CN103162976A - 吊装式四自由度检测仪 - Google Patents

Abstract

一种能够检测三个转动自由度及一个移动自由度的吊装式四自由度检测仪，可适应小型主、被动空间对接器在地面的抓接过程检测试验。其架体部分主要由矩形钢管焊接构成，一条钢丝绳绕过两个滑轮，左侧吊装一组配重，右侧吊装在上基座上，两根导杆对称安装在两个扶正体孔内，上基座与轴之间用圆锥滚子轴承联接，轴的下端同吊架固连，在吊架的下端由下基座和托碗组成球形空间，关节球安装在球形空间里，偏摆量和偏摆方向是由均匀安装在限位盘上的四组限位组合体独立限定的，平衡杆的上端均匀布置了四个可以螺纹方式旋转移动的平衡轮，它的作用是可协助平衡杆向预设的方向偏摆。

Description

吊装式四自由度检测仪

技术领域

本发明涉及一种具有三个转动自由度及一个移动自由度的吊装式检测装置，可适应小型主、被动空间对接器在地面的抓接过程检测试验。

背景技术

随着21世纪世界航天事业的迅速发展和对太空探索的不断深入，诸如卫星捕获回收、在轨装配维修、科学实验载荷照料等空间在轨技术逐渐受到各国关注，因而使得在轨捕获技术成为在轨服务中的一项必须解决的关键技术。在轨捕获技术是指在有人或无人参与的情况下对空间目标实施抓捕的技术。对于大多数在轨服务操作而言，首先要解决操作目标的抓捕问题，国内外好多航天科研单位和机构对此技术表现出高度的关注，并且已经开始对相关技术及应用前景进行探讨论证，在轨捕获技术已经成为航天高技术领域的一个研究热点，而捕获机构在进入空间之前，必须在地面进行多次试验以验证其可靠性，为此多自由度地面检测仪的研制就尤为重要了，目前国内的现有检测设备成本高、操作便捷性较差，尤其是吊装式自由度检测技术还不成熟。

发明内容

为了更便捷、更有效地检测抓接机构的四个自由度在抓接过程中的适应状态，本发明提供一种检测仪，该检测仪能有效地检测出三个转动自由度及一个垂直移动自由度在抓接过程中的适应状态。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：架体部分主要由矩形钢管焊接构成，架体下端安装在可调节水平度的移动式底座上，架体右上部为悬臂梁，上面左右各有一个固定滑轮，一条钢丝绳绕过两个滑轮，左侧吊装可调节重量的一组配重，右侧吊装在上基座上，两根竖直导杆固连在上基座的两侧，成对称布置，两根导杆分别安装在与架体固连的两个扶正体孔内，呈间隙配合，这样就可保证上基座只能做上下垂直移动，而不能做旋转运动，上基座顶部安装有齿轮、步进电机、编码器，上基座与轴之间用圆锥滚子轴承联接，而轴的下端同吊架固连，因而吊架即可随上基座做垂直移动，也可实现自身转动，其垂直移动量由光栅尺检测，其转动角度是由步进电机和编码器控制及检测的，在吊架的下端由下基座和托碗组成球形空间，关节球安装在球形空间里，有微量间隙，关节球连带与其装配在一起的平衡杆即可实现滚转、偏移和俯仰三个转动自由度，但它们的偏移和俯仰两个转动自由度会受到限位盘上十字通孔轨道的限制，只让它在初定的方向上偏摆，其偏摆量和偏摆方向是由均匀安装在限位盘上的四组由调整螺栓、指针、刻度尺、燕尾槽座、燕尾槽座限位滑块构成的组合体独立限定的，即在抓接检测开始前，先按预设的方向和偏角将平衡杆调节到初始位置，抓接机构的被动体连接在平衡杆下端的连接盘上，以此方式来检测设定的各种角度和方向是否利于主动体与被动体之间的正常对接，平衡杆的上端也均匀布置了四个可以螺纹方式旋转移动的平衡轮，它的作用是可协助平衡杆向预设的方向偏摆。

本发明的有益效果是：可以预设抓接机构的被动体在需检测方向上的角度偏摆量，同时也可以检测出被动体在垂直方向上的移动量，从而更便捷、更有效地检测抓接机构的四个自由度在抓接过程中的适应状态。

附图说明：

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的主视图。

图2是本发明的主视图在W方向上的示意图。

图3是本发明的主视图在A—A方向的剖视图。

图4是本发明的在A—A方向的剖视图中的B—B方向的断面图。

图中，1.架体,2.配重,3.光珊尺,4.钢丝绳,5.滑轮,6.步进电机,7.编码器,8.齿轮a,9.齿轮b,10. 齿轮c,11.圆锥滚子轴承,12.上基座,13.轴,14.平衡轮,15.吊架,16.平衡杆,17.限位盘,18.下基座,19.关节球,20.托碗,21.连接盘,22.限位盖,23.导杆,24.缓冲弹簧,25.扶正体,26.调整螺栓,27.燕尾槽座,28.指针, 29.燕尾限位滑块。

具体实施方式：

吊装式四自由度检测仪的架体（1）主要由矩形钢管焊接构成，架体（1）下端安装在可调节水平度的移动式底座上，钢丝绳（4）绕过两个滑轮（5），左侧吊装配重（2），右侧吊装上基座（12）和吊架（15），两根竖直导杆（23）固连在上基座（12）的两侧，成对称布置，两根导杆（23）分别安装在与架体（1）固连的两个扶正体（25）孔内，可保证上基座（12）只能做上下垂直移动，而不能做旋转运动，导杆（23）的顶端装有限位盖（22），杆上均套装缓冲弹簧（24），上基座（12）顶部安装有齿轮a（8）、齿轮b（9）、齿轮c（10）、步进电机（6）和编码器（7），上基座（12）与轴（13）之间用圆锥滚子轴承（11）联接，而轴（13）的下端同吊架（15）固连，吊架（15）即可随上基座（12）做垂直移动，也可实现自身转动，垂直移动量由光栅尺（3）检测，转动角度由步进电机（6）控制，转角大小由编码器（7）检测，吊架的下端由下基座（18）和托碗（20）组成球形空间，关节球（19）安装在球形空间里，关节球（19）与之相装配的平衡杆（16）可实现三个方向的转动，在下基座（18）上面还装有限位盘（17），它是圆盘形零件，中间开有十字形导轨槽，用来规范平衡杆（16）的偏摆轨迹，在限位盘（17）上均匀安装四组由调整螺栓（26）、指针（28）、刻度尺、燕尾槽座（27）、燕尾槽座限位滑块（29）构成的组合体，该组合体能控制平衡杆（16）的偏转角度，平衡杆（16）的上端均匀布置了四个可以旋转移动的平衡轮（14），它的作用是可协助平衡杆（16）向预设的方向偏摆。检测前先将抓接机构的被动体连接在连接盘（21）上，调整其中一个调整螺栓（26），并调整该方向的平衡轮（14），使被动体沿预定方向偏摆，需偏摆的角度可通过指针（28）在刻度尺上指示的角度值实现，此外也可驱动步进电机（6）带动吊架（15）转动，这样就可实现被动体偏摆所需的任意组合角度，由于光栅尺（3）的定尺安装在架体（1）上，动尺安装在上基座（12）上，所以吊架（15）的垂直方向位移量就可通过光栅尺（3）得到检测。

Claims (5)

1.一种吊装式四自由度检测仪，它可便捷、有效地检测抓接机构的四个自由度在抓接过程中的适应状态，其特征是：架体（1）主要由矩形钢管焊接构成，钢丝绳（4）绕过架体（1）上部的两个定滑轮（5），左侧吊装配重（2），右侧吊装上基座（12）和吊架（15），两根竖直导杆（23）固连在上基座（12）的两侧，成对称布置，两根导杆（23）分别安装在与架体（1）固连的两个扶正体（25）孔内，上基座（12）顶部安装有传动机构和角度传感器，上基座（12）与轴（13）之间用圆锥滚子轴承（11）联接，轴（13）的下端同吊架（15）固连，吊架的下端由下基座（18）和托碗（20）组成球形空间，关节球（19）安装在球形空间里，关节球（19）与之相装配的平衡杆（16）可实现三个方向的转动，在下基座（18）上面还装有限位盘（17），它可规范平衡杆（16）的偏摆轨迹，在限位盘（17）上均匀安装四组组合体，该组合体能控制平衡杆（16）的偏转角度，平衡杆（16）的上端均匀布置了四个可以旋转移动的平衡轮（14），它的作用是可协助平衡杆（16）向预设的方向偏摆，光栅尺（3）的定尺安装在架体（1）上，动尺安装在上基座（12）上，所以吊架（15）的垂直方向位移量就可通过光栅尺（3）得到检测。

2.根据权利要求1所述的吊装式四自由度检测仪，其特征是：上基座（12）顶部安装的传动机构和角度传感器主要由齿轮a（8）、齿轮b（9）、齿轮c（10）、步进电机（6）和编码器（7）构成，齿轮c（10）为主动齿轮，齿轮a（8）和齿轮b（9）为从动齿轮，分别驱动吊架（15）和编码器（7），转动角度由步进电机（6）控制，转角大小由编码器（7）检测。

3.根据权利要求1所述的吊装式四自由度检测仪，其特征是：限位盘（17）为圆盘形零件，中间开有十字形导轨槽，用来规范平衡杆（16）的偏摆轨迹，保证它只能按预定的方向偏摆。

4.根据权利要求1所述的吊装式四自由度检测仪，其特征是：限位盘（17）上均匀安装的四组组合体均由调整螺栓（26）、指针（28）、刻度尺、燕尾槽座（27）、燕尾槽座限位滑块（29）构成，调整其中一个调整螺栓（26），并调整该方向的平衡轮（14），使被动体沿预定方向偏摆，需偏摆的角度可通过指针（28）在刻度尺上指示的角度值来实现。

5.根据权利要求1所述的吊装式四自由度检测仪，其特征是：平衡杆（16）的上端均匀布置了四个可以旋转移动的平衡轮（14），它的作用是可产生偏重，协助平衡杆（16）向预设的方向偏摆。

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