CN101806588A - 吊丝摆角传感器装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的是吊丝摆角传感器装置。它包括壳体、增量式光电编码器、摇臂、吊丝穿过装置。壳体侧壁孔内装有第一销轴、第二销轴和第一转轴、第二转轴，第一转轴和第二转轴内端分别与第一摇臂和第二摇臂上端固联，第一转轴和第二转轴外端分别与第一光电编码器和第二光电编码器固联，第一销轴和第二内端分别与第三摇臂和第四摇臂固联，第三摇臂下端和第一摇臂下端通过吊丝穿过装置铰接，第四摇臂下端和第二摇臂下端通过吊丝穿过装置连接。吊丝自上而下穿过吊丝穿过装置。本发明的特点是：结构简单，易于实现，成本较低，能够满足实验的精度要求。

Description

吊丝摆角传感器装置

技术领域

本发明涉及一种传感器装置，特别是涉及检测摆角的传感器装置。

背景技术

月球车在月球表面顺利的漫游行走是完成探月任务的关键，为了模拟月球车在月球表面的低重力行走的环境，一般会采用吊丝式天车结构的重力补偿实验方法，使天车能够对月球车的位置进行跟踪，为了实现这一目的，需要检测吊丝的摆角，目前国内还没有一种简单易行的吊丝摆角检测装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够满足在吊丝微重力跟踪试验中实现吊丝摆角测量的吊丝摆角传感器装置。

本发明的目的是这样实现的：吊丝摆角传感器装置，它包括壳体、增量式光电编码器、摇臂、吊丝穿过装置，其特征是：壳体1侧壁孔内装有第一销轴4、第二销轴17和第一转轴8、第二转轴12，第一转轴8和第二转轴12内端分别与第一摇臂9和第二摇臂14上端固联，第一转轴8和第二转轴12外端分别与第一光电编码器19和第二光电编码器20固联，第一销轴4和第二17内端分别与第三摇臂3和第四摇臂16固联，第三摇臂3下端和第一摇臂9下端通过吊丝穿过装置11铰接，第四摇臂16下端和第二摇臂14下端通过吊丝穿过装置11连接。吊丝15自上而下穿过吊丝穿过装置。

本发明的优势在于：结构简单，易于实现，成本较低，能够满足实验的精度要求。

附图说明

图1为吊丝摆角传感器装置的立体示意图；

图2为吊丝摆角传感器装置的主视示意图；

图3为吊丝摆角传感器装置的俯视示意图；

图4为吊丝摆角传感器装置的左视示意图；

图5为吊丝穿过装置结构示意图；

图6为吊丝摆角传感器装置的工作原理图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1、图2和图3，吊丝摆角传感器21主组成包括：壳体、增量式光电编码器、摇臂、吊丝穿过装置。所述的壳体通过四角上的螺纹孔固联在天车23底座上，四个侧壁孔内个装有一个滚动轴承；转轴8、12穿过轴承，转轴内端分别与摇臂9、14上端通过紧定螺钉固联，转轴外端分别与光电编码器19、20固联；销轴4、17穿过轴承孔，内端分别与摇臂3、16通过紧定螺钉固联。摇臂3下端和摇臂9下端通过销轴与吊丝穿过装置11铰接，吊丝穿过装置11成自由下垂状态；摇臂14下端和摇臂16下端通过销轴与吊丝穿过装置6铰接，吊丝穿过装置6成倒立摆状态。

结合图5，所述的两个吊丝穿过装置6、11结构和形状完全相同，所述吊丝穿过装置6结构主要包括两个侧臂6-1、6-5、两个H形架6-2、6-8、四个销轴6-6、四个滚筒6-7、四个调压弹簧6-3和四个销钉6-8和四个调整螺母6-4组成；两个侧臂对称平行，上下两孔分别共线；两个H形支架分别安装在侧臂的两侧，每个H形架对称安装两个销轴，销轴上各套一个滚筒，侧臂和两个H形架三者之间通过销钉联接，调压弹簧放置在销轴的末端，销钉尾部安装有调整螺母。吊丝可以从两个H形架之间穿过，适当调整调压螺母，可以使滚筒对吊丝保持合适的夹持力。

结合图6，所述的吊丝摆角传感器21在工作时，月球车22以速度υ沿x方向运动，吊丝从垂直状态沿x方向偏转θ_x角度，增量式编码器测得摇臂的实际摆角为θ_xr，根据三角形余弦定理得：

$\mathrm{ob}=\sqrt{{\mathrm{oa}}^2+{\mathrm{ab}}^2-2\mathrm{oa}\·\mathrm{ab}\·\cos (\mathrm{\π}-{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{xr}})}$

根据三角形正弦定理得：

$\frac{{\sin \mathrm{\θ}}_x}{\mathrm{ab}}=\frac{\sin (\mathrm{\π}-{\mathrm{\θ}}_x)}{\mathrm{ob}}$

最后求得吊丝摆角在x方向的分量为：

${\mathrm{\θ}}_x=\arcsin \left[\frac{\mathrm{ab}}{\mathrm{ob}}\sin \left({\mathrm{\θ}}_{\mathrm{xr}}\right)\right]$

θ_x是吊丝摆角θ沿x方向的分量。同理可求得摆角θ沿y方向的分量θ_y。

吊丝摆角传感器21的工作过程如下：

吊丝摆角传感器21的壳体固定在天车23底座吊丝悬挂点的正下方，吊丝自上而下从两个吊丝穿过装置中间穿过，吊丝初始保持垂直状态，保证吊丝对月球车22的初始拉力竖直向上。

当月球车22开始运动，月球车22的悬挂点随之发生移动，吊丝相对于垂线产生偏角θ，由于吊丝穿过装置对吊丝的夹持，使其也产生摆角θ，进而带动两个摇臂分别绕转轴转过θ_xr和θ_yr。由于摇臂与增量式光电编码器同步转动，因此吊丝的摆角反映在增量式光电编码器上的转角是θ_xr和θ_yr。

通过三角形余弦定理和正弦定理关系变换，就可以将反映在增量式光电编码器上的转角是θ_xr和θ_yr转换成吊丝在x和y方向上的实际摆角θ_x和θ_y，以此作为天车23跟踪月球运动的控制信号，使吊丝的垂直度保持在要求的范围内。

Claims (1)

1.吊丝摆角传感器装置，它包括壳体、增量式光电编码器、摇臂、吊丝穿过装置，其特征是：壳体(1)侧壁孔内装有第一销轴(4)、第二销轴(17)和第一转轴(8)、第二转轴(12)，第一转轴(8)和第二转轴(12)内端分别与第一摇臂(9)和第二摇臂(14)上端固联，第一转轴(8)和第二转轴(12)外端分别与第一光电编码器(19)和第二光电编码器(20)固联，第一销轴(4)和第二(17)内端分别与第三摇臂(3)和第四摇臂(16)固联，第三摇臂(3)下端和第一摇臂(9)下端通过吊丝穿过装置(11)铰接，第四摇臂(16)下端和第二摇臂(14)下端通过吊丝穿过装置(11)连接。吊丝(15)自上而下穿过吊丝穿过装置。

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