一种用于空间相机分时成像的切换机构

本发明涉及空间观测，特别涉及一种用于空间相机分时成像的切换机构。

背景技术：

1、近年来卫星对地观测技术在全球气候、城市规划等方面的指导作用愈发广泛，空间相机作为卫星的重要载荷，空间相机的成像质量决定着探查任务的成败。空间相机分时成像是指相机实现面阵成像和光谱成像，是相机观测地面的重要需求。空间相机进行分时成像时，通过折叠镜的切入与切出改变相机的光路方向，因此折叠镜的切换机构的快速切换与高精度切换是相机分时成像的保证。

2、目前来说，对于现有的切换机构，一般是使用凸轮结构或蜗轮蜗杆结构进行传动。然而凸轮结构或蜗轮蜗杆结构传动均存在较大的减速比，且结构占用空间大，无法满足空间有限条件下快速切换的需求，因此，必须设计一种能够应用于空间相机并实现折叠镜快速切换、高复位精度的切换机构。

技术实现思路

1、为解决现有的切换机构存在的切换速度慢，结构占用空间大，无法满足在空间相机空间有限条件下快速切换的需求的问题，本发明提出一种用于空间相机分时成像的切换机构。

2、为解决上述问题，本发明采取如下的技术方案：

3、一种用于空间相机分时成像的切换机构，分时成像空间相机的主光学系统采用同轴偏视场三反光学系统结构，包括主镜、次镜、反射镜、三镜、折叠镜、分色镜、面阵焦面和光谱焦面；所述切换机构包括切换机构支座、电机、切换旋转轮、第一切换小轴、切换连杆、第二切换小轴、折叠镜组件支撑件、导轨、用于安装所述折叠镜的折叠镜组件、第一霍尔传感器组件、第二霍尔传感器组件和磁钢组件，并且切换连杆和折叠镜组件支撑件上均设有轻量化结构；

4、切换机构支座固定在空间相机框架结构上，电机固定在切换机构支座上，切换旋转轮通过平端紧定螺钉固定在电机的输出轴上，第一切换小轴的顶端固定在切换旋转轮的轮盘上，且第一切换小轴与切换旋转轮随电机的输出轴一起做旋转运动；

5、切换连杆的一端与第一切换小轴的底端通过轴承相连，切换连杆的另一端与第二切换小轴的顶端通过轴承相连，折叠镜组件支撑件的一端与第二切换小轴的底端固定连接，折叠镜组件支撑件与导轨上的滑块固定连接，导轨固定在切换机构支座上，折叠镜组件固定在折叠镜组件支撑件的另一端，第一霍尔传感器组件和第二霍尔传感器组件间隔地固定在切换机构支座上，磁钢组件固定在折叠镜组件支撑件的侧边上；

6、电机驱动折叠镜组件支撑件沿平行于导轨的方向做直线运动，当磁钢组件运动到第一霍尔传感器组件上方时，第一霍尔传感器组件输出遥测信号，折叠镜组件上安装的折叠镜伸出并参与到主光学系统中，光线经主镜反射到次镜，再由次镜反射到反射镜，反射镜改变光路方向到三镜，再由三镜反射到折叠镜，由折叠镜反射到面阵焦面，实现面阵成像；当磁钢组件运动到第二霍尔传感器组件上方时，第二霍尔传感器组件输出遥测信号，折叠镜组件上安装的折叠镜缩回并退出主光学系统，光线经主镜反射到次镜，再由次镜反射到反射镜，反射镜改变光路方向到三镜，再由三镜反射到分色镜，由分色镜反射到光谱焦面，实现光谱成像。

7、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

8、本发明提出了一种新的用于空间相机分时成像的切换机构，分时成像空间相机的主光学系统采用同轴偏视场三反光学系统结构，并且通过切换机构带动折叠镜的切入与切出，从而改变相机的光路方向，该切换机构采用电机进行驱动，通过切换旋转轮、第一切换小轴、切换连杆和第二切换小轴进行传动，减速比更小，因此切换速度快，而且复位精度高，空间需求较小，可以有效的实现空间相机分时成像的功能。此外，该切换机构结构较为简单，整体质量小，应用在航天领域可以节约一定的发射成本。

技术特征：

1.一种用于空间相机分时成像的切换机构，其特征在于，分时成像空间相机的主光学系统采用同轴偏视场三反光学系统结构，包括主镜、次镜、反射镜、三镜、折叠镜、分色镜、面阵焦面和光谱焦面；所述切换机构包括切换机构支座（1）、电机（2）、切换旋转轮（3）、第一切换小轴（4）、切换连杆（5）、第二切换小轴（6）、折叠镜组件支撑件（7）、导轨（8）、用于安装所述折叠镜的折叠镜组件（9）、第一霍尔传感器组件（10）、第二霍尔传感器组件（11）和磁钢组件（12），并且切换连杆（5）和折叠镜组件支撑件（7）上均设有轻量化结构；

2.根据权利要求1所述的一种用于空间相机分时成像的切换机构，其特征在于，所述轻量化结构为贯通的圆角矩形。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于空间相机分时成像的切换机构，其特征在于，所述轮盘的形状为六边形，在六边形上设有用于安装第一切换小轴（4）的安装孔和在安装孔四周布置的螺钉固定孔。

技术总结本发明涉及一种用于空间相机分时成像的切换机构，属于空间观测技术领域，解决了现有切换机构存在的切换速度慢、结构占用空间大的问题。其中切换机构包括切换机构支座、电机、切换旋转轮、第一切换小轴、切换连杆、第二切换小轴、折叠镜组件支撑件、导轨、折叠镜组件、第一霍尔传感器组件、第二霍尔传感器组件和磁钢组件，采用电机进行驱动，通过切换旋转轮、第一切换小轴、切换连杆和第二切换小轴进行传动，使电机驱动折叠镜组件支撑件沿平行于导轨的方向做直线运动，带动折叠镜切入或者切出主光学系统，从而实现面阵成像或者光谱成像。本发明减速比更小，应用于空间相机分时成像时切换速度快，而且复位精度高，空间需求较小。技术研发人员：苗健宇,胡长虹,胡庆龙,李明旭,王爽,马致鹏,梅贵,哈清华,周磊,王忠善受保护的技术使用者：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所技术研发日：技术公布日：2024/5/12