CN106481674B - 太阳辐射计多轴扫描装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种太阳辐射计多轴扫描装置。它的观测部件(11)连接于俯仰扫描部件的U型支架(4)上，U型支架(4)与方位扫描部件的方位转轴连接，其中，U型支架(4)的一端连接有第一步进电机(7)、谐波减速器(5)和左俯仰转轴(10)，另一端连接有轴承座(14)、调心球轴承(15)和右俯仰转轴(13)，左俯仰转轴(10)与谐波减速器(5)壳体间、右俯仰转轴(13)与轴承座(14)间置有防雨轴套(9)，固定谐波减速器(5)、第一步进电机(7)和轴承座(14)的U型支架(4)处罩有防尘罩(3)，U型支架(4)底部与带有密封沟槽的转轴(2)、中空旋转平台(19)和第二步进电机(20)连接。它可用于野外对太阳的高精度跟踪探测。

Description

太阳辐射计多轴扫描装置
技术领域
本发明涉及一种扫描装置，尤其是一种太阳辐射计多轴扫描装置。
背景技术
太阳辐射计在大气光学、气象研究和空气污染监测中具有重要的应用价值，在实际应用中，通过测量不同波长的太阳直接辐射特性光谱，可反演出气溶胶粒子谱和光学特性等参数。近期，人们为了获得实时性好、精度高、探测范围大的太阳辐射计，做出了不懈的努力，如中国发明专利CN 102722183 B于2014年3月12日公告的一种双筒多视场太阳光度计图像跟踪系统及算法。该发明专利中提及的太阳跟踪转台由置于底座箱上的俯仰转动臂、水平转动臂和探测器盒组成，其中，俯仰转动臂和水平转动臂中的转轴均由步进电机经蜗轮蜗杆带动；跟踪太阳时，系统中的工控机根据位于俯仰转动臂和水平转动臂上的探测器盒输出的限位信号，驱动俯仰和水平步进电机转动，以使探测器盒中的成像光筒始终对着太阳。这种太阳跟踪转台虽可用于跟踪太阳，却也存在着欠缺之处，首先，传动结构过于复杂，蜗轮蜗杆对俯仰轴或方位轴的传动，均需使用至少5个滚动轴承，其装配极其繁琐，一旦出现传动故障，需要将蜗杆、蜗轮及轴承全部拆卸进行检查，极易造成蜗杆失效及影响蜗轮蜗杆的啮合精度；其次，装拆的不便，不利于对其进行日常的维护保养；再次，没有防雨防尘的功能，当在外场监测遇到诸如雨雪、沙尘等恶劣天气时，需专业人员进行维护，使其不能用于野外无人探测的场合。
发明内容
本发明要解决的技术问题为克服现有技术中的欠缺之处，提供一种传动结构简单、实用，维护便捷，可用于野外无人探测的太阳辐射计多轴扫描装置。
为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为：太阳辐射计多轴扫描装置由置于箱座上的观测部件、俯仰扫描部件和方位扫描部件组成，其中，观测部件经转轴动配合连接于俯仰扫描部件的U型支架的两端间，U型支架与方位扫描部件的方位转轴连接，特别是，
所述U型支架的一端固定连接有谐波减速器和第一步进电机，所述谐波减速器的输入轴与第一步进电机轴同轴套接、输出轴与左俯仰转轴同轴套接，所述左俯仰转轴的另一端与观测部件固定连接；
所述U型支架的另一端固定连接有轴承座，所述轴承座与调心球轴承的外圈过渡配合连接，且轴承座经轴承外压圈与调心球轴承的外圈抵触连接，所述调心球轴承的内圈与右俯仰转轴过渡配合连接，且右俯仰转轴经轴承内压圈与调心球轴承的内圈抵触连接，所述右俯仰转轴与观测部件经第一螺钉固定连接；
所述左俯仰转轴与谐波减速器的壳体间、右俯仰转轴与轴承座间置有防雨轴套，所述固定连接有谐波减速器和第一步进电机，以及轴承座的U型支架处罩有防尘罩；
所述U型支架的底部经第二螺钉与方位转轴固定连接；
所述方位转轴为带有与箱座上的凸圈动配合连接的密封沟槽的转轴，所述带有密封沟槽的转轴与方位扫描部件的中空旋转平台的输出轴同轴套接，所述中空旋转平台的输入轴与第二步进电机轴同轴套接。
作为太阳辐射计多轴扫描装置的进一步改进：
优选地，谐波减速器与U型支架静配合连接。
优选地，第一步进电机经其上的步进电机座和第三螺钉与谐波减速器固定连接。
优选地，轴承座与U型支架静配合连接。
优选地，轴承外压圈与轴承座间经螺纹连接。
优选地，轴承内压圈与右俯仰转轴间经螺纹连接。
本发明经实际测量，其主要的技术指标为：
俯仰扫描的范围为-45°～+180°，精度优于0.005°，定位精度优于0.01°。
方位扫描的范围为-180°～+180°，精度优于0.005°，定位精度优于0.01°。
相对于现有技术的有益效果是：
采用这样的结构后，本发明的传转动结构均既简单、实用——俯仰传动仅需安装1个轴承、方位传动不需另行安装轴承就可实现其相应的轴系传动；又使各传转动机件均具备了模块化的特性，极便于各机件的装拆，不仅利于提高装配的精度，也易于日常的维护保养；还由于谐波减速器的高精度传动特性及调心球轴承具有的调心特性，提高了观测部件的俯仰扫描精度，杜绝了俯仰转轴与轴承座间不同轴对其扫描精度的影响；更因防雨轴套、防尘罩和方位转轴上带有的密封沟槽，而使其具有了防尘防雨的性能，进而使其可广泛地应用于野外无人场合对太阳的高精度跟踪探测。
附图说明
图1是本发明的一种基本结构剖面示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选方式作进一步详细的描述。
参见图1，太阳辐射计多轴扫描装置的构成如下：
观测部件11、俯仰扫描部件和方位扫描部件依次置于箱座1上，其中，观测部件11经转轴动配合连接于俯仰扫描部件的U型支架4的两端间，U型支架4与方位扫描部件的方位转轴连接，具体的连接关系如下：
俯仰扫描部件的U型支架4的一端固定连接有谐波减速器5和第一步进电机7；其中，谐波减速器5与U型支架4静配合连接，第一步进电机7经其上的步进电机座8和第三螺钉6与谐波减速器5固定连接。谐波减速器5的输入轴与第一步进电机7轴同轴套接、输出轴与左俯仰转轴10同轴套接，左俯仰转轴10的另一端与观测部件11固定连接。
U型支架4的另一端固定连接有轴承座14；其中，轴承座14与U型支架4静配合连接。轴承座14与调心球轴承15的外圈过渡配合连接，且轴承座14经轴承外压圈16与调心球轴承15的外圈抵触连接；其中的轴承外压圈16与轴承座14间经螺纹连接。调心球轴承15的内圈与右俯仰转轴13过渡配合连接，且右俯仰转轴13经轴承内压圈17与调心球轴承15的内圈抵触连接；其中的轴承内压圈17与右俯仰转轴13间经螺纹连接。右俯仰转轴13与观测部件11经第一螺钉12固定连接。
左俯仰转轴10与谐波减速器5的壳体间、右俯仰转轴13与轴承座14间置有防雨轴套9。固定连接有谐波减速器5和第一步进电机7，以及轴承座14的U型支架4处罩有防尘罩3。
俯仰扫描部件的U型支架4的底部经第二螺钉18与方位转轴固定连接。
方位转轴为带有与箱座1上的凸圈动配合连接的密封沟槽的转轴2，该带有密封沟槽的转轴2与方位扫描部件的中空旋转平台19的输出轴同轴套接，中空旋转平台19的输入轴与第二步进电机20轴同轴套接。
使用时，第一步进电机7在接到驱动信号后，将转矩经谐波减速器5传递至观测部件11，并在调心球轴承15的支撑下，实现观测部件11的俯仰扫描；第二步进电机20在接到驱动信号后，将转矩经中空旋转平台19和带有密封沟槽的转轴2传递至俯仰扫描部件的U型支架4，实现观测部件11的方位扫描。防雨轴套9、防尘罩3和带有密封沟槽的转轴2实现了防雨和防尘。
显然，本领域的技术人员可以对本发明的太阳辐射计多轴扫描装置进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种太阳辐射计多轴扫描装置，由置于箱座(1)上的观测部件(11)、俯仰扫描部件和方位扫描部件组成，其中，观测部件(11)经转轴动配合连接于俯仰扫描部件的U型支架(4)的两端间，U型支架(4)与方位扫描部件的方位转轴连接，其特征在于：
所述U型支架(4)的一端固定连接有谐波减速器(5)和第一步进电机(7)，所述谐波减速器(5)的输入轴与第一步进电机(7)轴同轴套接、输出轴与左俯仰转轴(10)同轴套接，所述左俯仰转轴(10)的另一端与观测部件(11)固定连接；
所述U型支架(4)的另一端固定连接有轴承座(14)，所述轴承座(14)与调心球轴承(15)的外圈过渡配合连接，且轴承座(14)经轴承外压圈(16)与调心球轴承(15)的外圈抵触连接，所述调心球轴承(15)的内圈与右俯仰转轴(13)过渡配合连接，且右俯仰转轴(13)经轴承内压圈(17)与调心球轴承(15)的内圈抵触连接，所述右俯仰转轴(13)与观测部件(11)经第一螺钉(12)固定连接；
所述左俯仰转轴(10)与谐波减速器(5)的壳体间、右俯仰转轴(13)与轴承座(14)间置有防雨轴套(9)，所述固定连接有谐波减速器(5)和第一步进电机(7)，以及轴承座(14)的U型支架(4)处罩有防尘罩(3)；
所述U型支架(4)的底部经第二螺钉(18)与方位转轴固定连接；
所述方位转轴为带有与箱座(1)上的凸圈动配合连接的密封沟槽的转轴(2)，所述带有密封沟槽的转轴(2)与方位扫描部件的中空旋转平台(19)的输出轴同轴套接，所述中空旋转平台(19)的输入轴与第二步进电机(20)轴同轴套接。
2.根据权利要求1所述的太阳辐射计多轴扫描装置，其特征是谐波减速器(5)与U型支架(4)静配合连接。
3.根据权利要求1所述的太阳辐射计多轴扫描装置，其特征是第一步进电机(7)经其上的步进电机座(8)和第三螺钉(6)与谐波减速器(5)固定连接。
4.根据权利要求1所述的太阳辐射计多轴扫描装置，其特征是轴承座(14)与U型支架(4)静配合连接。
5.根据权利要求1所述的太阳辐射计多轴扫描装置，其特征是轴承外压圈(16)与轴承座(14)间经螺纹连接。
6.根据权利要求1所述的太阳辐射计多轴扫描装置，其特征是轴承内压圈(17)与右俯仰转轴(13)间经螺纹连接。
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