[0001] 本发明涉及离轴反射镜定位技术领域，尤其涉及一种面向离轴反射镜的多级快速定位装置。

[0002] 离轴反射镜是一种常用于空间光学系统的光学元件，其可以实现光束的转折、成像或照明，以避免中心遮挡和成像差的影响。离轴反射镜的加工和装调是影响其光学性能的关键因素，需要考虑其材料、结构以及表面形貌等多方面的要求。

[0003] 为了提高空间遥感卫星离轴反射镜的加工精度和加工效率，需要研究一种高效、精密的镜体安装结构，以满足空间环境对反射镜的高标准要求。另外离轴反射镜在加工时会受到旋转离心力以及动平衡性能的严重影响，导致面型精度下降等问题，因此需要设计一种面向离轴反射镜的多级快速定位装置，来解决此类反射镜的加工装调问题。

[0004] 目前常用的离轴反射镜加工工装属于专用型装调设备，针对某种型号反射镜量身定制。然而，这种定制化工装的灵活度较低，无法解决其他离轴反射镜的加工问题，从而造成了资源的极大浪费。基于通用性设计理念中对于产品应用的考虑应尽最大可能面向所有的使用对象，发明了一种适用于现在和未来的跨尺度离轴反射镜通用定位装置，提高了装置的普遍实用性，增加了设备的灵活性，使得资源得到了重复使用。

[0037] 为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明进一步的详细介绍。

[0038] 需要说明的是，本文所使用的的术语“上”、“前”、“一侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，类似的表述只是为了说明的目的，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。

[0039] 参见图1‑图7；

[0040] 一种面向离轴反射镜的多级快速定位装置，该装置包括：

[0041] 离轴反射镜镜体1，所述离轴反射镜镜体1包括：离轴反射镜镜面11、背部定位面12、底部定位面13和侧面定位面14；

[0042] 多级定位装置本体2，所述多级定位装置本体2包括主定位面21，所述离轴反射镜镜体1通过背部定位面12固定在主定位面21上，所述主定位面21上设有环状注胶槽22，用于对所述背部定位面12进行定位；所述环状注胶槽22四角处分别开有安装定位孔23；所述环状注胶槽22用以辅助连接多级定位装置本体2工装与轴反射镜镜体1，通过粘接剂将离轴反射镜固定，可以提高离轴反射镜的安装稳定性，从而减小反射镜在主轴旋转时的偏心量和振动幅度，对改善主轴旋转时离轴反射镜的动平衡具有很大的帮助，另一方面环状注胶槽22的设计可以大幅减小反射镜旋转时由离心力引起的镜面变形影响。

[0043] 所述环状注胶槽22底部多组底部多级固定孔24，所述环状注胶槽22侧面开有多组侧面多级固定孔25，每组所述底部多级固定孔24均用于固定底部定位挡块26，每组所述侧面多级固定孔25均用于固定侧面定位挡块27，所述底部定位挡块26和侧面定位挡块27分别用于对所述底部定位面13和侧面定位面14进行限位；

[0044] 所述定位面12中部沿轴线方向开有多个多级配重孔28，所述多级配重孔28用于固定质心调节块29，所述质心调节块29与多级配重孔28配合使用能够使安装离轴反射镜后整体的工装重心位于工装回转轴线处，减小工装安装的偏心量，进一步提高整体的动平衡性能。

[0045] 进一步的，所述底部定位面13上设有轻量化结构15，用于减少离轴反射镜镜体1重量。

[0046] 进一步的，背部定位面12开有四个固定螺纹孔121，其位置与所述安装定位孔23相对应且二者配合使用，增加安装稳定性，减小离心力影响，避免反射镜拆卸后的表面形貌变化，提高加工精度。

[0047] 进一步的，所述多级定位装置本体2背面为装置安装面210，所述装置安装面210中部开有空腔16，用于减少多级定位装置本体2重量。所述轻量化的空腔16能够有效地减小工装整体质量，此外工装与单点金刚车床通过主轴真空吸盘安装固定，空腔16与真空吸盘之间形成负压空腔，使负压面积更大，进一步增加安装稳定性。同时由于腔体的存在使得装置安装面210的加工精度更容易得到保障。

[0048] 进一步的，所述多级定位装置本体2侧面开有多个调节螺孔212，用于在不同方位旋进不同长度的螺栓，进一步精调系统的动平衡性能。

[0049] 所述离轴反射镜多级快速定位装置的工作原理为：

[0050] 所述主定位面21通过与离轴反射镜背部定位面接触，限制其法向移动自由度以及两个方向的转动自由度；具体的，所述底部定位挡块26以及侧面定位挡块27通过与离轴反射镜的底部定位面13及侧面定位面14接触，限制其剩余两个方向的移动自由度和绕反射镜背部定位面12法线方向的转动自由度，实现完全定位，同时避免反射镜过定位。在加工过程中，未完全定位将会导致加工精度降低，过定位可能会引入加工应力，导致工件变形。

[0051] 根据待安装工件的尺寸大小，通过一面两销定位方式，安装侧边定位挡块27和底部定位挡块26。首先安装圆柱销，约束定位挡块的五个空间自由度，接着安装削边销，限制其转动自由度。其中两个定位挡块的定位面平面度为3μm，以主定位面21为基准侧边定位面的垂直度为5μm；其中侧定位面指的是侧边定位挡块27和工件的接触面；底部定位面同理为底部挡块26与工件的接触面。

[0052] 将装置水平放置并加热到80℃以上，确保光学蜡在环状注胶槽22内的流动性，使其充满整个环状注胶槽22。沿着主定位面21刮平表面液体光学蜡，使表面平齐无残留，环状注胶槽22内蜡油充盈饱满，其中装置的主定位面21平面度为3μm，与装置安装面210的平行度为5μm；

[0053] 将离轴反射镜背部定位面12与主定位面21充分接触压实，同时保证离轴反射镜底部定位面13与底部定位挡块26的定位面充分接触，另一方面使离轴反射镜镜体侧面定位面14与装置侧面定位挡块27的侧定位面充分接触，实现快速定位；同时压实离轴反射镜并冷却整体工装，等待固化光学蜡，使离轴反射镜镜体1与多级快速定位装置本体2稳定连接；待光学蜡固定成型后，利用多级快速定位装置的安装定位孔23与离轴反射镜背部固定螺纹孔
121相连接，进一步稳固整体工装结构。通过计算整体质量以及质心位置，调整好质心调节块29的质量和形状，并通过多级配重孔28将其安装在工装表面，实现工装质心的调整，以及动平衡的粗调；

[0054] 如附图5所示，将整体工装通过装置安装面210与真空吸盘固定，通过背部轻量化空腔211的设计，能够更加容易的保证装置安装面210的平面度为2μm。通过万分表等测量仪器测量工装侧边圆柱面，调整工装与主轴中心位于同一直线上，实现工装偏心量优于1μm。此外通过装置的侧边调节螺孔212对工装的动平衡性能进行精确调整，完成离轴反射镜与主轴的安装调试。

[0055] 为了验证本发明采用的螺纹与环状注胶槽辅助固定的复合连接固定方式的有效性，对有无环状注胶槽辅助固定方式的离轴反射镜进行离心力变形有限元仿真分析，如附图6、7所示。由结果得知，经过工艺参数优化和增加环形注胶槽辅助固定后离轴反射镜的最大离心变形量从26.02μm减小到了1.194μm，足以证明本发明的有效性与合理性。