CN108227112A - 一种大面积平面反射镜点光源装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大面积平面反射镜点光源装置，包括有支撑腿组件、姿态调控组件、平面反射镜组件，支撑腿组件上端安装有姿态调控组件；姿态调控组件包括有减速机安装板，减速机安装板上安装有减速机过渡板，减速机过渡板与方位涡轮蜗杆减速机连接，减速机过渡板上安装有立柱，立柱的上端面上安装有两轴承座，两轴承座之间安装有轴，轴的端部分别安装有用于与平面反射镜组件连接的连接法兰，两轴承座之间安装有俯仰涡轮蜗杆减速机，俯仰涡轮蜗杆减速机与轴中部传动连接；平面反射镜组件包括有镜架、大面积平面反射镜。本发明将大面积平面镜安装在姿态可调的组件上，可以安装大面积平面反射镜作为点光源来满足地球静止轨道卫星在轨辐射定标。

Description

一种大面积平面反射镜点光源装置

技术领域：

本发明涉及一种光源装置，主要涉及一种大面积平面反射镜点光源装置。

背景技术：

目前，高轨卫星在轨性能检测，如辐射定标、像质评价等，大多采用自然地物，由于定量化应用，需要高精度的定标，对其进行性能检测与成像质量评价，故自然地物已不满足要求，急需研制物理光学特性优异的人工参照来对高轨卫星相机进行性能检测与遥感图像质量评价。

其设计中需要解决的问题为以下几个方面：

1、需要将大面积平面镜安装在姿态可调的组件上。

2、要保证大面积平面镜安装后的平面度，平面度不好会直接影响卫星载荷入瞳的辐射输入，导致能量不足。

3、整个装置在6级风的恶劣条件下能够正常工作，不因6级风载产生明显形变。

4、整个设备能依据地形调节水平，工作环境适应性好。

5、整个设备能够完成水平方位角0°-330°范围的旋转，俯仰角±60°（镜面与水平面夹角）的旋转。

发明内容：

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种大面积平面反射镜点光源装置，可以安装大面积平面反射镜作为点光源来满足地球静止轨道卫星在轨辐射定标，且将大面积平面镜安装在姿态可调的组件上，整个设备能够完成水平方位角0°-330°范围的旋转，俯仰角±60°（镜面与水平面夹角）的旋转。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种大面积平面反射镜点光源装置，其特征在于：包括有支撑腿组件、姿态调控组件、平面反射镜组件，所述支撑腿组件上端安装有拖链托盘，所述拖链托盘上安装有姿态调控组件；所述姿态调控组件包括有减速机安装板，所述减速机安装板上安装有减速机过渡板，所述减速机过渡板与方位涡轮蜗杆减速机连接，所述方位涡轮蜗杆减速机由方位电机驱动，所述减速机过渡板上安装有立柱，所述立柱的上端面上安装有两轴承座，所述两轴承座之间安装有轴，所述轴的端部分别安装有用于与平面反射镜组件连接的连接法兰，所述两轴承座之间通过减速机支架安装有俯仰涡轮蜗杆减速机，所述俯仰涡轮蜗杆减速机与轴中部传动连接；所述平面反射镜组件包括有镜架，所述镜架上通过多个镜子支撑装置安装大面积平面反射镜。

所述的支撑腿组件包括有多个可调高度的支撑腿，所述支撑腿的底端分别安装有调节螺杆，所述调节螺杆的底端分别安装在支撑脚上，且通过锁紧螺母固定。

所述的减速机安装板的中部安装有固定轴，所述固定轴的上端端部通过方位编码器支架安装有方位编码器，所述方位编码器支架与固定轴之间安装有联轴器，所述方位编码器支架安装在减速电机过渡板上，所述的减速机安装板与减速电机过渡板之间安装有方位涡轮蜗杆减速机。

所述的减速机安装板上分布有方位接近开关支架，所述方位接近开关支架上安装有方位接近开关。

所述的俯仰涡轮蜗杆减速机一侧的轴上还安装有俯仰轴编码器，所述俯仰轴编码器通过俯仰轴编码器支架安装在其一侧的轴承座上，所述的连接法兰的外端部分别通过俯仰接近开关支架安装有俯仰接近开关。

所述的镜子支撑装置包括有固定安装在镜架上的球铰支座，所述球铰支座上分别安装有球铰，所述球铰上分别安装有螺杆，所述螺杆的底端通过螺母，上端部通过螺套与球铰锁紧固定，所述螺杆的端部分别安装有吸盘，所述吸盘与镜子底端面之间胶粘连接。

所述的大面积平面反射镜的周边设置有镜子压块，且镜子压块与镜子之间留有1mm的间隙。

所述的大面积平面反射镜的上方架设有防护罩，所述防护罩通过多扣与镜架连接。

所述的镜架为整体焊接件，其包括有两间隔设置的梯形桁架结构，所述梯形桁架结构上焊接有由横向主梁和纵梁以及边框焊接而成的框架，所述球铰支座安装座均布在纵梁和边框上，所述镜架连接法兰焊接在梯形桁架结构中，且梯形桁架结构的底端安装有配重块。

本发明的优点是：

1、本装置可以安装大面积平面反射镜作为点光源来满足高轨卫星在轨性能检测、在轨辐射定标，目前还没有此类针对高轨卫星在轨性能检测、在轨辐射定标的点光源装置。

2、本装置创造性的采用了球铰加螺杆吸盘的结构形式，用多个吸盘撑起整个大面积平面反射镜，且每个吸盘高度可调，解决了大面积平面反射镜因镜架不平导致的平面度较差的难题。同时，球铰可有效抵消不同材料之间因热膨胀系数不同产生的相对位移，从而避免大面积平面反射镜产生较大内应力，消除了大面积平面镜因内应力过大发生脆裂的风险。

3、本装置镜架结构采用整体焊接，能够承受8级风载，6级风仍能够正常工作，不破坏。梯形桁架结构既可以使得整个镜架刚性好，承载能力强，又可安装配重块，减少平面反射镜组件对俯仰电机因偏载产生的力矩。

4、本装置采用三个支撑腿结构，每条支撑腿均可调节高度，该结构可以适应不平地势，大面积的支撑脚可以使得设备能够安放在沙土地带，稳定性好。

6、本装置为高轨卫星性能检测与图像质量评价提供了一种技术手段。

7、本装置安装软件后可自动跟踪太阳并对其定点反射。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图。

图2为平面反射镜组件的结构示意图。

图3为支撑腿结构的结构示意图。

图4为镜子支撑装置的结构示意图。

图5为镜架的结构示意图。

图6为姿态调控组件的结构示意图。

图7为姿态调控组件的剖视图。

图8为姿态调控组件的局部剖视图。

具体实施方式：

参见附图。

一种大面积平面反射镜点光源装置，其特征在于：包括有支撑腿组件3、姿态调控组件2、平面反射镜组件1，所述支撑腿组件3上端安装有拖链托盘41，所述拖链托盘41上安装有姿态调控组件2；所述姿态调控组件2包括有减速机安装板40，所述减速机安装板40上安装有减速机过渡板52，所述减速机过渡板52与方位涡轮蜗杆减速机39连接，所述方位涡轮蜗杆减速机39由方位电机43驱动，所述减速机过渡板52上安装有立柱36，所述立柱36的上端面上安装有两轴承座35，所述两轴承座35之间安装有轴34，所述轴34的端部分别安装有用于与平面反射镜组件连接的连接法兰32，所述两轴承座35之间通过减速机支架30安装有俯仰涡轮蜗杆减速机29，所述俯仰涡轮蜗杆减速机29与轴34中部传动连接；所述的平面反射镜组件1包括有镜架9，所述镜架9上通过多个镜子支撑装置7安装大面积平面反射镜4。

所述的支撑腿组件3包括有多个可调高度的支撑腿13，所述支撑腿13的底端分别安装有调节螺杆14，所述调节螺杆14的底端分别安装在支撑脚16上，且通过锁紧螺母15固定。

所述的减速机安装板40的中部安装有固定轴57，所述固定轴57的上端端部通过方位编码器支架55安装有方位编码器54，所述方位编码器支架55与固定轴57之间安装有联轴器56，所述方位编码器支架55安装在减速电机过渡板40上，所述的减速机安装板40与减速电机过渡板52之间安装有方位涡轮蜗杆减速机39。

所述的减速机安装板40上分布有方位接近开关支架38，所述方位接近开关支架38上安装有方位接近开关37。

所述的俯仰涡轮蜗杆减速机29一侧的轴上还安装有俯仰轴编码器28，所述俯仰轴编码器28通过俯仰轴编码器支架安装在其一侧的轴承座35上，所述的连接法兰32的外端部分别通过俯仰接近开关支架31安装有俯仰接近开关33。

所述的镜子支撑装置包括有固定安装在镜架9上的球铰支座20，所述球铰支座20上分别安装有球铰21，所述球铰21上分别安装有螺杆18，所述螺杆18的底端通过螺母，上端部通过螺套19与球铰21锁紧固定，所述螺杆18的端部分别安装有吸盘17，所述吸盘17与镜子底端面之间胶粘连接。

所述的大面积平面反射镜4的周边设置有镜子压块5，且镜子压块5与镜子之间留有1mm的间隙。

所述的大面积平面反射镜4的上方架设有防护罩6，所述防护罩6通过多扣与镜架9连接。

所述的镜架9为整体焊接件，其包括有两间隔设置的梯形桁架结构25，所述梯形桁架结构25上焊接有由横向主梁23和纵梁22以及边框27焊接而成的框架，所述球铰支座安装座26均布在纵梁22和边框27上，所述镜架连接法兰12焊接在梯形桁架结构25中，且梯形桁架结构25的底端安装有配重块10。

上述表述中，所述的平面反射镜组件中，大面积平面反射镜通过16个镜子支撑装置7（参见图2）固定支撑。大面积平面反射镜4（参见图2）与吸盘17（参见图4）采用胶粘连接。镜子支撑装置中，吸盘直径80mm，吸盘中部有螺孔与螺杆18（参见图4）连接，并通过螺母锁紧。螺杆穿过螺套19（参见图4），螺杆与螺套采用螺纹连接并由螺母将二者固连。螺套穿过球铰21（参见图4）中心孔通过螺母与球铰固连。球铰通过端部螺纹与球铰支座20（参见图4）连接，球铰支座通过3个螺栓连接固定在镜架9上（参见图2）。为了保证大面积平面反射镜的平面度，镜子支撑装置可通过旋转螺套使得螺杆在球铰中心轴向移动，从而达到16个吸盘在同一个水平面上，这样就可以保证大面积平面反射镜平面度了。此外，采用球铰可以有效的解决不同材料粘结带来的热膨胀问题。具体说来，大面积平面反射镜属于玻璃材质，较脆且易碎，当镜子与金属支架粘结后由于两种材料的热膨胀系数不同，受热受冷后两种材料的伸缩位移也不同，会使得镜子内部产生内应力，对于这种大面积的镜子来说，这种形变差异尤为明显。球铰可以解决上述问题，通过球铰的微小转动来抵消两种材料的形变差异，从而保证了在温度交变环境下镜子不会碎掉。

所述的镜子周边设置镜子压块5（参见图2），镜子压块与镜子之间留有1mm的间隙，镜子压块主要起防护作用，防止镜子脱落掉在地面破碎造成损失。镜子上方设有防护罩6（参见图2），起防护作用，防止镜子上方的坠落物品砸伤镜子，也起到防尘防雨的作用。防护罩通过锁扣8（参见图2）与镜架9（参见图2）相连。

所述的镜架为整体焊接件，由2根矩形钢23（参见图5）作为横向主梁，5根纵梁22（参见图5）焊接在2根矩形钢上。球铰支座安装座26（参见图5）均布在纵梁22（参见图5）和边框27上（参见图5）。镜架连接法兰焊接在梯形桁架结构25（参见图5）中，梯形桁架结构与矩形钢及边框焊接在一起，配重块10（参见图2）通过螺栓固定在梯形桁架结构底部。矩形钢为主要承重梁，纵梁为辅助支撑梁。梯形桁架结构使得整个结构强度更加稳固，整体性好，既能用于固定配重块也能够增加镜架的整体刚度。固定配重块后能够很好地平衡平面反射镜组件，使得平面反射镜组件在姿态调控组件上旋转时不偏载。

所述的调控组件中的轴34（参见图6）通过4个轴承46（参见图7）固定于轴承座35中（参见图6），轴承加防尘密封圈1、2（参见图7中的45,48），轴承由轴承盖1、2（参见图7中的47,49）限位。轴两端通过键50（参见图7）与连接法兰32（参见图7）相连。轴中部通过螺栓与俯仰涡轮蜗杆减速机29（参见图7）相连。俯仰涡轮蜗杆减速机通过螺栓与减速机支架固连。俯仰轴编码器通过螺栓与俯仰轴编码器支座固连。轴承座及减速机支架均通过螺栓与立柱36（参见图6）固连。立柱通过螺栓与减速机过渡板52（参见图6）连接。减速机过渡板通过螺栓与方位涡轮蜗杆减速机39（参见图6）连接。方位涡轮蜗杆减速机通过螺栓与减速机安装板40（参见图6）连接，减速机安装板再通过螺栓与底座53（参见图6）固连。电控箱42（参见图6）通过配打螺栓安装在底座上。工控机及电机控制器等电器元件安装在电控箱内部。

方位编码器54（参见图8）通过方位编码器支架55（参见图8）固定在减速机过渡板52（参见图6）上，编码器通过联轴器56（参见图8）与固定轴57（参见图8）连接。固定轴通过螺栓与减速机安装板固连。这样立柱随方位涡轮蜗杆减速机旋转时编码器能够检测立柱旋转的方位角度并反馈给工控机。

支撑腿13（参见图3）通过螺栓与底座53（参见图6）相连接相连接。支撑腿通过调节螺杆14（参见图3）与支撑脚16（参见图3）相连。调节螺杆两端螺纹旋向相反，所以可以通过旋转螺杆来实现支撑腿的高度可调，以保证整个设备水平，调好后拧紧锁紧螺母15（参见图3）即可。

大面积平面反射镜点光源装置工作时，工控机发出指令给俯仰及方位电机驱动器，驱动俯仰电机44（参见图6）及方位电机43（参见图6）分别带动俯仰涡轮蜗杆减速机29（参见图6）和方位涡轮蜗杆减速机39（参见图6），整个平面反射镜组件旋转到指定位置。当平面反射镜组件俯仰角度达到极限时（不碰撞其它部件），会触发俯仰接近开关33（参见图6），进而电机停机。同样，当平面反射镜组件方位角度达到极限时（不碰撞其它部件），会触发方位接近开关37（参见图6），进而电机停机，从而保障整个设备的安全。

Claims (9)

1.一种大面积平面反射镜点光源装置，其特征在于：包括有支撑腿组件、姿态调控组件、平面反射镜组件，所述支撑腿组件上端安装有拖链托盘，所述拖链托盘上安装有姿态调控组件；所述姿态调控组件包括有减速机安装板，所述减速机安装板上安装有减速机过渡板，所述减速机过渡板与方位涡轮蜗杆减速机连接，所述方位涡轮蜗杆减速机由方位电机驱动，所述减速机过渡板上安装有立柱，所述立柱的上端面上安装有两轴承座，所述两轴承座之间安装有轴，所述轴的端部分别安装有用于与平面反射镜组件连接的连接法兰，所述两轴承座之间通过减速机支架安装有俯仰涡轮蜗杆减速机，所述俯仰涡轮蜗杆减速机与轴中部传动连接；所述的平面反射镜组件包括有镜架，所述镜架上通过多个镜子支撑装置安装大面积平面反射镜。

2.根据权利要求1所述的大面积平面反射镜点光源装置，其特征在于：所述的支撑腿组件包括有多个可调高度的支撑腿，所述支撑腿的底端分别安装有调节螺杆，所述调节螺杆的底端分别安装在支撑脚上，且通过锁紧螺母固定。

3.根据权利要求1所述的大面积平面反射镜点光源装置，其特征在于：所述的减速机安装板的中部安装有固定轴，所述固定轴的上端端部通过方位编码器支架安装有方位编码器，所述方位编码器支架与固定轴之间安装有联轴器，所述方位编码器支架安装在减速电机过渡板上，所述的减速机安装板与减速电机过渡板之间安装有方位涡轮蜗杆减速机。

4.根据权利要求1所述的大面积平面反射镜点光源装置，其特征在于：所述的减速机安装板上分布有方位接近开关支架，所述方位接近开关支架上安装有方位接近开关。

5.根据权利要求1所述的大面积平面反射镜点光源装置，其特征在于：所述的俯仰涡轮蜗杆减速机一侧的轴上还安装有俯仰轴编码器，所述俯仰轴编码器通过俯仰轴编码器支架安装在其一侧的轴承座上，所述的连接法兰的外端部分别通过俯仰接近开关支架安装有俯仰接近开关。

6.根据权利要求1所述的大面积平面反射镜点光源装置，其特征在于：所述的镜子支撑装置包括有固定安装在镜架上的球铰支座，所述球铰支座上分别安装有球铰，所述球铰上分别安装有螺杆，所述螺杆的底端通过螺母，上端部通过螺套与球铰锁紧固定，所述螺杆的端部分别安装有吸盘，所述吸盘与镜子底端面之间胶粘连接。

7.根据权利要求1所述的大面积平面反射镜点光源装置，其特征在于：所述的大面积平面反射镜的周边设置有镜子压块，且镜子压块与镜子之间留有1mm的间隙。

8.根据权利要求1所述的大面积平面反射镜点光源装置，其特征在于：所述的大面积平面反射镜的上方架设有防护罩，所述防护罩通过多扣与镜架连接。

9.根据权利要求1所述的大面积平面反射镜点光源装置，其特征在于：所述的镜架为整体焊接件，其包括有两间隔设置的梯形桁架结构，所述梯形桁架结构上焊接有由横向主梁和纵梁以及边框焊接而成的框架，所述球铰支座安装座均布在纵梁和边框上，所述镜架连接法兰焊接在梯形桁架结构中，且梯形桁架结构的底端安装有配重块。