CN107219039B - 星载旋转相机在线动平衡装置及方法 - Google Patents

星载旋转相机在线动平衡装置及方法 Download PDF

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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M1/00—Testing static or dynamic balance of machines or structures
    • G01M1/14—Determining unbalance
    • G01M1/16—Determining unbalance by oscillating or rotating the body to be tested

Abstract

本发明实施例公开了一种星载旋转相机在线动平衡装置及方法，包括：检测子系统，包括：振动传感器及转速传感器，其中，振动传感器安装在星载旋转相机的定子上，或安装在轴承与定子连接的外周上；振动传感器，用于检测星载旋转相机在旋转偏心导致的振动，以获得振动信号；转速传感器，用于检测星载旋转相机的相机转子的转速状况，以获得转动信号；测量子系统，用于接收振动信号及转动信号，基于转动信号对振动信号进行干扰过滤，获得过滤后的振动信号；控制子系统，用于接收过滤后的振动信号，基于振动信号及平衡策略，生成控制指令；平衡装置，与控制子系统相连，用于接收并解码控制指令，基于解码后的控制指令，调整平衡头相对于星载旋转相机的角度。

Description

星载旋转相机在线动平衡装置及方法
技术领域
本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种星载旋转相机在线动平衡装置及方法。
背景技术
星载旋转相机是卫星的重要部件之一，搭载在卫星上的星载旋转相机，称之为星载旋转相机。星载旋转相机在轨工作时需要快速而准确摄像目标，进行摄像，这对整个卫星及相机转子的平衡和稳定提出了很高的要求。星载旋转相机在设计装配过程中的质量偏心会使其在轨工作的过程中会使卫星及相机产生偏心振动，即使是非常微弱的振动也会严重威胁着相机摄像的对准精度，同时也对整个卫星的姿态稳定和寿命带来了极为不利的影响，因此必须采用自动平衡技术来尽量消除不平衡质量的影响。
然而，利用自动平衡技术来消除不平衡质量，必须先检测出这种相机的自身的不平衡质量。但是，现有的技术对转子的转速区间有很大的限制，对于星载相机这种超低速运动的转子，其不平衡量的幅值的频率都很低，检测效果非常差。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例期望提供一种星载旋转相机在线平衡装置及方法，至少部分解决上述问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明实施例提供一种星载旋转相机在线平衡装置，包括：
检测子系统，包括：振动传感器及转速传感器，其中，所述振动传感器安装在星载旋转相机的定子上，或安装在轴承与所述定子连接的外周上；所述振动传感器，用于检测所述星载旋转相机在旋转偏心导致的振动，以获得振动信号；所述转速传感器，用于检测所述星载旋转相机的相机转子的转速状况，以获得转动信号；
测量子系统，与所述检测子系统相连，用于接收所述振动信号及所述转动信号，基于所述转动信号对所述振动信号进行干扰过滤，获得过滤后的振动信号；
控制子系统，与所述测量子系统相连，用于接收所述过滤后的振动信号，基于所述振动信号及平衡策略，生成控制指令；
平衡装置，与所述控制子系统相连，包括：一个或多个平衡头；所述平衡装置，用于接收并解码所述控制指令，基于解码后的所述控制指令，调整所述平衡头相对于所述星载旋转相机的角度。
基于上述方案，所述系统，包括：无线发射电路及无线接收电路；
所述无线发射电路，用于将所述控制指令转换为无线信号，向所述平衡装置发射所述无线信号；
所述无线接收电路，用于接收所述无线信号，从所述无线信号中提取所述控制指令。
基于上述方案，所述振动传感器PVDF压电薄膜传感器，且包括三个；以等角度分布在所述定子上或与定子连接的轴承的外周上；
所述转速传感器为光电转速传感器；
所述光电转速传感器包括：第一部分和第二部分；
所述第一部分安装在所述相机转子上；
所述第二部分安装搭载所述星载旋转相机的卫星平台上；
所述第二部分，用于发射预定波长的第一光线，并检测所述第一部分反射所述第一光线形成的第二光线，基于所述第二光线的返回参数，确定所述星载旋转相机的转动信号。
基于上述方案，所述测量子系统，具体用于根据所述转动信号确定所述相机转子的转动频率，从所述振动信号中提取与所述转动频率一致的振分量作为所述过滤后的振动信号。
基于上述方案，所述平衡装置包括：与所述相机转子固定的N个平衡端面及N个平衡头，其中，每一个所述平衡头包括：两个平衡块，所述N为不小于1的整数；
所述平衡装置，用于解码后的所述控制指令，调整单个所述平衡块所述平衡面上的位置，和/或，调整同一个平衡端面上两个平衡块之前的相对角度。
本发明实施例第二方面提供一种星载旋转相机在线动平衡方法，包括：
利用振动传感器，检测所述星载旋转相机在旋转偏心导致的振动，以获得振动信号；其中，所述振动传感器安装在星载旋转相机的定子上，或安装在轴承与所述定子连接的外周上；
利用转速传感器检测所述星载旋转相机的相机转子的转速状况，以获得转动信号；
基于所述转动信号对所述振动信号进行干扰过滤，获得过滤后的振动信号；
基于所述振动信号及平衡策略，生成控制指令；
基于所述控制指令，调整一个或多个平衡头相对于所述星载旋转相机的角度。
基于上述方案，所述方法还包括：
无线信号发射电路将所述控制指令转换为无线信号，向平衡装置发射所述无线信号；
平衡装置的无线接收电路接收所述无线信号，从所述无线信号中提取所述控制指令，其中，所述平衡装置包括所述平衡头。
基于上述方案，所述振动传感器为PVDF压电薄膜传感器，且包括三个；以等角度分布在所述定子上或与定子连接的轴承的外周上；
所述转速传感器为光电转速传感器；
所述光电转速传感器包括：第一部分和第二部分；
所述第一部分安装在所述相机转子上；
所述第二部分安装搭载所述星载旋转相机的卫星平台上；
所述第二部分，用于发射预定波长的第一光线；
所述第一部分，用于反射所述第一光线；
所述利用转速传感器检测所述星载旋转相机的相机转子的转速状况，以获得转动信号，包括：
利用所述第二部分发射预定波长的第一光线；
检测所述第一部分反射所述第一光线形成的第二光线；
基于所述第二光线的返回参数，确定所述星载旋转相机的转动信号。
基于上述方案，所述基于所述转动信号对所述振动信号进行干扰过滤，获得过滤后的振动信号，包括：
根据所述转动信号确定所述相机转子的转动频率，从所述振动信号中提取与所述转动频率一致的振分量作为所述过滤后的振动信号。
基于上述方案，每一个所述平衡头包括：两个平衡块；
所述基于调整一个或多个平衡头相对于所述星载旋转相机的角度，包括：
调整单个所述平衡块所述平衡面上的位置，和/或，调整同一个平衡端面上两个平衡块之前的相对角度。
本发明实施例提供的星载旋转相机在线动平衡装置及方法，在检测选择相机因为质量偏心等导致的振动时，采用位于定子上或轴承外周的高灵敏度的振动传感器，这种振动传感器可以检测低频率的低幅度的振动信号，从而方便后续控制指令的生成。在本实施例中为了精确获得振动信号，还会通过检测转动信号，基于转动信号进行振动信号的干扰滤波，从而获得滤波后仅由于星载旋转相机自身的不平衡状态导致的振动信号，从而确保星载旋转相机的动平衡的精确校准。
附图说明
图1为本发明实施例提供的第一种星载旋转相机在线动平衡装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种振动传感器的安装示意图；
图3为本发明实施例提供的振动传感器及转动传感器的安装结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种星载旋转相机在线动平衡方法的流程示意图；
图5为本发明实施例提供的第二种星载旋转相机在线动平衡装置的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的第三种星载旋转相机在线动平衡装置的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的一种平衡块的调整示意图。
具体实施方式
以下结合说明书附图及具体实施例对本发明的技术方案做进一步的详细阐述。
如图1所示，本实施例提供一种星载旋转相机在线动平衡装置，包括：
检测子系统110，包括：振动传感器111及转速传感器112，其中，所述振动传感器111安装在星载旋转相机的定子上，或安装在轴承与所述定子连接的外周上；所述振动传感器111，用于检测所述星载旋转相机在旋转偏心导致的振动，以获得振动信号；所述转速传感器112，用于检测所述星载旋转相机的相机转子的转速状况，以获得转动信号；
测量子系统120，与所述检测子系统110相连，用于接收所述振动信号及所述转动信号，基于所述转动信号对所述振动信号进行干扰过滤，获得过滤后的振动信号；
控制子系统130，与所述测量子系统120相连，用于接收所述过滤后的振动信号，基于所述振动信号及平衡策略，生成控制指令；
平衡装置140，与所述控制子系统130相连，包括：一个或多个平衡头；所述平衡装置140，用于接收并解码所述控制指令，基于解码后的所述控制指令，调整所述平衡头相对于所述星载旋转相机的角度。
在本实施例中所述系统包括：多个相互连接的子系统，这些子系统可包括一台或多台电子设备，可以执行对应的功能。
在本实施例中所述检测子系统110至少包括：振动传感器111及转速传感器112。
所述振动传感器111可为压电薄膜传感器；所述压电薄膜传感器为：能够检测振动的薄膜，薄膜会在感应到振动时运动，从而改变所述振动传感器111内部产生的电信号，从而产生出与是否有振动或振动强度相适配的传感器。在本实施例中所述振动传感器111设置在定子上，若相机转子在转动的过程中出现了偏心现象，就可能会与定子发生碰撞，而这种碰撞显然会导致原本应该固定不动的定子产生振动或感应到振动冲量。
在一些实施例中为了减少定子和转子之间相对摩擦，会引入轴承；通常所述轴承包括：内圈、外圈及位于内圈和外圈之间的滚珠；所述相机转子的转轴通常安装在所述内圈内，内圈一般情况下会随着转轴的转动而转动；所述外圈与定子固定。故在本实施例中所述振动传感器111还可以安装在所述外圈的圆周上。
这样就可以通过可以检测轻微且频率较低的振动的振动传感器111，来检测所述星载旋转相机的偏心振动。
所述转速传感器111，可为各种检测星载旋转相机的相机转子的转动状况的信息，例如，可为设置在所述转轴上的陀螺仪等各种传感设备。
在本实施例中所述检测子系统，通过可检测轻微振动和低频率的振动的振动传感器111的选择，可以采用简单的结构精确的检测出星载旋转相机的振动。
测量子系统120的输入端与所述检测子系统的输出端连接，在一些实施例中所述测量子系统120的输入端，可以直接与所述振动传感器111及转速传感器112直接连接，直接从所述振动传感器111及转速传感器112采集数据，在另一些实施例中所述检测子系统110还可包括：检测控制器，检测控制器的输入端与所述振动传感器111及转速传感器112相连，输出端与所述测量子系统120的输入端相连。所述测量控制器在汇总所述振动信号及转动信号之后，转发给所述测量子系统120。
所述测量子系统120可包括：一台或多台计算器，可以用于信息处理。具体如，所述测量子系统120，可包括：振动信号处理通道及转动信号处理通道、模数转换器等部分组成。振动信号处理通道，前端与振动传感器111连接，包括程控前置放大电路、程控积分电路、滤波放大电路组成；所述程控前置放大电路，用于检测的振动信号的放大；所述程控积分电路，用于对离散的振动信号进行积分处理。所述滤波放大电路，用于对振动信号进行滤波及放大处理。
所述转动信号处理通道，前端与转动传感器连接，包括；所述程控前置放大电路，用于检测的转动信号的放大；所述程控积分电路，用于对离散的转动信号进行积分处理。所述滤波放大电路，用于对转动信号进行滤波及放大处理。
所述控制子系统130可包括：处理器及不平衡质量计算部分等组成；
微处理器分别与振动信号处理通道及转动信号处理通道连接，用于接收处理后的振动信号和转动信号，可对低频的振动信号进行再次的加强处理。
所述不平衡质量计算部分，可以用于对处理器提供的振动信号及转动信号，计算出不平衡质量，基于不平衡质量生成使得星载旋转相机的旋转趋于平衡的控制指令。
本实施平衡装置可为直接与所述星载旋转相机连接的结构，用于基于所述控制指令，通过自身的平衡头相对于所述星载旋转相机的位置参数的调整，维持所述星载旋转相机的在线动平衡。
可选地，所述系统，包括：无线发射电路及无线接收电路；
所述无线发射电路，用于将所述控制指令转换为无线信号，向所述平衡装置发射所述无线信号；
所述无线接收电路，用于接收所述无线信号，从所述无线信号中提取所述控制指令。
在本实施例中所述无线发射电路和无线接收电路，可为能够互相进行无线通信的通信设备，所述无线发射电路可为红外发射器，所述无线接收电路可为红外接收器，红外发射器与红外接收器之间，通过红外信号的传输，可以实现控制指令的传输。
在一些实施例中所述无线信号可为WiFi信号或蓝牙信号等其他无线信号，对应的无线接收电路及无线发射电路，可为发射对应或接收对应无线信号的通信设备。
可选地，如图2所示，所述振动传感器111为PVDF压电薄膜传感器，且包括三个；以等角度分布在所述定子上或与定子连接的轴承的外周上；
所述转速传感器112为光电转速传感器；
如图3所示，所述光电转速传感器包括：第一部分1121和第二部分1122；
所述第一部分1121安装在所述相机转子上；
所述第二部分1122安装搭载所述星载旋转相机的卫星平台上；
所述第二部分1122，用于发射预定波长的第一光线，并检测所述第一部分1121反射所述第一光线形成的第二光线，基于所述第二光线的返回参数，确定所述星载旋转相机的转动信号。
在本实施例中所述第一部分1121的材质与星载旋转相机上的其他部分的材质是不同的，第一部分1121对所述预定波长的光线的反射率远远大于其他部分的反射率，这样的话，相机转子每转一周，则仅第二部分仅在一个时段可以检测到预定强度以上的反射光(即所述第二光线)，从而根据检测到所述第二光线的频次，确定出所述星载旋转相机的转动速度。
在图3中还显示有两个平衡头，分别是平衡头1和平衡头2，平衡头1和平衡头2分别位于不同的平衡端面上，与所述相机转子201一同位于转轴200的外围，能够随安装在卫星主体100上的转轴200的转动而转动。在图3中还显示了导致相机转子201的不平衡质量P。
可选地，所述测量子系统120，具体用于根据所述转动信号确定所述相机转子的转动频率，从所述振动信号中提取与所述转动频率一致的振分量作为所述过滤后的振动信号。
相机转子对定子或轴承的撞击是发生在转动过程中，通常振动的周期性与所述星载旋转相机的旋转的周期性一致，在本实施例中为了过滤掉卫星自身的等其他振动的干扰信号，在本实施例中会提取出转动的转动频率，通过频率滤波等处理，选择出与转动频率同频的振动信号，作为形成控制指令的振动信号，从而实现对振动信号的精确确定。
可选地，所述平衡装置140包括：与所述相机转子固定的N个平衡端面及N个平衡头，其中，每一个所述平衡头包括：两个平衡块；
所述平衡装置140，用于解码后的所述控制指令，调整单个所述平衡块所述平衡面上的位置，和/或，调整同一个平衡端面上两个平衡块之前的相对角度。
所述平衡端面可为围绕在所述相机转子的外周的平面，在本实施例中所述平衡装置包括一个或多个平衡端面。在本实施例中一个端面上设置一个平衡头，一个所述平衡头可包括两个平衡块。所述平衡块在平衡端面上相对于星载旋转相机的位置会决定其对星载旋转相机的不平衡质量的克服的影响。
在本实施例中平衡装置，会根据控制指令，调整一个或多个平衡头在平衡端面上的位置，或调整一个或多个平衡头内的部分或全部的平衡块的位置或相对位置，来实现不平衡质量的抵消，以使得所述星载旋转相机的平衡。
在一些实施例中，所述控制子系统130，采用如下方式生成所述控制指令：
保持平衡头相对于星载旋转相机的当前位置，测量星载旋转相机在线运动的运动状态，以获得第一振动信号；
基于所述第一振动信号，计算第一振动量；
以第一角度，调整所述平衡头中每一个平衡块相对于所述星载旋转相机的相对角度，
在调整后重新测量所述星载旋转相机在线运动的运动状态，测量第二振动信号；
基于所述第二振动信号，计算第二振动量；
基于所述第一振动量、所述第二振动量及所述第一角度，计算固定量；
以第二角度调整所述平衡头中一个所述平衡块相对于所述星载旋转相机的相对角度，并以第三角度调整所述平衡头中另一个所述平衡块相对于所述星载旋转相机的相对角度；其中，所述第一角度和第二角度互为相反数，所述第三角度和所述第一角度之和为180度；
调整后重新测量所述星载旋转相机在线运动的运动状态，测量第三振动信号；
基于所述第三振动信号，计算第三振动量；
基于所述第二振动量、所述第三振动量及所述固定量，计算所述平衡头两个所述平衡块之间夹角对应的正切值；
基于所述第一角度及所述第一振动量及所述正切值，计算出所述平衡头相对于所述星载旋转相机的角度调整参数。
所述角度调整参数，可为所述控制指令的一部分。这里的角度调整参数，可包括：一个所述平衡头中两个平衡块之间相对角度的调整量、和/或，每一个平衡块的角度调整量、平衡块的平均调整角度等各种参数。
在一些实施例中，所述控制子系统，还用于基于所述角度调整参数，调整所述平衡块相对于所述星载旋转相机的相对角度；
判断调整后所述星载旋转相机的运动状态是否满足平衡要求条件；
当调整后的所述星载旋转相机的运动状态不满足所述平衡要求条件时，重新测量第一振动信息，并基于第一振动信息重新计算第一振动量及所述平衡头两个所述平衡块之间夹角对应的正切值；基于所述第一角度及重新计算的第一振动量及重新计算的所述正切值，重新计算出所述平衡头相对于所述星载旋转相机的角度调整参数。
进一步地，所述控制子系统，还用于当调整后的所述星载旋转相机的运动状态满足所述平衡要求条件时，判断所述星载旋转相机的运动平衡是否达到预定平衡精度；当所述星载旋转相机的运动平衡未达到预定平衡精度时，重新测量第一振动信息，并基于第一振动信息重新计算第一振动量及所述平衡头两个所述平衡块之间夹角对应的正切值；基于所述第一角度及重新计算的第一振动量及重新计算的所述正切值，重新计算出所述平衡头相对于所述星载旋转相机的角度调整参数。
例如，利用如下公式计算所述第一振动量、第二振动量或第三振动量；
其中，Xs为第s振动信号提供的振动幅值构成的幅值向量；所述A为平衡校正平面对测试获得振动信号的影响系数矩阵；所述m为所述平衡块的质量；所述f1 s为第s振动参量中的一个；所述为所述第s振动参量的另一个；其中，所述s的取值为0，1或2，当所述s的取值为0时，f1 s和为所述第一振动量；当所述s的取值为1时，f1 s和为所述第二振动量；当所述s的取值为2时，f1 s和为所述第三振动量。
在一些实施例中，所述控制子系统可用于采用如下公式计算固定量t1及t2
其中，f1 0和为所述第一振动量；f1 1和为所述第二振动量；γ为所述第一角度。
此外，所述控制子系统，还可用于利用如下公式计算所述正切值Z1及Z2；
其中，所述f1 0和为所述第一振动量；所述f1 2和为所述第三振动量；
所述φ11为第一平衡头中第一平衡块相对于所述星载旋转相机的当前角度；
所述φ12为第一平衡头中第二平衡块相对于所述星载旋转相机的当前角度；
所述φ21为第二平衡头中第一平衡块相对于所述星载旋转相机的当前角度；
所述φ22为第二平衡头中第二平衡块相对于所述星载旋转相机的当前角度。
可选地，所述控制子系统，还可利用如下公式计算所述角度调整参数Δ11、Δ12、Δ21及Δ22；
其中，Z1及Z2为正切值；t1及t2为所述固定量；γ为所述第一角度；
所述f1 0和为所述第一振动量；
所述Δ11为第一平衡头中第一平衡块相对于所述星载旋转相机的角度调整量；
所述Δ12为第一平衡头中第二平衡块相对于所述星载旋转相机的角度调整量；
所述Δ21为第二平衡头中第一平衡块相对于所述星载旋转相机的角度调整量；
所述Δ22为第二平衡头中第二平衡块相对于所述星载旋转相机的角度调整量。
在基于调整参数调整之后，重新计算正切值时，可以采用如下公式计算：
这里等式左边的Z1‘及Z2’为重新计算得到的正切量；而等式右边的Z1，Z2则是重新计算之前的正切量。
在进行重新的反复调整时，可以利用上述公式迭代计算出正切量，相对于反复测量第二振动量、第三振动量来计算正切量，大大的简化了计算量，加速了角度调整参数的确定速率。
如图4所示，本实施例提供一种星载旋转相机在线动平衡方法，包括：
步骤S110：利用振动传感器，检测所述星载旋转相机在旋转偏心导致的振动，以获得振动信号；其中，所述振动传感器安装在星载旋转相机的定子上，或安装在轴承与所述定子连接的外周上；
步骤S120：利用转速传感器检测所述星载旋转相机的相机转子的转速状况，以获得转动信号；
步骤S130：基于所述转动信号对所述振动信号进行干扰过滤，获得过滤后的振动信号；
步骤S140：基于所述振动信号及平衡策略，生成控制指令；
步骤S150：基于所述控制指令，调整一个或多个平衡头相对于所述星载旋转相机的角度。
本实施例提供的方法，可为应用于星载旋转相机在线动平衡装置的方法。
所述步骤S110及步骤S120可由前述的检测子系统110执行。所述步骤S130可以由所述测量子系统120执行，所述步骤S140可以由所述控制子系统130执行。所述步骤S150可以由所述平衡装置140执行。
可选地，所述方法还包括：
无线信号发射电路将所述控制指令转换为无线信号，向平衡装置发射所述无线信号；
平衡装置的无线接收电路接收所述无线信号，从所述无线信号中提取所述控制指令，其中，所述平衡装置包括所述平衡头。
在本实施例中平衡装置和控制子系统之间，通过无线信号发射电路及无线接收电路进行无线通信，相对于采用有线通信，可以减少因为需要提供的走线通道导致的卫星设计难度大的问题，简化了卫星的设计。
可选地，所述振动传感器为PVDF压电薄膜传感器，且包括三个；以等角度分布在所述定子上或与定子连接的轴承的外周上；
所述转速传感器为光电转速传感器；
所述光电转速传感器包括：第一部分和第二部分；
所述第一部分安装在所述相机转子上；
所述第二部分安装搭载所述星载旋转相机的卫星平台上；
所述第二部分，用于发射预定波长的第一光线；
所述第一部分，用于反射所述第一光线；
所述步骤S120可包括：
利用所述第二部分发射预定波长的第一光线；
检测所述第一部分反射所述第一光线形成的第二光线；
基于所述第二光线的返回参数，确定所述星载旋转相机的转动信号。
这里的第一光线和第二光线可为预定波长的波。
可选地，所述步骤S130可包括：
根据所述转动信号确定所述相机转子的转动频率，从所述振动信号中提取与所述转动频率一致的振分量作为所述过滤后的振动信号。
可选地，每一个所述平衡头包括：两个平衡块；
所述步骤S150可包括：
调整单个所述平衡块所述平衡面上的位置，和/或，调整同一个平衡端面上两个平衡块之前的相对角度。
以下结合上述任意一个实施例提供一个具体示例：
示例一：
如图5所示，本示例提供的星载旋转相机在线动平衡装置包括：传感器、测量子系统、控制子系统、红外发射电路、红外接收处理电路、平衡装置等部分。
所述传感器可包括：检测振动信号的振动传感器及转速传感器。
传感器安装在相机转子系统的转轴子系统内，传感器信号输出端与测量子系统输入端相连，测量子系统输出端与控制子系统输入端相连，控制子系统输出端与红外发射电路输入端的相连，红外发射电路通过红外信号输出信号，并由红外接收处理电路输入端接收，红外接收处理电路输出端与平衡装置相连，平衡装置安装在相机转子的平衡端面上。
传感器检测相机转子的不平衡质量引发的振动信号和转动信号，这些信号通过测量子系统进行电荷放大和信号处理，得到与相机转子频率相同的振动信号，然后进入控制子系统。
控制子系统根据提取到的与转动信号同频的振动信号分量的信息，依据平衡策略得到驱动平衡装置中校正不平衡质量的控制指令。
控制指令在红外发射电路进行编码后，通过红外信号传输发送至安装在相机转子平衡端面上的平衡装置。平衡装置接受到控制指令后，经过解码、环分电路的换分处理、功率放大等过程，由电机驱动相应校正质量转动，产生与相机转子不平衡质量的质量相等、方向相反的校正质量，实现相机转子的自动平衡。
示例二：
本示例基于示例一提供另一种星载旋转相机在线平衡装置，包括：
所述星载旋转相机的转轴子系统如图3所示，包括卫星主体100，星载旋转相机转子201，转轴200，安装在星载旋转相机左右端面上的平衡头1、平衡头2，相机转子201的不平衡质量P，振动传感器111，转速传感器112构成。
所述振动传感器111的类型采用PVDF振动传感器，共三个，用来测量转子的径向振动加速度。该振动传感器的具体安装方式如图3所示，三个振动传感器111安装在转子转轴的轴承外圆周的任意位置，安装时需要保证每个振动传感器111的中心法线通过待测相机转子的转轴200的轴心线，振动传感器111对称分布，每两个振动传感器111之间相互角间距约为120度。
所述转速传感器112的类型采用光电转速传感器。其安装方法为，在相机转子外表面上做上标记，使其部分反光。将光电转速传感器安装在卫星本体上与标记面对应的位置。
示例三：
如图5所示提供一种星载旋转相机在线平衡装置，所述测量子系统具体实现可如图6所示，主要包含振动信号处理通道及转动信号处理通道、模数(A/D)转换器、微处理器、不平衡质量计算等组成部分。所述A/D转换电路包含两片型号为ADC0801的芯片。
振动传感器和转速传感器从主轴系统检测到振动信号后分别进入各自的模拟信号处理通道进行处理。其中，振动信号处理通道由程控前置放大电路、程控积分电路、滤波放大电路组成。
转动信号处理通道由前置放大电路、程控积分电路、整形放大电路等组成。
振动信号处理通道和转动信号处理通道的信号输出端与A/D转换器相连，A/D转换器将模拟信号转换成数字信号后，其输出端与微处理器输入端相连。
微处理器的信号输出端与不平衡质量计算电路输入端相连，计算得到的不平衡质量的幅值相位信息输入到控制子系统中。
微处理器与转速处理通道有相互连接，增强低频振动信号的处理能力。
所述红外发射电路包含一个外设连接总线(PCI)采集卡PCL818HG，和一个VD5026编码器。编码信号可选用38k Hz的方波作为载波，经过编码的信号进行率放大处理后，由至少一个红外发射管发射出。
优选的，采用三个红外发射管，型号为PH302。所述接收处理电路包含一个CX20106芯片和一个型号为VD5027的解码器。
具体地，对于安装在星载旋转相机左右端面上的平衡头1就平衡头2，每个平衡头包含两个平衡块，平衡块按极坐标方式运动，以其中一个平衡头为例，平衡头上的两个平衡块的工作原理及具体运动方式如图7所示。
每个平衡头包含两个平衡块，平衡块按极坐标方式运动，平衡块可以在距离转轴半径为r的面上，角度位置分别为θ1和θ2，对星载旋转相机进行平衡时，平衡块可以各自按照所给定的控制指令绕转轴旋转给定的角度。每个平衡头上的平衡块的转动采用步进电机驱动。通过改变两个平衡块的角度平均值α可以控制平衡块产生总不平衡质量的方向，另一方面，改变两个平衡块的角度差值β可以控制平衡块产生总不平衡质量的大小。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。
上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理模块中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种星载旋转相机在线动平衡装置，其特征在于，包括：
检测子系统，包括：振动传感器及转速传感器，其中，所述振动传感器安装在星载旋转相机的定子上，或安装在轴承与所述定子连接的外周上；所述振动传感器，用于检测所述星载旋转相机在旋转偏心导致的振动，以获得振动信号；所述转速传感器，用于检测所述星载旋转相机的相机转子的转速状况，以获得转动信号；
测量子系统，与所述检测子系统相连，用于接收所述振动信号及所述转动信号，基于所述转动信号对所述振动信号进行干扰过滤，获得过滤后的振动信号；
所述测量子系统，具体用于根据所述转动信号确定所述相机转子的转动频率，从所述振动信号中提取与所述转动频率一致的振分量作为所述过滤后的振动信号；
控制子系统，与所述测量子系统相连，用于接收所述过滤后的振动信号，基于所述振动信号及平衡策略，生成控制指令；
平衡装置，与所述控制子系统相连，包括：一个或多个平衡头；所述平衡装置，用于接收并解码所述控制指令，基于解码后的所述控制指令，调整所述平衡头相对于所述星载旋转相机的角度。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述系统，包括：无线发射电路及无线接收电路；
所述无线发射电路，用于将所述控制指令转换为无线信号，向所述平衡装置发射所述无线信号；
所述无线接收电路，用于接收所述无线信号，从所述无线信号中提取所述控制指令。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，
所述振动传感器为聚偏氟乙烯PVDF压电薄膜传感器，且包括三个；以等角度分布在所述定子上或与定子连接的轴承的外周上；
所述转速传感器为光电转速传感器；
所述光电转速传感器包括：第一部分和第二部分；
所述第一部分安装在所述相机转子上；
所述第二部分安装搭载所述星载旋转相机的卫星平台上；
所述第二部分，用于发射预定波长的第一光线，并检测所述第一部分反射所述第一光线形成的第二光线，基于所述第二光线的返回参数，确定所述星载旋转相机的转动信号。
4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，
所述平衡装置包括：与所述相机转子固定的N个平衡端面及N个平衡头，其中，每一个所述平衡头包括：两个平衡块，所述N为不小于1的整数；
所述平衡装置，用于解码后的所述控制指令，调整单个所述平衡块在所述平衡端面上的位置，和/或，调整同一个平衡端面上两个平衡块之间的相对角度。
5.一种星载旋转相机在线动平衡方法，其特征在于，
利用振动传感器，检测所述星载旋转相机在旋转偏心导致的振动，以获得振动信号；其中，所述振动传感器安装在星载旋转相机的定子上，或安装在轴承与所述定子连接的外周上；
利用转速传感器检测所述星载旋转相机的相机转子的转速状况，以获得转动信号；
基于所述转动信号对所述振动信号进行干扰过滤，获得过滤后的振动信号；其中，所述基于所述转动信号对所述振动信号进行干扰过滤，获得过滤后的振动信号，包括：根据所述转动信号确定所述相机转子的转动频率，从所述振动信号中提取与所述转动频率一致的振分量作为所述过滤后的振动信号；
基于所述振动信号及平衡策略，生成控制指令；
基于所述控制指令，调整一个或多个平衡头相对于所述星载旋转相机的角度。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，
所述方法还包括：
无线信号发射电路将所述控制指令转换为无线信号，向平衡装置发射所述无线信号；
平衡装置的无线接收电路接收所述无线信号，从所述无线信号中提取所述控制指令，其中，所述平衡装置包括所述平衡头。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，
所述振动传感器为聚偏氟乙烯PVDF压电薄膜传感器，且包括三个；以等角度分布在所述定子上或与定子连接的轴承的外周上；
所述转速传感器为光电转速传感器；
所述光电转速传感器包括：第一部分和第二部分；
所述第一部分安装在所述相机转子上；
所述第二部分安装搭载所述星载旋转相机的卫星平台上；
所述第二部分，用于发射预定波长的第一光线；
所述第一部分，用于反射所述第一光线；
所述利用转速传感器检测所述星载旋转相机的相机转子的转速状况，以获得转动信号，包括：
利用所述第二部分发射预定波长的第一光线；
检测所述第一部分反射所述第一光线形成的第二光线；
基于所述第二光线的返回参数，确定所述星载旋转相机的转动信号。
8.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，
每一个所述平衡头包括：两个平衡块；
所述调整一个或多个平衡头相对于所述星载旋转相机的角度，包括：
调整单个所述平衡块在平衡端面上的位置，和/或，调整同一个平衡端面上两个平衡块之间的相对角度。
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