CN110806267A - 一种切入式星载大视场红外相机定标机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种切入式星载大视场红外相机定标机构。该定标机构包括：锁定机构、手动锁定杆、拔销器、黑体碳纤维罩、黑体、轴承、圆柱压缩弹簧、步进电机和谐波减速器、锁定轴、连接块。发射时选用锁定机构对定标机构锁住，卫星进入轨道后再解锁。黑体在黑体碳纤维罩内升温至设定的定标温度后，由步进电机驱动黑体切入光路进行定标；考虑到装置的可靠性，在定标机构中加入了圆柱压缩弹簧，圆柱压缩弹簧的扭矩大于电机断电时的自定位力矩且小于电机正常工作的输出力矩，由此在断电时，圆柱压缩弹簧可将黑体从光路中拉出。该发明解决了黑体时转动引起损坏、加热过程中系统不能进行探测以及断电时定标黑体切出光路的可靠性问题。

Description

一种切入式星载大视场红外相机定标机构
技术领域
本发明涉及红外辐射定标技术领域，特别是涉及一种切入式星载大视场红外相机定标机构。
背景技术
辐射定标是监测仪器性能的主要手段，也是遥感数据定量化应用的重要基础。红外探测器响应受环境影响较大，使用实验室的定标系数可能会引入较大误差，需要不断更新定标参数。星上黑体定标是在轨定标的常用手段，如Landsat 7、8,Modis等卫星均采用星上黑体定标装置。
在卫星发射及转移轨道时，随机力引起不平衡力矩，进而引起定标体的转动，可能造成黑体的损坏，因此要使用特定的锁定或保护措施对黑体进行保护。使用星上黑体对大视场的系统进行定标时，通常是改变扫描镜的指向，实现探测系统定标模式与观测模式的切换。但在黑体加热过程中探测器不能正常探测，缩短了探测器在轨的有效探测时间。此外，若扫描镜发生断电等故障时，扫描镜的指向无法改变，观测模式不能改变，存在可靠性问题。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种切入式星载大视场红外相机定标机构，解决了黑体发射时转动受到破坏，加热过程系统不能进行正常探测以及定标黑体切入切出光路的可靠性的问题。该定标机构包括：锁定机构1、手动锁定杆2、拔销器3、黑体碳纤维罩4、黑体5、轴承6、圆柱压缩弹簧7、步进电机和谐波减速器8、锁定轴9、连接块10；
所述黑体5位于定标机构摆臂的长端，黑体5与摆臂通过聚酰亚胺隔热垫进行隔热。定标机构摆臂的另一端与定标机构的驱动机构相连；
所述锁定机构1安装于黑体碳纤维罩4外侧，锁定机构1包括：锁定轴(9)、圆柱压缩弹簧7、连接块10、拔销器3；
所述锁定轴9位于锁定机构圆柱形壳体内部，锁定轴穿过圆柱压缩弹簧7，在手动作用下锁定轴向下移动，同时对弹簧7进行压缩，锁定轴9上设计有凹槽，当凹槽到达拔销器3位置，拔销器3销子弹出将锁定轴9卡住，此时锁定轴的下端穿过黑体5摆臂的锁定孔，将黑体锁定到黑体碳纤维罩4上，此锁定状态拔销器3不通电。拔销器3安装在连接块10上，连接块10与黑体碳纤维罩4固定连接。当需要对黑体5解锁时，对拔销器3进行通电，拔销器3销子缩回，锁定轴9失去约束在圆柱压缩弹簧7的作用下，恢复到未锁定前的位置，实现黑体5的解锁动作；锁定机构1仅用于卫星发射过程。地面转场运输及测试过程，采用手动锁定杆2进行锁定，手动锁定杆2下端为螺纹结构，通过旋拧手动锁定杆2，与黑体5摆臂的另一个螺纹锁定孔进行螺纹连接，实现黑体5的手动锁定。反向旋拧手动锁定杆2解开与摆臂螺纹锁定孔的螺纹连接，实现手动解锁；
所述黑体碳纤维罩4为腔体结构，安装于定标装置的固定支座上，黑体碳纤维罩4一侧封闭，另一侧留出切入切出的缺口。非定标模式，黑体5位于黑体碳纤维罩4腔体内，黑体5在黑体碳纤维罩4内完成黑体的升温及降温过程，黑体碳纤维罩4使黑体5与光学系统进行热隔离，防止黑体5温度变化对光学系统控温的影响，同时提高黑体5升温或降温的效率；
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.黑体5的加热在黑体碳纤维罩4内，采用隔热设计，黑体5的加热过程不影响探测，有效延长了探测器在轨探测时间。
2.在定标机构加入了圆柱压缩弹簧7，断电时，圆柱压缩弹簧7可将黑体5从光路中拉出，切出定标模式，可靠度高。
3.卫星发射和转移轨道时，选用锁定机构1对定标机构锁住，避免了随机力引起的不平衡力矩，进而引起定标体的转动，造成黑体5的损坏。
附图说明
图1为非定标模式下的定标结构示意图。
图2为定标模式定标结构示意图。
图3为拔销器结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
一种切入式星载大视场红外相机定标机构，包括锁定机构1、手动锁定杆2、拔销器3、黑体碳纤维罩4、黑体5、轴承6、圆柱压缩弹簧7、步进电机和谐波减速器8、锁定轴9、连接块10。卫星发射和转移轨道时，考虑随机力引起的不平衡力矩，进而引起定标体的转动，造成黑体5的损坏。锁定方式有两种，包括发射和转移轨道时黑体5在黑体碳纤维罩4中，拔销器2锁定，入轨后解锁；地面装调和运输过程中手动锁定和解锁。定标机构采用开环控制，步进电机可驱动黑体5切入、切出光路，通过霍尔传感器反馈黑体5的位置，实现定标模式和非定标模式。黑体的加热在黑体碳纤维罩4中，采用隔热设计，黑体5的加热过程不影响探测。非定标模式时，黑体5在黑体碳纤维罩4中；定标模式时，黑体在光路中。
定标机构采用开环控制，步进电机可驱动黑体绕着电机轴转动，来回±75°，切入、切出光路，通过霍尔传感器反馈黑体的位置，实现定标模式和非定标模式。非定标模式时，黑体5在黑体碳纤维罩4中；定标模式时，黑体5在光路中。在进行定标前，通过星上的温度控制电路，使星上黑体5在黑体碳纤维罩4内升温至100℃，此时，步进电机驱动黑体5切入光路，并通过霍尔传感器反馈黑体的位置，实现星上定标模式。定标模式下的定标机构的各部分位置关系如图1所示，定标完成后，步进电机驱动黑体5切出光路，进入黑体碳纤维罩4内。非定标模式下的定标机构的各部分位置关系如图2所示。
考虑到装置的可靠性，在定标机构上加入了圆柱压缩弹簧6，圆柱压缩弹簧6的扭矩大于电机断电时的下自定位力矩且小于电机正常工作的输出力矩，在断电时，黑体5可采用圆柱压缩弹簧6拉出的方式切出定标光路。

Claims (2)

1.一种切入式星载大视场红外相机定标机构，包括：锁定机构(1)、手动锁定杆(2)、拔销器(3)、黑体碳纤维罩(4)、黑体(5)、轴承(6)、圆柱压缩弹簧(7)、步进电机和谐波减速器(8)、锁定轴(9)、连接块(10)；其特征在于，
所述黑体(5)位于定标机构摆臂的长端，黑体(5)与摆臂通过聚酰亚胺隔热垫进行隔热，定标机构摆臂的另一端与定标机构的驱动机构相连；
所述锁定机构(1)安装于黑体碳纤维罩(4)外侧，锁定机构(1)包括：锁定轴(9)、圆柱压缩弹簧(7)、连接块(10)、拔销器(3)；
所述锁定轴(9)位于锁定机构圆柱形壳体内部，锁定轴穿过圆柱压缩弹簧(7)，在手动作用下锁定轴向下移动，同时对弹簧(7)进行压缩，锁定轴(9)上设计有凹槽，当凹槽到达拔销器(3)位置，拔销器(3)销子弹出将锁定轴(9)卡住，此时锁定轴的下端穿过黑体(5)摆臂的锁定孔，将黑体锁定到黑体碳纤维罩(4)上，此锁定状态拔销器(3)不通电；拔销器(3)安装在连接块(10)上，连接块(10)与黑体碳纤维罩(4)固定连接。当需要对黑体(5)解锁时，对拔销器(3)进行通电，拔销器(3)销子缩回，锁定轴(9)失去约束在圆柱压缩弹簧(7)的作用下，恢复到未锁定前的位置，实现黑体(5)的解锁动作；锁定机构(1)仅用于卫星发射过程。地面转场运输及测试过程，采用手动锁定杆(2)进行锁定，手动锁定杆(2)下端为螺纹结构，通过旋拧手动锁定杆(2)，与黑体(5)摆臂的另一个螺纹锁定孔进行螺纹连接，实现黑体(5)的手动锁定。反向旋拧手动锁定杆(2)解开与摆臂螺纹锁定孔的螺纹连接，实现手动解锁；
所述黑体碳纤维罩(4)为腔体结构，安装于定标装置的固定支座上，黑体碳纤维罩(4)一侧封闭，另一侧留出切入切出的缺口；非定标模式，黑体(5)位于黑体碳纤维罩(4)腔体内，黑体(5)在黑体碳纤维罩(4)内完成黑体的升温及降温过程，黑体碳纤维罩(4)使黑体(5)与光学系统进行热隔离，防止黑体(5)温度变化对光学系统控温的影响，同时提高黑体(5)升温或降温的效率；
所述步进电机和谐波减速器(8)、轴承(6)以及黑体(5)的摆臂，构成了定标装置的驱动机构；当光学系统需要进行红外辐射定标时，步进电机(8)驱动摆臂转动切入光路，辐射定标结束时，步进电机(8)驱动摆臂转动从光路切出，回到黑体碳纤维罩(4)腔体内，完成辐射定标的过程；定标机构采用开环控制，步进电机(8)驱动黑体(5)切入、切出光路，通过霍尔传感器反馈黑体(5)的位置，实现定标模式和非定标模式。
2.根据权利要求1所述的一种切入式星载大视场红外相机定标机构，其特征在于：所述的圆柱压缩弹簧(7)的扭矩大于电机断电时的下自定位力矩且小于电机正常工作的输出力矩。
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