CN103869835A - 基于非正交结构的三轴气浮台质心调节装置 - Google Patents

基于非正交结构的三轴气浮台质心调节装置 Download PDF

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Abstract

基于非正交结构的三轴气浮台质心调节装置，涉及地面全物理仿真领域。它是为了解决测量三轴气浮仿真实验平台调平精确度低的问题。本发明将实验台整体的质心调整到与其旋转中心重合的位置上，使实验台具有很高的平衡精度的目的，其三维质心调节系统的定位精度优于10um，满足实验台在地面进行姿态仿真时的使用要求。本发明适用于地面全物理仿真领域。

Description

基于非正交结构的三轴气浮台质心调节装置
技术领域
本发明涉及地面全物理仿真领域。
背景技术
随着人们对外太空的探索，将研制的卫星置于气浮仿真平台进行仿真测试，以此降低研究成本，提高卫星执行任务的成功率，已经成为研制发射卫星的必要步骤。三轴仿真平台主要用于模拟飞行器等设备在某种环境下的姿态运动。控制技术和计算机技术的发展，以及新型材料的开发运用，使得仿真平台体积变小，刚度加大，承载能力更高。此外科学技术的进步还使得仿真平台的控制精度以及位资精度都有了极大的提高。因此，三轴气浮台将不再仅限于空间飞行器的实验模拟，也逐渐适用于其他各种方向，如航海时的模拟训练以及某些高精度，高成本的实验设备在投入使用之前的仿真测试。
在气浮台中工作台是气浮台的本体，它用来安装姿态控制系统的测试部件。由于卫星在空间飞行时所须的驱动力矩很小，所以在进行地面模拟试验时，必须将干扰力矩控制到很小的数值。当各项干扰力矩控制到规定数值后，工作台便可浮在球轴承上在任意姿态角达随迁平衡，以实现稳定，此时卫星就像漂浮在空间飞行轨道上一样，再通过遥测、遥控装置，姿控系统就可在模拟台上进行各种试验了。传统人工调平费时费力，且往往达不到良好的调节效果。通过此调平机构，使旋转中心与整体质心重合，研制出的工作台具有很高的平衡精度，以满足地面仿真实验的使用要求。
中国专利CN1818601A中提出了一种气浮转台外加载荷质心调节装置。其在保持载物平台X-Y平面的水平动态平衡时，再进一步调整安装在Z轴方向的扁圆柱型螺母上下移动，使质心与旋转中心重合。但是上述装置在Z向调节时采用人工操作，因此调平精度上会有一定的缺陷。
中国专利CN101900627A中提出了一种三轴气浮转台载物平面加载荷后自动调整质心的方案，其上台面边缘平均分布四个质量调整装置，将台面中心为设定为原点，在逆铅垂方向上固定一个质量调整装置。每个调整支架上开有导轨，导轨一端固定的步进电机，电机带动质量块沿导轨滑行。但是上述装置未考虑仿真实验时延伸导轨具有一定的安全隐患，另外载物平台上固定有Z向调整机构，影响小卫星等物体的安置。
发明内容
本发明是为了解决测量三轴气浮仿真实验平台调平精确度低的问题，从而提出了基于非正交结构的三轴气浮台质心调节装置。
基于非正交结构的三轴气浮台质心调节装置，它电机驱动器1、电机、线型模组和装配体支撑板；
线型模组包括基座2、丝杠3、承载台4和滑块5；
线型模组的基座2固定于装配体支撑板的上表面；
丝杠3的两端分别通过一个轴承固定在基座2的上表面上，且所述丝杠3的一端与驱动电机的驱动输出轴同轴连接，该驱动电机的驱动信号输端连接电机驱动器1的驱动信号输出端；
丝杠3的中部设置有滑块5，该滑块5与丝杠3螺纹连接，该滑块5与承载台4固定连接。
本发明的有益效果是：本发明所述的基于非正交结构的三轴气浮台质心调节装置将实验台整体的质心调整到与其旋转中心重合的位置上，使实验台具有很高的平衡精度的目的，三轴气浮台质心调节装置的调平精度优于10um，满足实验台在地面进行姿态仿真时的使用要求。
附图说明
图1为基于非正交结构的三轴气浮台质心调节装置的正视剖视图；
图2为基于非正交结构的三轴气浮台质心调节装置的俯视剖视图；
图3为承载台4和滑块5的立体结构图；
图4为装配体支撑板6的俯视结构图；
图5为装配体支撑板6的侧视结构图；
图6为装配有本发明所述的质心调节装置的三轴气浮台的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图1、图2和图3说明本实施方式，本实施方式所述的基于非正交结构的三轴气浮台质心调节装置，它电机驱动器1、电机、线型模组和装配体支撑板6；
线型模组包括基座2、丝杠3、承载台4和滑块5；
线型模组的基座2固定于装配体支撑板的上表面；
丝杠3的两端分别通过一个轴承固定在基座2的上表面上，且所述丝杠3的一端与驱动电机的驱动输出轴同轴连接，该驱动电机的驱动信号输端连接电机驱动器1的驱动信号输出端；
丝杠3的中部设置有滑块5，该滑块5与丝杠3螺纹连接，该滑块5与承载台4固定连接。
工作原理：
本发明所述的质心调节装置在实际应用时，需要通过装配体支撑板6固定在三轴气浮台上，所述装配体支撑板6的结构参见图4至图5所示，其上端面与下端面相互平行，且与侧面呈120度角。每个三轴气浮台上需要安装三个本发明所述的质心调节装置，安装之后的结构参见图6所示，所述三个质心调节装置均通过装配体支撑板6固定在三轴气浮台上平台的下面，并且三个质心调节装置以三轴气浮台的中心轴线为中心沿圆周方向均匀分布，且每个质心调节装置的装配体支撑板6与上平台所在平面呈30度倾角。
在调节三轴气浮台的质心的过程中，通过分别控制每个质心调节装置的电机控制器，驱动电机，进而让丝杠带动承载台4，移动固定在该承载台4上的质量块，进而实现调节三轴气浮台的质心的目的。
具体实施方式二：本实施方式对具体实施方式一所述的基于非正交结构的三轴气浮台质心调节装置进一步限定，本实施方式中，电机与电机驱动器1之间设置有失电安全制动器。

Claims (2)

1.基于非正交结构的三轴气浮台质心调节装置，其特征在于：它电机驱动器（1）、电机、线型模组和装配体支撑板6；
线型模组包括基座（2）、丝杠（3）、承载台（4）和滑块（5）；
线型模组的基座（2）固定于装配体支撑板的上表面；
丝杠（3）的两端分别通过一个轴承固定在基座（2）的上表面上，且所述丝杠（3）的一端与驱动电机的驱动输出轴同轴连接，该驱动电机的驱动信号输端连接电机驱动器（1）的驱动信号输出端；
丝杠（3）的中部设置有滑块（5），该滑块（5）与丝杠（3）螺纹连接，该滑块（5）与承载台（4）固定连接。
2.根据权利要求1所述的测量三轴气浮平台倾角的装置，其特征在于：电机与电机驱动器（1）之间设置有失电安全制动器。
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