CN109471466B - 具有温度控制功能的高精度转位机构 - Google Patents

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Abstract

一种具有温度控制功能的高精度转位机构，包括横轴与竖轴，横轴带动工作台完成俯仰方向的旋转运动；竖轴带动俯仰基座，俯仰基座带动工作台完成偏航方向的旋转运动，通过横轴与竖轴使工作台的法线指向天空任意区域；整个装置安装于偏航基座上。横轴外周安装传感器。还包括温控系统，温控系统分别控制位于偏航基座上的第一级控温系统与位于俯仰基座上的第二级控温系统。

Description

具有温度控制功能的高精度转位机构
技术领域
本发明属于转位机构领域，具体涉及一种具有温度控制功能的高精度转位机构。
背景技术
高精度转位机构是一种高精度专用测试设备，主要用于星敏感器外场标定，安装在天文台楼顶观察罩内，使用时球罩打开，星敏感器光栅设备观测天上发光星体。
根据查新和行业内了解，常见实现温控功能的设备(转台)主要有两种：且侧重于高低温环境的模拟，目前高低温箱应用于测试设备在结构上主要分两种形式：一种是温箱箱体包裹测试设备轴系主体，温箱本身不跟随测试设备主体运动；另一种是温箱箱体仅包裹被测器件，温箱本身跟随测试设备主体运动。第一种结构形式简单成本低，但测试设备主体轴系容易受到高低温影响，框架易产生形变，自身精度很难保障；第二种结构形式，轴系框架位于温箱外，设备精度得到可靠保障，但由于温箱主体在空间内运动，对于设备防水、热隔离、轴系热设计、电气保护等又提出了很高的要求。
高精度转位机构长期放置在室外，而在我国北方冬天常经受低温的影响，导致其无法正常工作，为减小外界低温环境对其整体温度的影响，需为其设计一款温控装置，用于控制高精度转位机构中的码盘、轴承等关键部件的温度在正常工作温度范围内，确保其在外界环境温度较低的情况下也能正常工作。
发明内容
本发明的目的在于：提供一款具有温度控制功能的高精度转位机构，为星敏感器外场标定提供测试平台。
本发明的技术方案如下：一种具有温度控制功能的高精度转位机构，包括横轴与竖轴，横轴带动工作台完成俯仰方向的旋转运动；竖轴带动俯仰基座，俯仰基座带动工作台完成偏航方向的旋转运动，通过横轴与竖轴使工作台的法线指向天空任意区域；整个装置安装于偏航基座上。
横轴外周安装传感器。
还包括温控系统，温控系统分别控制位于偏航基座上的第一级控温系统与位于俯仰基座上的第二级控温系统。
在第二级控温系统外壳与内部结构连接处填充导热填料。
一级控温系统内壁喷涂高发射率温控涂层。
当室外温度低于传感器的允许工作温度时，开启温控系统。
在具有温度控制功能的高精度转位机构刚开始控温时，第一级控温系统6、第二级控温系统同时工作。
当具有温度控制功能的高精度转位机构内部温度接近所要求的温度时，第一级控温系统6停止工作，而第二级控温系统7继续工作。
通过横轴与竖轴使工作台的法线指向天空任意区域。
高精度转位机构实现动态平衡。
本发明的显著效果在于：星敏是目前应用最广，精度最高的天体敏感器，它以恒星为观测对象，利用恒星在天球坐标的方向矢量进行高精度的空间姿态感知。高精度转位机构用于星敏感器外场标定，对其多状态下的地面测试是惯性器件研制过程中的必要的环节。高精度转位机构可提供温控、角位置、角速度、GPS授时等多种功能测试，从根本上解决了转台长期在室外低温环境下工作的技术难题，该装置填补了国内对多功能惯导测试设备的需求，提高了器件测试效率。该装置可直接应用于国家天文台的观星试验，为科研人员提供了有力的测试保障。
附图说明
图1为本发明所述的具有温度控制功能的高精度转位机构示意图；
图中：工作台1、传感器2、温控系统3、俯仰基座4、偏航基座5、第一级控温系统6、第二级控温系统7、导热填料8、高发射率温控涂层9、横轴10、
竖轴11
具体实施方式
具有温度控制功能的高精度转位机构，包括横轴10与竖轴11，横轴10带动工作台1完成俯仰方向的旋转运动；竖轴11带动俯仰基座4，俯仰基座4带动工作台1完成偏航方向的旋转运动，通过横轴10与竖轴11使工作台1的法线指向天空任意区域。整个装置安装于偏航基座5上。
横轴10外周安装传感器2，当室外温度低于传感器2的允许工作温度时，开启温控系统3，温控系统3分别控制位于偏航基座5上的第一级控温系统6与位于俯仰基座4上的第二级控温系统7，而在第二级控温系统7外壳与内部结构连接处填充导热填料8，第一级控温系统6内壁喷涂高发射率温控涂层9。
在具有温度控制功能的高精度转位机构刚开始控温时，第一级控温系统6、第二级控温系统7同时工作，当具有温度控制功能的高精度转位机构内部温度接近所要求的温度时，第一级控温系统6停止工作，而第二级控温系统7继续工作，使温度上升至所要求的温度并实现具有温度控制功能的高精度转位机构的动态平衡。
高精度转位机构是一种高精度专用测试设备，主要用于星敏感器外场标定，安装在天文台楼顶观察罩内，使用时球罩打开，星敏感器光栅设备观测天上发光星体。
根据查新和行业内了解，常见实现温控功能的设备(转台)主要有两种：且侧重于高低温环境的模拟，目前高低温箱应用于测试设备在结构上主要分两种形式：一种是温箱箱体包裹测试设备轴系主体，温箱本身不跟随测试设备主体运动；另一种是温箱箱体仅包裹被测器件，温箱本身跟随测试设备主体运动。第一种结构形式简单成本低，但测试设备主体轴系容易受到高低温影响，框架易产生形变，自身精度很难保障；第二种结构形式，轴系框架位于温箱外，设备精度得到可靠保障，但由于温箱主体在空间内运动，对于设备防水、热隔离、轴系热设计、电气保护等又提出了很高的要求。
高精度转位机构长期放置在室外，而在我国北方冬天常经受低温的影响，导致其无法正常工作，为减小外界低温环境对其整体温度的影响，需为其设计一款温控装置，用于控制高精度转位机构中的码盘、轴承等关键部件的温度在正常工作温度范围内，确保其在外界环境温度较低的情况下也能正常工作。
提供一款具有温度控制功能的高精度转位机构，为星敏感器外场标定提供测试平台。
星敏是目前应用最广，精度最高的天体敏感器，它以恒星为观测对象，利用恒星在天球坐标的方向矢量进行高精度的空间姿态感知。高精度转位机构用于星敏感器外场标定，对其多状态下的地面测试是惯性器件研制过程中的必要的环节。高精度转位机构可提供温控、角位置、角速度、GPS授时等多种功能测试，从根本上解决了转台长期在室外低温环境下工作的技术难题，该装置填补了国内对多功能惯导测试设备的需求，提高了器件测试效率。该装置可直接应用于国家天文台的观星试验，为科研人员提供了有力的测试保障。

Claims (6)

1.一种具有温度控制功能的高精度转位机构，其特征在于：包括横轴(10)与竖轴(11)，横轴(10)带动工作台(1)完成俯仰方向的旋转运动；竖轴(11)带动俯仰基座(4)，俯仰基座(4)带动工作台(1)完成偏航方向的旋转运动，通过横轴(10)与竖轴(11)使工作台(1)的法线指向天空任意区域；整个装置安装于偏航基座(5)上；
横轴(10)外周安装传感器(2)；
还包括温控系统(3)，温控系统(3)分别控制位于偏航基座(5)上的第一级控温系统(6)与位于俯仰基座(4)上的第二级控温系统(7)。
2.根据权利要求1所述的一种具有温度控制功能的高精度转位机构，其特征在于：在第二级控温系统(7)外壳与内部结构连接处填充导热填料(8)。
3.根据权利要求1所述的一种具有温度控制功能的高精度转位机构，其特征在于：第一级控温系统(6)内壁喷涂高发射率温控涂层(9)。
4.根据权利要求1所述的一种具有温度控制功能的高精度转位机构，其特征在于：当室外温度低于传感器(2)的允许工作温度时，开启温控系统(3)。
5.根据权利要求4所述的一种具有温度控制功能的高精度转位机构，其特征在于：在具有温度控制功能的高精度转位机构刚开始控温时，第一级控温系统(6)、第二级控温系统(7)同时工作。
6.根据权利要求4所述的一种具有温度控制功能的高精度转位机构，其特征在于：当具有温度控制功能的高精度转位机构内部温度接近所要求的温度时，第一级控温系统(6)停止工作，而第二级控温系统(7)继续工作。
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精密光电测试转台热特性仿真分析;杜宇等;《机械设计与制造工程》;20160731;第45卷(第7期);第35-39页 *

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