнитопроводы, узлы перемещения и фиксации, взаимодействующие с неподвижной опорой 20 и контактами платы положения плоскости сканирования, а обмотки снабжены выступами 17, взаимодействующими с узлами перемещения 24 и 25. Узел перемещения содержит подпружиненный шток с канавкой, контактирующей с выступом 17 обмотки, противоположный конец штока имеет скошенную поверхность, взаимодействующую с отверстиями неподвижной опоры, а узел фиксации содержит стакан, в котором установлен подпружиненный шарик, взаимодействующий с фиксирующими отверстиями неподвижной опоры и контактами платы. 1 з.п. ф-лы, 11 ил.

СО1ОЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУ6ЛИН

1610464 А 1

O% (ll) Щ)5 С 02 В 26/1О

ы 5 «1 4 i lk883

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг. У

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗО6РЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

flPH ГКНТ СССР

1 (2 I ) 4 273895/24-10 (22) 18.06.87 (46) 30. 11.90. Бюл. Ф 44 (71) Научно-производственное объединение космических исследований (72) Е.М, Копелев (53) 621,396. 965 (088.8) (56) Патент США Ф 4 15786 1, кл. С 05 0 25/00, 1979. (54) СКАНИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к оптичес,ким устройствам для отклонения сгетового луча от объекта и применяется цля качания вторичных зеркал орбитального

2 телескопа при исследовании источникбв, инфракрасного. излучения. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей сканирующего устройства и повышение его точности. Сканирующее устройство содержит подложку 2 с отражающей поверхностью 1, установленную на подвижных опорах воэможностью качания относительно своей оси, неподвижную опору 20, магнитозлектрические движители 10 и 11, установ" ленные в плоскости, перпендикулярной оси качания, и состоящие из магнито-, проводов с постоянными магнитами, и

3 610464

4 катушек с обмотками, входящих в рабочие зазоры 15 магнитопроводов и закрепленных на подложке, В основании

8 выполнены пазы, совпадающие с рабочими зазорами магнитопроводов. Основание 8 установлено на неподвижной опоре 20 с воэможностью вращения в плоскости отражающей поверхности„ на нем закреплены подвижная опора, маг- 10 нитопроводы, узлы перемещения и фиксации, взаимодействующие с неподвиж-. ной опорой 20 и контактами платы положения плоскости сканирования„ а „

Изобретение относится к оптическим устройствам для отклонения светового луча от объекта и применяется для каяания вторичных зеркал орбитального телескопа при исследованйи источников инфракрасного излучения.

Целью изобретения является расширение диапазона сканирования и по вышение точности, На фиг.1 изображено сканирующее устройство; на фиг.2 — сечение Г-Г на фиг,З; на фиг.3 — сечение А-А на фиг.1; на фиг.4 — сечение Б-Б на фиг. 3, первое промежуточное положение, на фиг,5 — то же, второе промежуточное положение, на фиг,б — сечение В-В на фиг.3, первое промежуточное положение на фиг,7 — то же, второе промежуточное положение, на фиг.8 — сечение И-И на фиг,2; на 40 фиг,9 — сечение K-К на фиг.2, на фиг. 10 — сечение Д-Д на фиг. 3", на фиг.11 — сечение Л-Л на фиг,З.

Сканирующее устройство (фиг,1) содержит отражающую поверхность изготовленную на подложке 2, установленную на подвижных опорах 3 и 4, определяющих ось качания О-О, Подвижная опора 3 и 4 состоит из оси 5 с иглой 6, взаимодействующей с цапфой 7, закрепленной в подложке 2, Игла 6 и цапфа 7 выполнены из драгоценного материала с высокой прочностью на истирание. Ось 5 установлена в основании 8 с возможностью перемещения относительно своей оси и закреплена гайками 9, Устройство содержит два магнитоэлектрических движителя 10 и

11, установленных в плоскости, перобмотки снабжены выступами 17, взаимодействующими с узлами перемещения

24 и 25. Узел перемещения содержит подпруямненный шток с канавкой, контактирующей с выступом 17 обмотки, противоположный конец штока имеет скошенную поверхность, взаимодействующую с отверстиями неподвижной опоры, а узел фиксации. содержит стакан, в котором установлен подпружиненный шарик, взаимодействующий с фиксирующими отверстиями неподвижной опоры и контактами платы, 1 з.п. ф-лы, 11 ил. пендикулярной подвижной опоре (оси

О-О) и равноудаленных от вертикальной оси отражающей поверхности 1, Каждый движитель состоит из магнитопроводов 12 с постоянными магнитами

13, закрепленных на основании 8 (фиг,2), и катушек с обмотками 14, установленных на подложке 2, Обмотки 14 входят в рабочие зазоры 15 магнитопроводов 12. В основании 8 выполнены пазы 16, совпадающие с рабочими зазорами 15. Обмотка 14 снабжена выступом 17 и возможностью прохода в пазу 16 (фиг.3-5).

Основание 8 имеет выступ 18, в котором выполнены отверстия 19, а в неподвижной опоре 20 — канавка 21, Шарики 22 установлены одновременно в отверстиях 19, канавке 21 и заперты втулкой 23 (фиг. 3, 11) так, что основание 8 имеет возможность свободного вращения относительно оси, совпадающей с центральной осью отражающей поверхности 1.

На основании 8 в нижней части магнитопроводов 12 закреплены узлы 24 и

25 перемещения, каждый из которых содержит шток 26 с канавкой 27 (фиг,4, 5), пружину 28, упругая сила которой пропорциональна сиче, развиваемой магнитоэлек-рическим движителем и регулируется прокладками 29. Выступ 17 о Гмотки 14 контактирует с канавкой

27 штока 26, который установлен без возможности вращения вокруг своей оси и имеет возможность вертикального перемещения (фиг ° 3), Шток 26 имеет скошенную поверхность 30, Поверхности 30, нирования, 1

Устройство работает следующим образом.

Отражающая поверхность 1 устанавливается в нулевое положение, и телескоп направляется на исследуемый объ.ект. На катушки с обмотками 14 движителей 10 и 11 подается управляющий ток. Они, взаимодействуя с магнито;, 50

5 16104 узлов 24 и 25 перемещения расположены зеркально относительно друг друга.

На основании 8 закреплены изолированно узлы фиксации (фиг ° 2, 8, 9)

Р 5 каждый иэ которых содержит стакан 31, в котором установлен шарик 32 с воэможностью вертикального перемещения, пружина 33, упругая сила ко"орой регулируется прокладками 34, Регулировка узлов фиксации по высоте осуществляется прокладками 35 °

В опоре 20 установлена плата 36 положения плоскости сканирования с проводниками и контактами 37, совпадающими в фиксирующими отверстиями

38 и 39, расстояние между которыми определяет шаг изменения положения плоскости сканирования — уголй,(фиг.3, 10). В неподвижной опоре 20 выполне- 20 ны отверстия 40, расположенные с возможностью взаимодействия со скошенными поверхностями 30 штока узлов 24 и

25 перемещения, и фиксирующие отверстия 38 и 39, расположенные с возмож- 25 ностью взаимодействия с шариками 32 узлов фиксации (фиг. 1, 8 — 10). Узел

24 перемещения установлен так, что скошенная поверхность 30 штока 26 может взаимодействовать с гранью отверстия 40, а поверхность 30 штока

26 узла 25 перемещения сдвинута на шаг — угол oC — относительно грани от верстия 40. Один узел установлен так, что шарик 32 контактирует с отверстиями 38 и контактами 37 (фиг, 8), а

35 шарик 32 второго узла фиксации располагается между отверстиями 39 (фиг.9).

Предлагаемая конструкция позволяет получить необходимый шаг изменения 40 положения плоскости сканирования угол — за счет добавления узлов фиксации и рядов фиксирующих отверстий, Катушки могут быть выполнены с двумя обмотками 14 для дублирования 45 либо для упрощения программы управления устройством — одна обмотка работает на сканирование, другая — на изменение положения плоскости ска64 6 проводами 12, втягиваются в рабочие зазоры 15 и отклоняют отражающую поверхность 1 относительно оси 0-0, ко торая гарантированно зафиксирована иглами 6, что сводит биение оси и трение к нулю, Расстояние Ь (фиг.13) от оси качания 0-0 до поверхности 1 выполнено минимальным, что дополнительно повышает точность качания, При приближении поверхности 1 к крайнему положению на угол (упругая сила пружины 28 противодействует дальнейшему наклонению поверхности 1. Дополнительно к упругой силе пружины 28 четкость крайних положений достигается за счет точного по времени мгновенного переключения подачи управляющего тока с катушки 14 движителя 10 на катушку 14 движителя 11 что позволяет исключить вибрации поверхности 1. Угол (и скорость отклонения поверхности 1 управляется величиной тока и временем его действия, При сканировании в пределах угла СР шток

26 узлов 24 и 25 перемещения незначительно колеблется в вертикальном направлении, не взаимодействуя с гранями отверстий 40, а узел фиксации (фиг, 8) надежно фиксирует основание 8 относительно неподвижной опоры

20, обеспечивая точность положения плоскости сканирования, например плоскость Х-Х (фиг. 10). Шарик 32 узла фиксации контактирует с контактами

37 платы 36 и замыкает цепь, определяющую положение плоскости сканирования ° Для изменения положения плоскости сканирования, например, на плоскость Y-Y1 на угол о6 (фиг.10), на катушку с обмоткой 14 движителя 10 подается импульсный ток, которая, взаимодействуя с магнитопроводами 12, значительно втягивается в рабочие зазоры 15 и пазы 16, деформируя пружину 28 (фиг. 4). Выступ 17 контактирует с канавкой 27 и толкает шток 26 вертикально вниз. Скошенная поверхность 30 узла 24, в,заимодействуя с гранью отверстия 40, поворачивает основание 8 относительно опоры 20 во.круг оси, совпадающей с центральной осью поверхности 1, Шарик 32 узла фиксации .выходит из контакта с отверстием 38, контактом 37 и устанавливается между отверстиями 38, шарик

32 второго узла фиксации заскакивает в отверстия 39 и замыкает цепь с кон.тактом 37, определяя новое положение

1610464 плоскости сканирования, плоскость

Y-Y, а поверхность 30 узла 25 перемещается на угол g и обеспечивается воз можностью ее взаимодействия с гранью отверстия 40 (различие на фиг,4 и фиг.6). После окончания действия импульсного тока пружина 28 возвращает шток 26 в исходное положение (фиг,5)..

Дальнейшее изменение положения плоскости сканирования осуществляется подачей импульсного тока на катушку 14 движителя 11, поверхность 30 узла 25 аналогично поворачивает основание в том же направлении еще на угол О, I5 (фиг, 7), Таким образом, попеременно подавая импульс на катушки 14 движителей 10 и 11, можно изменять положение плоскости сканирования в пределах 360

Контакт выступа 17 обеспечивает стабильность рабочих зазоров

15, исключает эаклинивание штоков 26, а следовательно, четкую работоспособ- 25 ность движителей 10 и 11, формула изобретения

Сканирующее устройство, содер- 3р жащее подложку с отражающей поверхностью, установленную на подвижной опоре с возможностью качания относительно оси, неподвижную опору, магнитоэлектрические движители, установ35 ленные в плоскости, перпендикулярной оси качания и выполненные из магнитопроводов с постоянными магнитами и катушек с обмотками, входящих в зазоры магнитопроводов, о т lI и ч а ю,щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона сканирования и повышения точности, оно дополнительно снабжено основанием с пазами, при этом основание и магнитопроводы установлены так, что зазоры магнитопроводов совпадают с пазами основания,при этом основание установлено с возможностью вращения в плоскости, параллельной отражающей поверхности, и на нем закреплена подвижная опора, маг нитопроводы, дополнительно введенные узлы перемещения и фиксации,взаимодействующие с неподвижной опорой и контактами также введенной платы положения плоскости сканирования, а обмотки выполнены с выступами, взаимодействующими с узлами перемещения.

2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что узел перемещения выполнен в виде подпружиненного

t штока с канавкой, в которой размещены выступы обмотки, один конец штока выполнен со скошенной поверхностью,взаимодействующей с неподвижной опорой и размещенной в ее отверстии, а узел фиксации выполнен в виде стакана, в котором установлен подпружиненный шарик, взаимодействующий с неподвижной опорой через отверстия и контактами платы.

16

17

27

1Р

fJ

14

161 0464

Г- l

Фиг. Г

1610464

Составитель Н.Гончаренко

Редактор О.Спесивых Техред И.Ходанич Корректор M,Ñàìáîðñêàÿ

Заказ 3738

Подписное

Тираж 455

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101