一种大口径高精度凸轮变焦机构的设计

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1、第１５卷第１１期光学精密工程Ｖｏｌ．１５Ｎｏ．１１２００７年１１月ＯｐｔｉｃｓａｎｄＰｒｅｃｉｓｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＮｏｖ．２００７文章编号１００４９２４Ｘ（２００７）１１１７５６０４一种大口径高精度凸轮变焦机构的设计王一凡，薛育（中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春１３００３３）摘要：通过对大口径凸轮变焦机构的分析，找出了影响该机构精度的原因。在原机构的基础上，加装了滑动的密珠轴系，解决了该凸轮变焦距系统变焦过程中光轴跳动量大的问题。通过机构的装调和检测，可将变焦过程中光轴的跳

2、动量控制在０．０１ｍｍ以内，满足了测量系统的精度要求。结果表明，通过加装滑动的密珠轴系的方法，完善了大口径高精度凸轮变焦机构的设计。关键词：变焦距系统；变焦；凸轮；光轴跳动量中图分类号：Ｖ５５６．５；ＴＨ７０３文献标识码：Ａ犇犲狊犻犵狀狅犳犺犲犪狏狔犮犪犾犻犫狉犲犪狀犱犺犻犵犺狆狉犲犮犻狊犻狅狀犮犪犿狏犪狉犻犳狅犮犪犾犿犲犮犺犪狀犻狊犿ＷＡＮＧＹｉｆａｎ，ＸＵＥＹｕ（犆犺犪狀犵犮犺狌狀犐狀狊狋犻狋狌狋犲狅犳犗狆狋犻犮狊，犉犻狀犲犕犲犮犺犪狀犻犮狊犪狀犱犘犺狔狊犻犮狊，犆犺犻狀犲狊犲犃犮犪犱犲犿狔狅犳犛

3、犮犻犲狀犮犲狊，犆犺犪狀犵犮犺狌狀１３００３３，犆犺犻狀犪）犃犫狊狋狉犪犮狋：Ａｆｔｅｒａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｆｉｎｄｉｎｇｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｆａｃｔｏｒｓｏｎｔｈｅｓｙｓｔｅｍｐｒｅｃｉｓｉｏｎ，ａｓｌｉｄａｂｌｅｂａｌｌｓｅｔｏｆａｘｉｓｉｓａｄｄｅｄｏｎｔｈｅｖａｒｉｆｏｃａｌｍｅｃｈａｎｉｓｍｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｂｉｇｇｅｒｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｏｐｔｉｃａｘｉｓｉｎｈｅａｖｙｃａｌｉｂｒｅｃａｍｖａｒｉｆｏｃａｌｓｙｓｔｅｍ．Ｂｙａｄｊｕｓｔ

4、ｉｎｇａｎｄｍｅａｓｕｒｉｎｇｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｃａｎｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｏｐｔｉｃａｘｉｓｉｎｔｏ０．０１ｍｍｔｏｍｅｅｔｔｈｅｐｒｅｃｉｓｉｏｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｉｎｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆａｈｅａｖｙｃａｌｉｂｒｅａｎｄｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎｃａｍｖａｒｉｆｏｃａｌｍｅｃｈａｎｉｓｍｈａｓｂｅｅｎｉｍｐｒｏｖｅｄｂｙｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆａｄｄｉｎｇｔｈｅｓｌｉａｂｌ

5、ｅｂａｌｌｓｅｔｏｆａｘｉｓ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ｖａｒｉｆｏｃａｌｓｙｓｔｅｍ；ｖａｒｉｆｏｃｕｓｉｎｇ；ｃａｍ；ｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｏｐｔｉｃａｘｉｓ视野内。把变焦距电视系统安装在有效的跟踪系１引言统上，在外设、人工和数字引导下，可以完成对目标的监视和测量，给出有效的脱靶量数据。变焦在现代试验靶场的各种试验任务中，为了监距电视系统既适合快速小型运动目标的近距离捕视、测量目标的弹道和运行轨迹，常用到连续变焦获（大视场），又适合中低速运动目标的远距离捕的电视系统。它的主要优点是在监视和测量的过获（小视场）

6、，是定焦距系统所不能替代的一种测程中，焦距连续可变，可以根据跟踪目标的距离和量手段。但是连续变焦距电视系统也有缺点，在大小，调整焦距数值，使目标始终在监视、测量的连续变焦的过程中，光轴随着变倍和补偿系统的收稿日期：２００７０８１０；修订日期：２００７１０１０．基金项目：国家自然科学基金资助项目（Ｎｏ．６０５７４０８９）第１１期王一凡，等：一种大口径高精度凸轮变焦机构的设计１７５７位移始终在跳动，而光轴跳动量的大小直接影响系统由保护玻璃、折返系统场镜组、折返系跟踪系统的脱靶量输出值，从而影响系统的跟

7、踪统次镜组和主镜组成牛顿式光学系统，系统的第［１］精度。一像面在场镜组附近，在折返系统后面接一套变焦距系统。这种光学系统由于前面采用了一套折２工程上常用的变焦距光学系统返牛顿式光学系统，光学系统的通光口径可以做大，一般可以做到Φ６００～１０００ｍｍ，长焦距也可２．１透射式变焦光学系统以做到７０００～８０００ｍｍ，变倍组和补偿组的通图１是工程上常用的透射式变焦光学系统结光口径一般在Φ６０～１２０ｍｍ。这样对于跟踪和［２］构图，系统由前组物镜、变倍组、补偿组、调光组、测量远距离目标更为有利。后固定组和成像器件

8、ＣＣＤ组成。３常用变焦机构的几种形式３．１圆柱导轨滑动变焦形式在这种变焦机构中，采取的结构形式如图３所示。结构主要由主体轴、变倍组、凸轮带动钉、凸轮和补偿组组成。变倍组和补偿组的外径与主图１透射式变焦光学系统体轴的内径为配合面，主体轴沿着轴向设计有直Ｆｉｇ．１Ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｖａｒｉｆｏｃａｌｏｐｔｉｃａｌｓｙｓｔｅｍ线槽，在凸轮的转动带动下，变倍组和补偿组相向系统在工作时，通过已经设计好的圆柱凸轮滑动，完成焦距变倍过程