Устройство крепления первого прибора на втором приборе с активным микропозиционированием



Устройство крепления первого прибора на втором приборе с активным микропозиционированием
Устройство крепления первого прибора на втором приборе с активным микропозиционированием
Устройство крепления первого прибора на втором приборе с активным микропозиционированием
Устройство крепления первого прибора на втором приборе с активным микропозиционированием
Устройство крепления первого прибора на втором приборе с активным микропозиционированием

 


Владельцы патента RU 2418310:

ТАЛЬ (FR)

Изобретение относится к устройствам крепления двух приборов. Технический результат - повышение точности крепления. Устройство крепления первого прибора (Е1) по отношению ко второму прибору (Е2) содержит конструкцию, содержащую жесткое центральное тело (СС) и два по существу идентичных концевых тела (CTi), продолжающие противоположные концы упомянутого центрального тела (СС), каждое из которых содержит жесткую внутреннюю частью (PIi), представляющую собой первое расширение, симметричное относительно элемента симметрии, неподвижно соединенное с одним из концов центрального тела (СС), сужение, продолжающее вышеупомянутую внутреннюю часть (РIi) и образующее гибкую промежуточную часть (PDi), симметричную по отношению к упомянутому элементу симметрии, жесткую наружную часть (PEi), продолжающую вышеупомянутое сужение и представляющую собой второе расширение, симметричное относительно упомянутого элемента симметрии и предназначенное для неподвижного соединения с первым (Е1) или вторым (Е2) прибором; по меньшей мере, два пьезоэлектрических преобразователя (Tij), установленные соответственно в свободных пространствах (Si), ограниченных внутренней (PIi) и наружной (PEi) частями двух концевых тел (CTi), каждый из которых предназначен для преобразования либо осевого размерного изменения в ток измерения, характеризующий амплитуду упомянутого изменения, либо тока управления в соответствующее осевое размерное изменение; и средства (МС) контроля, выполненные с возможностью определения, по меньшей мере, одного осевого размерного изменения, по меньшей мере, для одного из упомянутых преобразователей (Tij), для помещения упомянутого первого прибора (Е1) в выбранное положение по отношению к упомянутому второму прибору (Е2). 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение касается устройств, предназначенных для обеспечения крепления первого прибора на втором приборе или относительно него с высокой или со сверхвысокой точностью.

В некоторых областях, например, в области космонавтики некоторые приборы подвергаются тепловым и/или механическим напряжениям, которые ухудшают стабильность их формы и укладки (под укладкой следует понимать совокупность из шести параметров x, y, z, θx, θy, θz, определяющих относительные положение и поведение двух твердых тел). Поэтому для указанных приборов необходимо осуществлять ослабление напряжений и/или микропозиционирование. Это относится, например, к первичным зеркалам телескопов или к некоторым инструментам для наблюдения за космосом, или к градиентометрам.

Когда прибор такого типа жестко соединяют с другим прибором при помощи устройства крепления (или органа соединения), стабильность его формы и укладки тоже может быть нарушена тепловыми и/или механическими напряжениями, действующими на этот второй прибор и/или на его устройство крепления. Специалисты называют эти явления интерфейсными деформациями.

Для ограничения этих нарушений, которые приводят к деформациям и/или смещениям, и/или проворачиванию, не позволяющим, в частности, выдерживать первоначально зафиксированные характеристики стабильности, как правило, используют пассивные устройства крепления, обладающие гибкостью, выбираемой в некоторых направлениях, и выполненные из термоустойчивых материалов (например, таких как композиты углерод/смола).

Такие устройства крепления могут также содержать опорные средства изостатического типа, например, средства, обеспечивающие удержание по трем точкам при помощи пассивного устройства крепления, например, используемого для зеркал (в частности, описанного в патентах FR 97 13439 и FR 94 10710), опоры А-образной формы (или “A-frame”) или опоры Х-образной формы (или “X-frame”). Однако эти изостатические опоры могут создавать остаточные напряжения, в частности, за счет параметров гибкости при нагрузках во время запуска.

Можно также предусмотреть устройства термического контроля, пассивные, например, типа MLI (“Multi layer insulation” - многослойная тепловая изоляция), и/или активные, например, такие как нагреватели или тепловые трубы.

Можно также устранять механические напряжения интегрирования при номинальной рабочей температуре путем точного подклинивания приборов.

Все эти средства, применяемые для устранения нарушений, действующих на приборы, оказываются дорогостоящими из-за повышенной сложности их механического изготовления и/или необходимых для них процедур интегрирования.

Задачей настоящего изобретения является устранение недостатков, присущих известным устройствам.

Задача решается устройством, предназначенным для обеспечения крепления первого прибора по отношению ко второму прибору и содержащим:

- конструкцию, содержащую жесткое центральное тело и два по существу идентичных концевых тела, продолжающие противоположные концы центрального тела, каждое из которых содержит сужение, образующее гибкую промежуточную часть, симметричную по отношению к элементу симметрии (плоскость или ось симметрии), содержащую первое расширение относительно этого элемента симметрии, находящееся в центральном положении и продолженное i) жесткой внутренней частью, симметричной относительно элемента симметрии, содержащей второе расширение относительно элемента симметрии, расположенное над первым и неподвижно соединенное с одним из концов центрального тела, и ii) жесткой наружной частью, симметричной относительно элемента симметрии, содержащей третье радиальное расширение, расположенное над первым, отстоящей от внутренней части и предназначенной для неподвижного соединения с первым или вторым прибором,

- по меньшей мере, два пьезоэлектрических преобразователя, установленные соответственно в свободных пространствах, ограниченных между внутренней и наружной частями двух концевых тел и предназначенных, каждый, для преобразования либо осевого размерного изменения в ток измерения, характеризующий амплитуду упомянутого изменения, либо тока управления в соответствующее осевое размерное изменение, и

- средства контроля, предназначенные для определения, по меньшей мере, одного осевого размерного изменения, по меньшей мере, для одного из преобразователей, чтобы поместить первый прибор в выбранное положение по отношению ко второму прибору.

Устройство в соответствии с настоящим изобретением может содержать другие отличительные признаки, которые можно рассматривать отдельно или в комбинации.

Предпочтительно, чтобы средства контроля были выполнены с возможностью определения осевого размерного изменения для каждого преобразователя и помещения первого прибора в выбранное положение по отношению ко второму прибору.

Предпочтительно также, чтобы средства контроля могли быть выполнены, когда они принимают ток измерения от преобразователя одного из концевых тел, индуктированный при первом смещении его наружной части по отношению к его внутренней части, с возможностью определения соответствующего осевого размерного изменения и для генерирования тока управления, предназначенного для преобразователя другого концевого тела, чтобы он преобразовал его в осевое размерное изменение, позволяющее индуцировать второе смещение наружной части его концевого тела по отношению к внутренней части, противоположное первому смещению;

Предпочтительно также, чтобы в каждое свободное пространство концевого тела можно было поместить, по меньшей мере, первый и второй пьезоэлектрические преобразователи, которые должны работать по принципу противоположности. В этом случае средства контроля могут быть выполнены, когда они принимают ток измерения от первого преобразователя одного из концевых тел, индуктированный при первом смещении его наружной части по отношению к его внутренней части, с возможностью определения соответствующего осевого размерного изменения и генерирования i) первого тока управления, предназначенного для второго преобразователя этого же концевого тела, чтобы он преобразовал его во второе осевое размерное изменение со знаком, противоположным первому осевому размерному изменению, и с такой же амплитудой, ii) второго тока управления, предназначенного для преобразователя другого концевого тела, чтобы он преобразовал его в третье осевое размерное изменение, позволяющее индуцировать второе смещение наружной части его концевого тела по отношению к его внутренней части, противоположное первому смещению, и iii) третьего тока управления, предназначенного для второго преобразователя этого другого концевого тела, таким образом, чтобы он преобразовал его в четвертое осевое размерное изменение со знаком, противоположным третьему осевому размерному изменению, и с такой же амплитудой.

Предпочтительно также, чтобы в каждое свободное пространство концевого тела можно было поместить три пьезоэлектрических преобразователя, установленные на 120° друг от друга.

Предпочтительно также, чтобы средства контроля были задействованы, когда они принимают, по меньшей мере, ток измерения, по меньшей мере, от одного из преобразователей, индуктированный при первом смещении его наружной части по отношению к его внутренней части, с возможностью определения каждого соответствующего осевого размерного изменения и генерирования i) тока управления, предназначенного для каждого преобразователя этого же концевого тела, который не передал ток измерения, чтобы он мог его преобразовать в осевое размерное изменение, и ii) токов управления, предназначенных для трех преобразователей другого концевого тела, чтобы они их преобразовали в осевые размерные изменения, позволяющие индуцировать второе смещение наружной части его концевого тела по отношению к его внутренней части, противоположное первому смещению.

Предпочтительно также, чтобы, по меньшей мере, одна, внутренняя или наружная, часть каждого концевого тела могла быть площадкой выбранной формы, а промежуточная часть каждого концевого тела могла иметь форму типа песочных часов.

Предпочтительно также, чтобы преобразователи были выполнены из пьезоэлектрического материала, выбранного из пьезоэлектрических монокристаллов и пьезоэлектрических керамик.

Предпочтительно также, чтобы преобразователи были выполнены в виде по меньшей мере одной упаковки из, по меньшей мере, одного слоя пьезоэлектрического материала.

Предпочтительно также, чтобы устройство содержало, по меньшей мере, один датчик, предназначенный для подачи сигналов, характеризующих, по меньшей мере, одну физическую величину. В этом случае его средства контроля предназначены для определения осевых размерных изменений в зависимости от сигналов, поступающих от каждого датчика.

Предпочтительно также, чтобы средства контроля были активированы и деактивированы в выбранные моменты.

Предпочтительно также, чтобы средства контроля были выполнены с возможностью работы в режиме автоматического отслеживания положения.

Предлагается также прибор, оборудованный описанным выше устройством крепления.

Изобретение предназначено, хотя и неисключительно, для применения в области космонавтики с целью генерирования движения(й) сканирования на приборе и для размерных измерений (интерферометрия), используемых при сверхточном позиционировании приборов.

Другие отличительные признаки и преимущества настоящего изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания, приводимого со ссылками на прилагаемые чертежи, в числе которых:

Фиг.1А и 1В изображают схематичный вид спереди устройства крепления типа «активной гибкой пластины», соответственно в неактивной фазе и в активной фазе, в соответствии с первым вариантом его выполнения.

Фиг.2А и 2В - схематичный вид спереди устройства крепления типа «активной гибкой пластины» соответственно в неактивной фазе и в активной фазе согласно второму варианту осуществления изобретения.

Фиг.3 - схематичный вид в изометрии устройства крепления в неактивной фазе согласно третьему варианту осуществления изобретения.

Прилагаемые чертежи не только дополняют изобретение, но в случае необходимости могут быть использованы для его определения.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение активного крепления первого прибора на втором приборе.

В дальнейшем в качестве неограничительного примера считается, что первый прибор является первичным зеркалом наблюдательного инструмента и что второй прибор является этим наблюдательным инструментом, который установлен на спутнике, выполняющем задачу космического наблюдения за Землей или за частью космоса с орбиты.

Однако изобретение не ограничивается этими типами приборов. Действительно оно касается любой группы из, по меньшей мере, двух приборов, космических или нет, предназначенных для неподвижного соединения друг с другом при помощи устройства крепления. Оно касается также ситуаций, в которых два прибора должны быть установлены в линию или микропозиционированы почти статично относительно друг друга.

Обратимся сначала к фиг.1А и 1В для описания первого примера выполнения устройства D крепления в соответствии с настоящим изобретением типа «активной гибкой пластины» или активной «балки IPN», предназначенной для неподвижного соединения друг с другом первого прибора Е1 и второго прибора Е2. Если устройство D является активной гибкой пластиной, оно содержит очень незначительное расширение в направлении, перпендикулярном плоскости страницы (показанной на фиг.1А осями ХХ и YY'). Если устройство D является активной балкой IPN, оно содержит относительно большое расширение в направлении, перпендикулярном плоскости страницы (в этом случае фиг.1 и 2 являются изображениями в поперечном разрезе).

Согласно изобретению устройство D крепления содержит, по меньшей мере, одну конструкцию (крепежную), содержащую центральное тело СС и два концевых тела СТ1 и СТ2 (или CTi, где i=1 и 2), по меньшей мере, два пьезоэлектрических преобразователя Tij и модуль МС контроля.

Центральное тело СС является жестким. В данном случае оно имеет форму прямоугольного параллелепипеда с элементом симметрии типа плоскости симметрии (перпендикулярной плоскости страницы и показанной осью ХХ) и двумя противоположными концами, перпендикулярными плоскости симметрии. Вместе с тем можно предусмотреть и другие формы. В частности, на фиг.3 показано центральное тело СС, имеющее общую круглую цилиндрическую форму, ось ХХ которого является осью симметрии.

Первое СТ1 и второе СТ2 концевые тела по существу являются идентичными. Они продолжают соответственно два противоположных конца центрального тела СС. В данном случае под выражением «продолжить конец» следует понимать либо неподвижное соединение с концом, либо выполнение за одно с центральным телом СС.

Каждое концевое тело СС содержит сужение, образующее гибкую промежуточную часть PDi, два конца которой соответственно продолжены жесткой внутренней частью PIi и жесткой наружной частью PEi. Это сужение должно прогибаться (в плоскости страницы) под действием усилий, создаваемых преобразователями (или приводами) Tij. Оно может закругляться или быть прямым (то есть иметь постоянную ширину).

Гибкая промежуточная часть PDi находится в центральном положении конструкции, то есть в зоне, через которую проходит плоскость симметрии (показанная осью ХХ). Кроме того, предпочтительно она имеет симметричную форму по отношению к плоскости симметрии. Кроме того, она имеет (первое) расширение вдоль направления YY', перпендикулярного плоскости симметрии (и, следовательно, оси ХХ) по обе стороны от этой плоскости симметрии.

Жесткая внутренняя часть PIi неподвижно соединена с одним из противоположных концов центрального тела СС. Она может иметь, например, симметричную форму относительно плоскости симметрии. Например, она может быть выполнена в виде балки, соединенной своим центром с промежуточной частью PDi и с центральным телом СС. Эта балка имеет (второе) расширение по обе стороны от плоскости симметрии (вдоль направления YY'), которое находится существенно выше центрального тела СС.

Жесткая наружная часть PEi предназначена для неподвижного соединения с первым Е1 или вторым Е2 прибором. В примерах, показанных на фигурах, жесткая наружная часть PE1 первого концевого тела СТ1 неподвижно соединена с первым прибором Е1, тогда как жесткая наружная часть РЕ2 второго концевого тела неподвижно соединена со вторым прибором Е2.

Каждая жесткая наружная часть PEi имеет, например, симметричную форму по отношению к плоскости симметрии. Например, она тоже может быть выполнена в виде балки, соединенной своим центром с промежуточной частью PDi и с одним из приборов. Эта балка содержит (третье) расширение (в направлении YY'), которое значительно больше расширения центрального тела СС и по существу равно расширению жесткой внутренней части PIi.

В отличие от жесткой внутренней части PIi, которая предпочтительно имеет скошенные бока на одной из своих сторон (со стороны центрального тела СС) для повышения жесткости конструкции, жесткая наружная часть PEi предпочтительно имеет прямоугольное сечение.

Второе и третье расширения внутренней PIi и наружной PEi частей зависят от возможностей преобразователей (или приводов) Tij в смысле усилия. Действительно, чем дальше находится привод от оси ХХ, тем меньше угловой прогиб при равной приводной способности (по длине). Поэтому привод размещают далеко от центра вращения, чтобы уменьшить приводные усилия, тогда как для уменьшения хода его помещают ближе к центру.

В силу сужения свободное пространство Si образуется между внутренней PIi и наружной PEi частями каждого концевого тела CTi, разумеется за пределами зоны, занятой промежуточной частью PDi. В примере, показанном на фиг.1А и 1 В, некруглая форма внутренней PIi и наружной PEi частей приводит к разделению свободного пространства Si на два подпространства, образующих два гнезда по существу идентичных размеров (в состоянии покоя) по обе стороны от промежуточной части PDi.

В примере, показанном на фиг.1А и 1 В, устройство D содержит только два пьезоэлектрических преобразователя Tij (Т11 и Т21, в данном случае j=1). Первый пьезоэлектрический преобразователь Т11 помещают в одно из двух гнезд, образованных свободным пространством S1 первого концевого тела СТ1, а второй пьезоэлектрический преобразователь Т21 помещают в одно из двух гнезд, образованных свободным пространством S2 второго концевого тела СТ2.

В примере, показанном на фиг.1А и 1В, и первый Т11, и второй Т21 пьезоэлектрические преобразователи помещены в гнезда, находящиеся с одной стороны конструкции (по отношению к плоскости симметрии. Однако это не является обязательным условием.

Каждый пьезоэлектрический преобразователь Tij неподвижно соединяют с внутренней PIi и наружной PEi частями его концевого тела CTi в выбранном месте свободного пространства Si.

Кроме того, каждый пьезоэлектрический преобразователь Tij может осуществлять два типа преобразований. Он либо преобразует осевое размерное изменение (в плоскости страницы и, следовательно, в направлении, по существу параллельном оси ХХ), объектом которого он является в силу механического и/или теплового напряжения, действующего на концевое тело CTi, частью которого он является, либо преобразует ток управления, поступающий из модуля МС контроля в соответствующее осевое размерное изменение.

Под «осевым размерным изменением» следует понимать либо увеличение размера в направлении, по существу параллельном оси ХХ (что соответствует амплитуде с положительным знаком), либо уменьшение размера в направлении, по существу параллельном оси ХХ (что соответствует амплитуде с отрицательным знаком).

Например, как показано на чертежах, преобразователи Tij имеют форму идентичных площадок высотой, равной расстоянию, отделяющему внутреннюю PIi и наружную PEi части от их концевого тела CTi. Эти площадки Tij могут иметь, например, форму параллелепипеда (как показано на фиг.1 и 2) или цилиндра с круглым сечением (как показано на фиг.3).

Каждый преобразователь Tij выполнен, например, из пьезоэлектрического материала, такого как пьезоэлектрические монокристаллы. Его можно также выполнять из пьезоэлектрических керамик. В целом можно использовать любой тип пьезоэлектрического материала, который позволяет генерировать достаточно большой ток измерения, чтобы его можно было анализировать при помощи модуля МС контроля и/или чтобы он мог быть объектом осевого размерного изменения, соответствующего данному варианту применения, в ответ на ток управления, поступающий из модуля МС контроля.

Наиболее предпочтительными являются пьезоэлектрические монокристаллы, так как они обладают большой способностью к удлинению, обычно составляющему 2% (что примерно в десять раз больше, чем удлинение, обеспечиваемое пьезоэлектрическими керамиками).

В случае необходимости каждый преобразователь Tij может быть выполнен в виде упаковки из, по меньшей мере, одного слоя пьезоэлектрического материала и одного слоя изолирующего материала.

Модуль МС контроля соединен с преобразователями Tij при помощи электрических проводников (например, проводов) СЕ. В основном он предназначен для определения, по меньшей мере, одного осевого размерного изменения, по меньшей мере, для одного из преобразователей Tij устройства D, чтобы установить первый прибор Е1 в выбранное положение по отношению ко второму прибору Е2.

В частности, модуль МС контроля можно выполнять по-разному, чтобы придавать устройству D одну или несколько функций.

Например, модуль МС контроля может определять только размерное изменение (осевое по ХХ) каждого преобразователя Tij таким образом, чтобы придать устройству D функцию микропозиционирования. В этом случае он только направляет в преобразователи Tij токи управления, которые они должны преобразовать в осевые размерные изменения, чтобы поместить первый прибор Е1 в точное выбранное положение по отношению ко второму прибору Е2.

Для облегчения функции микропозиционирования устройство может содержать один или несколько датчиков физической(их) величины(величин), передающих сигналы, характеризующие упомянутые физические величины, для модуля МС контроля. Этот(эти) датчик(и) может(могут), например, осуществлять лазерную метрологию и/или определение предназначенных для ослабления напряжений. В этом случае модуль МС контроля определяет токи управления, предназначенные для разных преобразователей Tij, в зависимости от команд и сигналов, поступающих от датчика(ов).

Необходимо отметить, что устройство D можно использовать только с целью ослабления одного или нескольких напряжений, если оно оборудовано датчиком(ами) напряжения.

Модуль МС контроля может быть также предназначен для, по меньшей мере, частичного компенсирования эффекта напряжения, действующего на, по меньшей мере, одно из концевых тел CTi. В частности, когда концевое тело CTi, например, СТ2 (как показано на фиг.1В) подвергается напряжению, это выражается в первом смещении (наклоне, показанном стрелкой R1). В примере, показанном на фиг.1В, первое осевое размерное изменение является уменьшением толщины (хотя может быть и наоборот). В это же время расстояние, которое разделяет внутреннюю PI2 и наружную PE2 части со стороны, противоположной преобразователю Т21, увеличивается на значение, равное первой амплитуде, как показано стрелками F2.

В ответ на это первое осевое размерное изменение (уменьшение) преобразователь Т21 генерирует ток измерения, характеризующий первую амплитуду (и ее знак). Когда модуль МС контроля принимает ток измерения (через проводник СЕ), он определяет соответствующее осевое размерное изменение и генерирует ток управления, предназначенный для преобразователя Т11 первого концевого тела СТ1. Когда преобразователь Т11 получает ток управления, он его преобразует во второе осевое размерное изменение, позволяющее индуцировать второе смещение внутренней части РЕ1 концевого тела СТ1 по отношению к внутренней части PI1 (показанное стрелкой R2). Это второе смещение (R2) является противоположным первому смещению (R1), чтобы его компенсировать. В данном случае второе осевое размерное изменение является увеличением толщины с амплитудой, по существу равной первой амплитуде, но с противоположным знаком (показана стрелками F3). Это второе осевое размерное изменение (F3) одновременно приводит к уменьшению расстояния, которое разделяет внутреннюю PI1 и наружную PE2 части первого концевого тела СТ1 со стороны, противоположной преобразователю Т11, на значение, по существу равное первой амплитуде, что показано стрелками F4.

Следует отметить, что для обеспечения этой функции контроля за компенсированием эффекта напряжения модуль МС контроля, в случае необходимости, может работать в режиме автоматического отслеживания (при данном напряжении). Он может также работать в режиме автоматического отслеживания при данном осевом размерном изменении.

Следует также отметить, что устройство D может одновременно обеспечивать функцию микропозиционирования и функцию компенсирования напряжения(ий).

Далее, со ссылками на фиг.2А и 2В, следует описание второго примера выполнения устройства D крепления в соответствии с настоящим изобретением. Речь идет о варианте первого примера, описанного выше со ссылками на фиг.1А и 1В. Этот второй пример отличается от первого тем, что каждое концевое тело CTi содержит вместо одного преобразователя два преобразователя Ti1 и Ti2, работающие на принципе противоположности. Такая конструкция предназначена для устранения недостатка первого примера выполнения, связанного с наличием только одного преобразователя Tij в каждом концевом теле CTi и требующего предварительного напряжения для каждого пьезоэлектрического преобразователя Tij.

В этом втором варианте выполнения модуль МС управления контролирует микропозиционирование и/или компенсирование напряжения(ий) через четыре преобразователя Tij (Т11, Т12, Т21 и Т22).

Например, как показано на фиг.2В, когда модуль МС контроля работает на компенсирование напряжения(ий), он принимает ток измерения от одного из преобразователей Tij, например, от первого преобразователя T1i одного из концевых тел CTi, например, СТ2, индуктированный первым смещением (R1) наружной части РЕ2 по отношению к внутренней части PI2. После этого он определяет первое осевое размерное изменение, которое соответствует этому току измерения, затем генерирует три тока управления. В примере, показанном на фиг.2В, первое осевое размерное изменение является уменьшением толщины (хотя может быть и наоборот), показанное стрелками F1.

Первый ток управления предназначен для второго преобразователя Т22 второго концевого тела СТ2. Его определяют таким образом, чтобы второй преобразователь Т22 мог преобразовать его во второе осевое размерное изменение со знаком, противоположным первому осевому размерному изменению, с такой же амплитудой. Это второе осевое размерное изменение в данном случае является увеличением толщины, показанным стрелками F2.

Второй ток управления предназначен для первого преобразователя Т11 первого концевого тела СТ1. Его определяют таким образом, чтобы первый преобразователь Т11 преобразовал его в третье осевое размерное изменение, предназначенное для индуктирования второго смещения (R2) наружной части РЕ1 концевого тела СТ1 по отношению к внутренней части PI1, противоположного первому смещению. Это третье осевое размерное изменение в данном случае является увеличением толщины, показанным стрелками F3.

Третий ток управления предназначен для второго преобразователя Т12 первого концевого тела СТ1. Его определяют таким образом, чтобы второй преобразователь Т12 преобразовал его в четвертое осевое размерное изменение со знаком, противоположным третьему осевому размерному изменению, и такой же амплитуды. Это четвертое осевое размерное изменение в данном случае является уменьшением толщины, показанным стрелками F4.

Когда модуль МС контроля контролирует микропозиционирование, он определяет токи измерения для четырех преобразователей Tij таким образом, чтобы они работали внутри одного концевого тела CTi на принципе противоположности.

Два описанных выше примера выполнения обеспечивают только одну или две степени свободы (поступательное движение в направлении YY' и в случае необходимости вращение). Однако можно предусмотреть другие примеры выполнения, обеспечивающие более двух степеней свободы, например, три или четыре. Такой (третий) пример выполнения показан на фиг.3.

В этом третьем примере выполнения каждое концевое тело CTi содержит внутри своего свободного пространства Si три пьезоэлектрических преобразователя Tij (j=от 1 до 3), установленные на 120° друг от друга по отношению к оси ХХ.

В данном случае устройство является симметричным по отношению к элементу симметрии типа оси симметрии, образованной осью ХХ.

Как показано на фигуре, жесткая внутренняя часть PIi и/или жесткая наружная часть PEi каждого концевого тела CTi может(могут), например, иметь вид площадки в случае необходимости общей круглой цилиндрической формы. Кроме того, гибкая промежуточная часть PDi каждого концевого тела CTi может иметь, например, форму песочных часов. Действительно, этот тип формы наиболее предпочтителен для вращений (или наклонов) во всех направлениях.

В данном случае концевые тела CTi симметричны по отношению к оси симметрии ХХ.

В данном случае центральное тело СС имеет круглую цилиндрическую форму. Оно симметрично по отношению к оси симметрии ХХ.

Режимы работы, обеспечиваемые этим третьим примером выполнения, идентичны описанным ранее со ссылками на фиг.1 и 2. Единственным отличием является то, что возможности микропозиционирования являются более многочисленными и что можно осуществлять более разнообразное компенсирование за счет наличия триплета преобразователей Tij в каждом концевом теле CTi.

Например, когда модуль МС контроля контролирует микропозиционирование, он определяет токи измерения для шести преобразователей Tij таким образом, чтобы они работали в комбинациях по триплетам внутри одного концевого тела CTi. Действительно, для триплета преобразователей Tij два тока управления позволяют зафиксировать первое смещение на уровне концевого тела CTi, тогда как третий ток управления служит для позиционирования третьего преобразователя противоположно по отношению к комбинации двух других.

Когда модуль МС контроля работает на компенсирование напряжения(ий), он получает, по меньшей мере, один ток измерения от, по меньшей мере, одного из трех преобразователей Tij одного из концевых тел CTi, индуктированный первым смещением наружной части PEi по отношению к внутренней части PIi. После этого он определяет каждое осевое размерное изменение, соответствующее каждому полученному току измерения. Затем он генерирует, с одной стороны, ток управления для каждого преобразователя одного концевого тела CTi, который не передавал ток измерения, чтобы он его преобразовал в выбранное осевое размерное изменение, и, с другой стороны, токи управления, предназначенные для трех преобразователей другого концевого тела CTi', чтобы они преобразовали их в осевые размерные изменения, позволяющие индуцировать второе смещение наружной части PEi' концевого тела CTi' по отношению к внутренней части PIi', противоположное первому смещению.

Необходимо отметить, что независимо от варианта выполнения модуль МС контроля можно в случае необходимости активировать и деактивировать в выбранные моменты. Например, устройство D крепления в соответствии с настоящим изобретением блокируется во время запуска, затем активируется, как только спутник, на котором оно установлено, достигает орбиты в месте, предусмотренном для выполнения его задачи.

Устройство может быть активировано, например, бортовой компьютерной программой во время фаз наблюдения в ходе выполнения полета.

Изобретение имеет целый ряд преимуществ, например:

- устройство D можно сделать миниатюрным, чтобы оно соответствовало нагрузке первого прибора, который необходимо неподвижно соединить со вторым прибором таким образом, чтобы его масса и габариты оставались небольшими,

- поскольку устройство D позволяет снизить на орбите интерфейсные напряжения, то приборы высокой размерной стабильности можно выполнить менее габаритными, что позволяет получить выигрыш в массе,

- поскольку устройство D содержит упругодеформирующиеся гибкие механические компоненты, в нем не происходит никаких трений или качений, которые могли бы ускорить его износ, ухудшить его надежность или привести к какому-либо загрязнению,

- диапазоны регулирования, обеспечиваемые устройством D, позволяют применять упрощенные процедуры интегрирования.

Изобретение не ограничивается описанными вариантами устройства крепления и приборами, представленными исключительно в качестве примеров, и охватывает все возможные варианты, которые может предусмотреть специалист в рамках прилагаемой формулы изобретения.

Так, в описании представлен вариант применения изобретения для точного позиционирования одного прибора по отношению к другому. Однако изобретение касается также выравнивания в линию и почти статического микропозиционирования одного прибора по отношению к другому.

1. Устройство крепления первого прибора (Е1) по отношению ко второму прибору (Е2), отличающееся тем, что содержит
i) конструкцию, содержащую жесткое центральное тело (СС) и два, по существу, идентичных концевых тела (CTi), продолжающие противоположные концы упомянутого центрального тела (СС), каждое из которых содержит
жесткую внутреннюю часть (PIi), представляющую собой первое расширение, симметричное относительно элемента симметрии, неподвижно соединенное с одним из концов центрального тела (СС),
сужение, продолжающее вышеупомянутую внутреннюю часть (PIi) и образующее гибкую промежуточную часть (PDi), симметричную по отношению к упомянутому элементу симметрии,
жесткую наружную часть (PEi), продолжающую вышеупомянутое сужение и представляющую собой второе расширение, симметричное относительно упомянутого элемента симметрии и предназначенное для неподвижного соединения с первым (Е1) или вторым (Е2) прибором;
ii) по меньшей мере, два пьезоэлектрических преобразователя (Tij), установленные соответственно в свободных пространствах (Si), ограниченных внутренней (PIi) и наружной (PEi) частями двух концевых тел (CTi), каждый из которых предназначен для преобразования либо осевого размерного изменения в ток измерения, характеризующий амплитуду упомянутого изменения, либо тока управления в соответствующее осевое размерное изменение; и
iii) средства (МС) контроля, выполненные с возможностью определения, по меньшей мере, одного осевого размерного изменения, по меньшей мере, для одного из упомянутых преобразователей (Tij), для помещения упомянутого первого прибора (Е1) в выбранное положение по отношению к упомянутому второму прибору (Е2).

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что упомянутые средства (МС) контроля выполнены с возможностью определения осевого размерного изменения для каждого преобразователя (Tij) для помещения упомянутого первого прибора (Е1) в выбранное положение по отношению к упомянутому второму прибору (Е2).

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что упомянутые средства (МС) контроля выполнены с возможностью приема тока измерения от преобразователя (Tij) одного из упомянутых концевых тел (СТ1), индуктированного при первом смещении его наружной части (РЕ1) по отношению к его внутренней части (PI1), и с возможностью определения соответствующего осевого размерного изменения и генерирования тока управления, подаваемого на преобразователь (Tij) другого концевого тела (СТ2), для его преобразования в осевое размерное изменение, позволяющее индуцировать второе смещение наружной части (РЕ2) его концевого тела (СТ2) по отношению к его внутренней части (PI2), противоположное первому смещению.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в каждое свободное пространство (Si) концевого тела (CTi) помещены, по меньшей мере, первый (Ti1) и второй (Ti2) пьезоэлектрические преобразователи, работающие «по принципу противоположности», причем упомянутые средства (МС) контроля выполнены с возможностью приема тока измерения от первого преобразователя (Т11) одного из упомянутых концевых тел (СТ1), индуктированного при первом смещении его наружной части по отношению к его внутренней части, и с возможностью определения соответствующего осевого размерного изменения и генерирования
i) первого тока управления, подаваемого на второй преобразователь (Т12) этого же концевого тела (СТ1) для преобразования его во второе осевое размерное изменение со знаком, противоположным первому осевому размерному изменению, и с такой же амплитудой,
ii) второго тока управления, подаваемого на первый преобразователь (Т21) другого концевого тела (СТ2) для преобразования его в третье осевое размерное изменение, позволяющее индуцировать второе смещение наружной части его концевого тела (СТ2) по отношению к его внутренней части, противоположное первому смещению, и
iii) третьего тока управления, подаваемого на второй преобразователь (Т22) этого другого концевого тела (СТ2) таким образом, чтобы он преобразовывал его в четвертое осевое размерное изменение со знаком, противоположным третьему осевому размерному изменению, и с такой же амплитудой.

5. Устройство по одному из пп.1-3, отличающееся тем, что в свободное пространство (Si) каждого концевого тела (CTi) помещают три пьезоэлектрических преобразователя (Tij), установленные на 120° друг от друга.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что упомянутые средства (МС) контроля выполнены с возможностью приема, по меньшей мере, тока измерения, по меньшей мере, от одного из преобразователей (Tij), индуктированного при первом смещении его наружной части по отношению к его внутренней части, и с возможностью определения каждого соответствующего осевого размерного изменения и генерирования
i) тока управления, подаваемого на каждый преобразователь (Tij) этого же концевого тела (СТ1), который не передал ток измерения, чтобы он мог его преобразовать в осевое размерное изменение, и ii) токов управления, подаваемых на три преобразователя (T2j) другого концевого тела (СТ2), чтобы они их преобразовали в осевые размерные изменения, позволяющие индуцировать второе смещение наружной части его концевого тела (СТ2) по отношению к его внутренней части, противоположное первому смещению.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что, по меньшей мере, одна внутренняя (PIi) или наружная (PEi) часть каждого концевого тела (CTi) является площадкой выбранной формы и тем, что промежуточная часть (PDi) каждого концевого тела имеет форму типа песочных часов.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что упомянутые преобразователи (Tij) выполнены из пьезоэлектрического материала, выбранного из группы, в которую входят пьезоэлектрические монокристаллы и пьезоэлектрические керамики.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что преобразователи (Tij) выполнены в виде, по меньшей мере, одной упаковки из, по меньшей мере, одного слоя пьезоэлектрического материала.

10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит, по меньшей мере, один датчик, выполненный с возможностью подачи сигналов, характеризующих, по меньшей мере, одну физическую величину, и тем, что упомянутые средства (МС) контроля выполнены с возможностью определения упомянутых осевых размерных изменений в зависимости от упомянутых сигналов.

11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что упомянутые средства (МС) контроля выполнены с возможностью активирования и деактивирования в выбранные моменты.

12. Устройство по п.1, отличающееся тем, что упомянутые средства (МС) контроля выполнены с возможностью работы в режиме автоматического регулирования положения.

13. Прибор (El, E2), отличающийся тем, что содержит, по меньшей мере, одно устройство (D) крепления по одному из предыдущих пунктов.

14. Использование устройства (D) крепления и прибора (E1, E2) по одному из предыдущих пунктов в области космонавтики.



 

Похожие патенты:

Объектив // 2406101

Изобретение относится к оптико-механическому приборостроению и может быть использовано для прецизионной юстировки зеркал оптических резонаторов оптических квантовых генераторов (ОКГ).
Изобретение относится к области оптического приборостроения и направлено на изготовление оптических приборов на основе неразъемных соединений оптических материалов с металлической оправой с высокой прочностью, устойчивых к воздействию вибрации и работающих в широком температурном диапазоне.

Изобретение относится к области цифровой фото- и видеосъемки и направлено на повышение точности фокусировки, преимущественно в таких случаях как съемка через стекло, съемка на фоне удаленного объекта или группы объектов.

Изобретение относится к средствам захвата изображения. .

Изобретение относится к конструкции биноклей, а именно к панкратическим системам бинокля с механизмом привода для плавного изменения увеличения. .

Изобретение относится к средствам юстировки оптических элементов и направлено на уменьшение габаритов и повышение жесткости конструкции, на повышение чувствительности и точности подвижек, упрощение технологии изготовления и сборки, что обеспечивается за счет того, что трехкоординатный прецизионный столик включает три пары параллельно размещенных оснований.

Изобретение относится к области оптического приборостроения и предназначено для юстировки оптических элементов в оптических системах, где важно точно поворачивать оптические элементы с минимальными отклонениями их оси вращения.

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в проекционной оптической системе для полупроводниковой литографии с множеством оптических элементов и, по крайней мере, с одним регулируемым оптическим элементом.

Изобретение относится к обеспечению информации о фокусировке

Изобретение относится к области оптического приборостроения и может быть использовано для юстировки оптических элементов, а также для контроля энергетики инфракрасных и других лазерных приборов

Изобретение относится к устройствам съемки изображений с автофокусированием на основе разности фаз в плоскости считывания изображения

Изобретение относится к модулю камеры, который предназначен для встраивания в портативные электронные устройства, например такие, как мобильные телефоны, карманные персональные компьютеры, и т.д

Изобретение относится к области измерительной техники и направлено на создание устройства измерения дефектов устройства формирования изображений с датчиком, которое является точным, простым в изготовлении и в применении и при этом недорогим, что обеспечивается за счет того, что устройство согласно изобретению содержит несколько чувствительных элементов и, по меньшей мере, один второй оптоэлектронный датчик, расположенный в плоскости, наклоненной относительно плоскости, содержащей первый датчик, и относительно оптической оси устройства формирования изображений, и сканирующий ту же зону, что и первый датчик, а также устройство вычисления оптических аберраций, влияющих на каждый чувствительный элемент двух датчиков, причем эта наклонная плоскость содержит прямую, соединяющую два датчика и содержащуюся в упомянутой плоскости, содержащей первый датчик
Наверх