CN110758770B - 一种空间相机用对地瞄准机构 - Google Patents

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Abstract

一种空间相机用对地瞄准机构，属于航天遥感技术领域。本发明解决了现有的卫星侧摆成像过程中，对卫星整体姿态调整时机动性差且功耗大的问题。所述轴系组件包括转盘、定内轴及基座，所述定内轴呈环形结构且一端固装在基座上，所述转盘转动套设在定内轴上，基座与卫星平台固接，所述反馈组件包括动内轴、光电编码器及固定法兰，所述动内轴穿装在定内轴内且动内轴的上部与所述转盘同轴固接，光电编码器的内圈套装在动内轴上，光电编码器的外圈与定内轴之间通过固定法兰固接，所述驱动组件包括陶瓷环及若干超声马达，所述陶瓷环同轴套装在转盘下部，若干超声马达均固装在基座上且沿转盘周向均布，每个超声马达的陶瓷足均与陶瓷环配合接触。

Description

一种空间相机用对地瞄准机构
技术领域
本发明涉及一种空间相机用对地瞄准机构，属于航天遥感技术领域。
背景技术
现有的大角度卫星侧摆成像技术为利用反作用飞轮、控制力矩陀螺等组件实现整个卫星大角度侧摆或俯仰偏摆的机动，对星下点相邻区域进行成像。
这种侧摆成像的缺点是：a)机动性差且功耗大，依靠飞轮、控制力矩陀螺等组件对整个卫星的大角度机动难以达到很快的速度，尤其当卫星整体质量较大，难以实现快速机动；b)可靠性低，控制力矩陀螺故障率高；c)功耗大，对整个卫星的大角度机动是一种功耗更大的方式。
发明内容
本发明是为了解决现有的卫星侧摆成像过程中，对卫星整体姿态调整时机动性差且功耗大的问题，进而提供了一种空间相机用对地瞄准机构。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种空间相机用对地瞄准机构，它包括空间相机、卫星平台以及设置在空间相机与卫星平台之间的机构主体，所述机构主体包括轴系组件、反馈组件以及控制所述轴系组件动作的驱动组件，其中所述轴系组件包括转盘、定内轴及基座，所述定内轴呈环形结构且一端固装在基座上，所述转盘转动套设在定内轴上，转盘的顶端与空间相机之间通过转接件固接，基座与卫星平台固接，
所述反馈组件包括动内轴、光电编码器及固定法兰，所述动内轴穿装在定内轴内且动内轴的上部与所述转盘同轴固接，光电编码器的内圈套装在动内轴上，光电编码器的外圈与定内轴之间通过固定法兰固接，
所述驱动组件包括陶瓷环及若干超声马达，所述陶瓷环同轴套装在转盘下部，若干超声马达均固装在基座上且沿转盘周向均布，每个超声马达的陶瓷足均与陶瓷环配合接触。
进一步地，所述对地瞄准机构还包括主锁紧组件，所述主锁紧组件包括主销孔座、主拔销器、拉杆、弹簧、弹簧座及销轴座，所述主拔销器固装在空间相机底部，所述销轴座和所述弹簧座均固装在卫星平台上表面，所述拉杆通过销轴铰接在销轴座上，所述主拔销器固接在拉杆上远离销轴座的一端，且与主销孔座配合连接，所述拉杆上远离销轴座的一端与弹簧座之间通过弹簧连接。
进一步地，所述机构主体还包括副锁紧组件，所述副锁紧组件包括副拔销器、副支架及副销孔座，其中副销孔座固装在转盘的外侧壁，所述副拔销器通过副支架固装在基座上，且与副销孔座配合连接。
进一步地，副支架与基座之间设置有支座垫片。
进一步地，所述转盘与所述定内轴之间通过轴承组件转动连接。
进一步地，所述动内轴为空心轴。
进一步地，每个超声马达分别通过马达支架固装在基座上。
进一步地，马达支架上开设有若干腰孔。
进一步地，光电编码器与固定法兰之间为柔性连接。
进一步地，超声马达的数量为四个。
本发明与现有技术相比具有以下效果：
本申请能够在卫星整体姿态保持不变的情况下，迅速调整空间相机的姿态实现大角度侧摆成像，与现有技术相比，机动性更好，调整速度更快、更加灵活，且功耗更低；
本申请采用可靠性高的对地瞄准机构，与现有技术中采用高故障率的控制力矩陀螺相比，可靠性更高；
采用超声马达实现驱动，不仅具备更高的功率密度，而且能够实现断电自锁，保证在轨时空间相机位置锁定。
附图说明
图1为本申请的立体结构示意图；
图2为图1的P处放大示意图；
图3为图1的I处放大示意图；
图4为机构主体的俯视示意图；
图5为图4的C-C向剖视示意图(非等比例剖视)。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1～5说明本实施方式，一种空间相机用对地瞄准机构，它包括空间相机100、卫星平台101以及设置在空间相机与卫星平台之间的机构主体，所述机构主体包括轴系组件、反馈组件以及控制所述轴系组件动作的驱动组件，其中所述轴系组件包括转盘1、定内轴2及基座3，所述定内轴2呈环形结构且一端固装在基座3上，所述转盘1转动套设在定内轴2上，转盘1的顶端与空间相机100之间通过转接件17固接，基座3与卫星平台101固接，
所述反馈组件包括动内轴5、光电编码器6及固定法兰7，所述动内轴5穿装在定内轴2内且动内轴5的上部与所述转盘1同轴固接，光电编码器6的内圈套装在动内轴5上，光电编码器6的外圈与定内轴2之间通过固定法兰7固接，
所述驱动组件包括陶瓷环8及若干超声马达9，所述陶瓷环8同轴套装在转盘1下部，若干超声马达9均固装在基座3上且沿转盘1周向均布，每个超声马达9的陶瓷足9-1均与陶瓷环8配合接触。
所述空间相机100通过对地瞄准机构转动装设在卫星平台101上，空间相机100可以绕机构主体的回转中心转动，实现大角度侧摆。所述空间相机100与所述机构主体之间通过转接件17固接。空间相机可以根据实际需要装设在卫星平台的上表面或侧面，相应的实现空间相机的侧摆成像或俯仰偏摆成像。
本申请中驱动组件提供对地瞄准机构的驱动力；轴系组件保证对地瞄准机构的回转动动；反馈组件反馈对地瞄准机构的转动角度；
陶瓷环8通过专用胶水粘在转盘1上。
本申请能够在卫星整体姿态保持不变的情况下，仅调整空间相机100的姿态实现大角度侧摆成像，与现有技术相比，机动性更好，调整速度更快、更加灵活，且功耗更低；
本申请采用可靠性高的对地瞄准机构组件，与现有技术中采用高故障率的控制力矩陀螺相比，可靠性更高；
采用超声马达9实现驱动，不仅具备更高的功率密度，而且能够实现断电自锁，保证在轨时空间相机100位置锁定。
所述对地瞄准机构还包括主锁紧组件，所述主锁紧组件包括主销孔座11、主拔销器12、拉杆13、弹簧14、弹簧座15及销轴座16，所述主拔销器12固装在空间相机100底部，所述销轴座16和所述弹簧座15均固装在卫星平台101上，所述拉杆13通过销轴铰接在销轴座16上，所述主拔销器12固接在拉杆13上远离销轴座16的一端，且与主销孔座11配合连接，所述拉杆13上远离销轴座16的一端与弹簧座15之间通过弹簧14连接。通过主锁紧组件实现发射及运输时空间相机100位置锁定，提升整个轴系的刚度、降低发射时力学响应。本申请所述主拔销器12采用现有技术中的拔销器，
该记忆金属拔销器具有如下技术优势：
轻微冲击：解锁冲击小，可控制在200g以内；
重复使用：重复使用次数大于50次；
快速响应：拔销动作最快可达到毫秒级别；
宽兼容性：兼容火工品供电电路；
冗余驱动：两个记忆金属驱动器可以实现冗余驱动。
所述机构主体还包括副锁紧组件，所述副锁紧组件包括副拔销器18、副支架19及副销孔座20，其中副销孔座20固装在转盘1的外侧壁，所述副拔销器18通过副支架19固装在基座3上，且与副销孔座20配合连接。所述副锁紧组件用于对空间相机100位置的间接锁定。副锁紧线组件的数量优选为两个且对称布置。副锁紧组件与主锁紧组件配合进一步实现发射及运输时空间相机100位置锁定，提升整个轴系的刚度、降低发射时力学响应。该副拔销器18与主拔销器12的工作原理相同。
副支架19与基座3之间设置有支座垫片21。
所述转盘1与所述定内轴2之间通过轴承组件4转动连接。所述轴承组件4包括外轴承隔圈4-1、内轴承隔圈4-2、轴承压圈4-3及两个角接触球轴承4-4，其中两个角接触球轴承4-4上下布置且同轴套设在定内轴2上，所述内轴承隔圈4-2装设在两个角接触轴承内圈之间，所述外轴承隔圈4-1装设在两个角接触轴承外圈之间，转盘1底端固接有轴承压圈4-3，上方角接触球轴承4-4的内圈卡设在定内轴2上，轴承内圈与定内轴2之间为过盈配合，外圈卡设在转盘1上；下方角接触球轴承4-4的内圈卡设在基座3上，外圈卡设在轴承压圈4-3上。
所述动内轴5为空心轴。
每个超声马达9分别通过马达支架10固装在基座3上。超声马达9通过马达支架10固装在基座3上，每个马达支架10与基座3之间设置有支架垫片。
马达支架10上开设有若干腰孔，腰孔作为安装孔，超声马达9通过若干腰孔及螺栓安装在马达支架10上，通过腰孔调节超声马达9相对于陶瓷环8的预紧力，保证超声马达9的陶瓷足9-1与陶瓷环8之间有适当的接触预紧。
光电编码器6与固定法兰7之间为柔性连接。如此设计，减小编码器与轴系安装不同轴对精度产生的影响。
超声马达9的数量为四个。
工作原理：
在轨运行阶段，当空间相机100需要相对于卫星平台101侧摆时，四组超声马达9同步运转，超声马达9的陶瓷足9-1往复摆动通过摩擦力驱动陶瓷环8回转，进而驱动空间相机100实现侧摆，编码器实时反馈空间相机100侧摆角度。当空间相机100不需要侧摆时，超声马达9的陶瓷足9-1静止并紧紧压在陶瓷环8上，实现整个机构的自锁。
角接触球轴承4-4采用内圈固定，外圈旋转的工作方式，保证结构合理、紧凑的前提下有效提升轴系的刚度。
发射及运输阶段，主锁紧组件与副锁紧组件同时对空间相机100进行位置锁定，副锁紧组件用于对空间相机100位置的间接锁定，副拔销器18的滑销插入副锁孔座内，实现整个机构的位置锁定；
主锁紧组件用于对空间位置的直接锁定，不仅可以保证空间相机100不会发生碰撞甚至损伤，而且可以有效提升整个轴系的刚度、降低发射时的力学响应，进而保证发射后轴系的回转精度。发射完成后，副拔销器18的滑销将从副销孔座20内拔出，同时主拔销器12的滑销从主销孔座11内拔出，在弹簧14作用下，拉杆13与主销孔座11分离，实现空间相机100的解锁。

Claims (9)

1.一种空间相机用对地瞄准机构，其特征在于：它包括空间相机(100)、卫星平台(101)以及设置在空间相机与卫星平台之间的机构主体，所述机构主体包括轴系组件、反馈组件以及控制所述轴系组件动作的驱动组件，其中所述轴系组件包括转盘(1)、定内轴(2)及基座(3)，所述定内轴(2)呈环形结构且一端固装在基座(3)上，所述转盘(1)转动套设在定内轴(2)上，转盘(1)的顶端与空间相机(100)之间通过转接件(17)固接，基座(3)与卫星平台(101)固接，
所述反馈组件包括动内轴(5)、光电编码器(6)及固定法兰(7)，所述动内轴(5)穿装在定内轴(2)内且动内轴(5)的上部与所述转盘(1)同轴固接，光电编码器(6)的内圈套装在动内轴(5)上，光电编码器(6)的外圈与定内轴(2)之间通过固定法兰(7)固接，
所述驱动组件包括陶瓷环(8)及若干超声马达(9)，所述陶瓷环(8)同轴套装在转盘(1)下部，若干超声马达(9)均固装在基座(3)上且沿转盘(1)周向均布，每个超声马达(9)的陶瓷足(9-1)均与陶瓷环(8)配合接触；所述对地瞄准机构还包括主锁紧组件，所述主锁紧组件包括主销孔座(11)、主拔销器(12)、拉杆(13)、弹簧(14)、弹簧座(15)及销轴座(16)，所述主拔销器(12)固装在空间相机(100)底部，所述销轴座(16)和所述弹簧座(15)均固装在卫星平台(101)上表面，所述拉杆(13)通过销轴铰接在销轴座(16)上，所述主拔销器(12)固接在拉杆(13)上远离销轴座(16)的一端，且与主销孔座(11)配合连接，所述拉杆(13)上远离销轴座(16)的一端与弹簧座(15)之间通过弹簧(14)连接。
2.根据权利要求1所述的一种空间相机用对地瞄准机构，其特征在于：所述机构主体还包括副锁紧组件，所述副锁紧组件包括副拔销器(18)、副支架(19)及副销孔座(20)，其中副销孔座(20)固装在转盘(1)的外侧壁，所述副拔销器(18)通过副支架(19)固装在基座(3)上，且与副销孔座(20)配合连接。
3.根据权利要求2所述的一种空间相机用对地瞄准机构，其特征在于：副支架(19)与基座(3)之间设置有支座垫片(21)。
4.根据权利要求1或3所述的一种空间相机用对地瞄准机构，其特征在于：所述转盘(1)与所述定内轴(2)之间通过轴承组件(4)转动连接。
5.根据权利要求4所述的一种空间相机用对地瞄准机构，其特征在于：所述动内轴(5)为空心轴。
6.根据权利要求1、3或5所述的一种空间相机用对地瞄准机构，其特征在于：每个超声马达(9)分别通过马达支架(10)固装在基座(3)上。
7.根据权利要求6所述的一种空间相机用对地瞄准机构，其特征在于：马达支架(10)上开设有若干腰孔，
8.根据权利要求1、3、5或7所述的一种空间相机用对地瞄准机构，其特征在于：光电编码器(6)与固定法兰(7)之间为柔性连接。
9.根据权利要求8所述的一种空间相机用对地瞄准机构，其特征在于：超声马达(9)的数量为四个。
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