一種用于光學遙感儀器的二維指向機構的制作方法

本發明涉及航空航天光學遙感儀器的運動機構技術領域，特別是涉及一種用于光學遙感儀器的二維指向機構。

背景技術：

隨著航天業發展，空間光學遙感儀器的二維指向機構由于可以擴大觀測視場，應用越來越廣泛。授權專利號cn103471566b提出“一種應用于航空相機的掃描機構”，采用的是u型結構，顯然在掃描鏡口徑大時很難同時兼顧剛度好和重量輕。專利申請公布號cn105835057a提出“一種用于空間光學遙感儀器的兩維指向機構”采用的是45°掃描機構和圓錐掃描機構結合的結構，根據其權利要求書描述可知：其結構中方位軸驅動組件和俯仰軸驅動組件中均有諧波減速器，增加了加工及裝配難度。此外，這兩份專利中的掃描或指向機構中的方位軸系的轉動慣量隨著俯仰軸旋轉而變化，給衛星平臺姿態控制帶來難題。

技術實現要素：

為了克服上述現有技術的不足，本發明提供了一種用于光學遙感儀器的二維指向機構，其結構剛度好、重量輕，可實現高精度快速指向。

一種用于光學遙感儀器的二維指向機構，本發明所采用的技術方案是：該二維指向機構包括上半軸組件5、下半軸組件1、左半軸組件3、右半軸組件7、指向鏡組件6、內框8、外框2、支撐框架4及配重9；

所述的下半軸組件1和左半軸組件3結構相同，都包括了軸承座a11、半軸a12、成對角接觸球軸承13、軸承內圈鎖緊螺母14、軸承外圈鎖緊螺母15、圓感應同步器16、電磁鎖定器17和軸套18；所述的下半軸組件1和左半軸組件3的成對角接觸球軸承13的內、外圈分別用軸承內圈鎖緊螺母15和軸承外圈鎖緊螺母14鎖緊預緊；

所述的上半軸組件5和右半軸組件7結構相同，都包括了電機端蓋51、電機鎖緊螺母52、半軸b53、驅動電機54、電機外殼55、成對角接觸球軸承13、軸承外圈鎖緊螺母15和軸承座b56；所述的上半軸組件5和右半軸組件7的成對角接觸球軸承13的內圈通過軸承內圈鎖緊螺母15鎖緊預緊，外圈不鎖緊提供軸向移動的自由度；

所述的指向鏡組件6包括指向鏡61、柔性支撐接頭62和支撐螺釘63，指向鏡61支撐方式采用背部支撐，指向鏡61與柔性支撐接頭62通過光學膠粘接，然后通過支撐螺釘63與內框8連接；

所述的配重9通過m5螺釘與內框8連接；

所述的指向鏡61采用碳化硅材料；所述的柔性支撐接頭62和內框8采用線脹系數與碳化硅匹配的殷鋼材料；所述的驅動電機54為直流無刷力矩電機；

星下點位置，指向鏡61的反射鏡面與入射光的夾角為60°；

所述的內框8的左右兩端通過m5螺釘與左半軸組件3的半軸a12及右半軸組件7的半軸b53連接，構成俯仰軸，并通過軸承實現轉動帶動負載指向鏡61在俯仰方向旋轉掃描；

所述的上半軸組件5的軸承座b56和下半軸組件1的軸承座a11分別通過m5螺釘與支撐框架4連接；所述的外框2的左右兩端通過m5螺釘分別與左半軸組件3的軸承座a11及右半軸組件7的軸承座b56連接；所述的外框2的上下兩端通過m5螺釘與上半軸組件5的半軸b53及下半軸組件1的半軸a12連接，構成方位軸，并通過軸承實現轉動帶動負載指向鏡61在方位方向旋轉掃描；

俯仰軸與方位軸正交，且俯仰軸、方位軸均與指向鏡61的反射鏡面平行；

俯仰軸和方位軸的驅動電機54可以同時旋轉，也可以其中一維旋轉另外一維保持指向某一角度。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

1、采用直接驅動，指向精度高；

2、相比傳統45°指向鏡，本發明的指向鏡長軸減小約20％，因此重量更輕、轉動慣量小，對衛星平臺干擾力矩小；

3、結構緊湊，正交軸系被指向鏡遮擋，避免了太陽光直射，軸系處于良好的溫度場，更利于溫控；

4、結構簡單，采用直接驅動，避免使用結構復雜的諧波減速器或者齒輪減速機構，可靠性高；

5、本發明的二維指向機構的方位軸的轉動慣量恒定，不會隨俯仰軸旋轉而變化，利于衛星平臺姿態控制。

附圖說明

圖1為本發明二維指向機構的剖視圖1；

圖中，1是下半軸組件；2是外框；3是左半軸組件，4是支撐框架，5是上半軸組件，6是指向鏡組件，7是右半軸組件，8是內框；

圖2為本發明二維指向機構的剖視圖2；

圖中，61是指向鏡，62是柔性支撐接頭，63是支撐螺釘，9是配重；

圖3為下半軸組件或左半軸組件的剖視圖；

圖中，11為軸承座a，12為半軸a，13為成對角接觸球軸承，14為軸承外圈鎖緊螺母，15為軸承內圈鎖緊螺母，16為圓感應同步器，17為電磁鎖定器,18為軸套；

圖4為上半軸組件或右半軸組件的剖視圖；

圖中，51為電機端蓋，52為電機鎖緊螺母，53為半軸b，54為驅動電機，55為電機外殼，56為軸承座b。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。

如圖1和圖2所示，本實施例的二維指向機構包括上半軸組件5、下半軸組件1、左半軸組件3、右半軸組件7、指向鏡組件6、內框8、外框2、支撐框架4及配重9；

如圖2所示，所述的指向鏡組件6包括指向鏡61、柔性支撐接頭62和支撐螺釘63，指向鏡61支撐方式采用背部支撐，指向鏡61與柔性支撐接頭62通過光學膠粘接，然后通過支撐螺釘63與內框8連接；

如圖3所示，所述的下半軸組件1和左半軸組件3結構相同，都包括了軸承座a11、半軸a12、成對角接觸球軸承13、軸承內圈鎖緊螺母14、軸承外圈鎖緊螺母15、圓感應同步器16、電磁鎖定器17和軸套18；所述的下半軸組件1和左半軸組件3的成對角接觸球軸承13的內、外圈分別用軸承內圈鎖緊螺母15和軸承外圈鎖緊螺母14鎖緊預緊；

如圖4所示，所述的上半軸組件5和右半軸組件7結構相同，都包括了電機端蓋51、電機鎖緊螺母52、半軸b53、驅動電機54、電機外殼55、成對角接觸球軸承13、軸承外圈鎖緊螺母15和軸承座b56；所述的上半軸組件5和右半軸組件7的成對角接觸球軸承13的內圈通過軸承內圈鎖緊螺母15鎖緊預緊，外圈不鎖緊提供軸向移動的自由度；

所述的內框8的左右兩端通過m5螺釘與左半軸組件3的半軸a12及右半軸組件7的半軸b53連接，構成俯仰軸，并通過軸承實現轉動帶動負載指向鏡61在俯仰方向旋轉掃描；

所述的上半軸組件5的軸承座b56和下半軸組件1的軸承座a11分別通過m5螺釘與支撐框架4連接；所述的外框2的左右兩端通過m5螺釘分別與左半軸組件3的軸承座a11及右半軸組件7的軸承座b56連接；所述的外框2的上下兩端通過m5螺釘與上半軸組件5的半軸b53及下半軸組件1的半軸a12連接，構成方位軸，并通過軸承實現轉動帶動負載指向鏡61在方位方向旋轉掃描。

根據本發明制作的二維指向機構通過了隨衛星總體的力學試驗、熱真空試驗等環境試驗的考核，性能滿足要求。