一种星载高精度指向跟踪机构制造技术

本实用新型专利技术提供一种星载高精度指向跟踪机构，包括方位运动机构和俯仰运动机构；方位运动机构包括箱体、方位轴电机、方位轴减速器、过渡轴、回转平台和方位轴编码器；俯仰运动机构包括双耳支架、俯仰轴电机、俯仰轴减速器、俯仰平台、平台托架、俯仰输出轴和俯仰轴编码器。本实用新型专利技术具有指向范围更大，能达到准半球空间指向目标；高度方向尺度较小，使得在二维指向跟踪机构整体的运动包络随之收缩，不易遮挡同一平面上的其他指向性载荷；各个运动机构输出角度精度较高。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
一种星载高精度指向跟踪机构
本技术涉及一种星载高精度指向跟踪机构，属于航空航天
。
技术介绍
随着航天器应用领域规模日益庞大以及激光技术、光电子技术和计算机技术的发展，演化出多种多样的通信设备、遥感设备、光测设备、激光武器设备等光电系统和产品。这些设备在应用中，需要通过激光、红外、天线、光度计、辐射计及光谱仪等诸多载荷实现对目标的捕获、跟踪、瞄准、测角测距及辐射特性测量等功能。这些载荷的有效集成需要一种公共的装调承载平台，这就是指向跟踪系统。指向跟踪机构按指向自由度分为二维、三维以及多维，二维指向跟踪机构较为常用，而从使用形式来看，二维指向跟踪机构一般是由两个电机轴向相互垂直布置，按这两个电机的布置形式，二维指向跟踪机构可分为方位/俯仰、俯仰/偏航两种机构形式。通过控制这两个电机的转动，实现载荷绕转动轴的多自由度运动对目标物体进行捕获；通过控制两电机的转速实现对目标物体的实时跟踪；通过高精度的编码器反馈，实现空间位置精确指向的功能。根据需求可以增加装配展开支撑臂，使机构能够获得更大的捕获空间，以便载荷捕获指定区域的信号，大大提高探测器的捕获工作性能，同时，机构提供载荷的结构支撑，增强探测器工作的可靠性。根据载荷几何特点、平台几何特点以及平台在该安装面的其余指向性载荷的分布方式制定二维指向机构的结构形式。本
技术实现思路
根据上述要求，选择方位/俯仰机构形式进行设计。
技术实现思路
本技术要解决的问题是提供一种能够适应在微低重力环境下工作，具有高指向定位精度，能够捕获跟踪已知运动规律目标两自由度的星载指向跟踪机构。为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是:提供一种星载高精度指向跟踪机构，包括方位运动机构和俯仰运动机构。所述方位运动机构包括箱体、方位轴电机、方位轴减速器、过渡轴、回转平台和方位轴编码器；箱体上设有工艺孔；所述方位轴电机与方位轴减速器通过方位联轴器连接，即方位联轴器一端连接方位轴电机的输出轴，方位联轴器的另一端连接方位轴减速器的输入轴，且方位轴电机与方位轴减速器均安装在箱体内，所述过渡轴连接在方位轴减速器的输出轴上，过渡轴的末端连接回转平台；所述方位轴编码器的定子与箱体固接，其转子套装且固接在过渡轴上。所述方位运动机构中，方位轴电机通过方位联轴器驱动方位轴减速器工作，方位轴减速器进一步带动过渡轴旋转，从而使与过渡轴相连接的回转平台作旋转运动；而过渡轴旋转带动方位轴编码器的转子转动，以达到记录过渡轴旋转角度的目的。所述俯仰运动机构包括双耳支架、俯仰轴电机、俯仰轴减速器、俯仰平台、平台托架、俯仰输出轴和俯仰轴编码器；所述双耳支架包括底板和左、右立板，左、右两个立板相互平行且与底板相垂直；所述底板通过螺栓/螺钉固接在方位运动机构的回转平台上，所述俯仰轴电机与俯仰轴减速器分别通过螺钉或螺栓固接在左立板的两个端面上，且俯仰轴减速器位于两个立板之间，俯仰轴电机和俯仰轴减速器通过俯仰联轴器相连接，即俯仰联轴器的一端与俯仰轴电机的输出轴连接，俯仰联轴器的另一端与俯仰轴减速器的输入轴连接；俯仰轴减速器的输出轴、俯仰输出轴均与平台托架固接，且两输出轴共轴线；俯仰编码器的定子固接在右立板上，其转子套装且固接在俯仰输出轴上；俯仰平台固接在平台托架上，随平台托架运动；探测器载荷安装在俯仰平台上。所述俯仰运动机构中，俯仰轴电机通过俯仰联轴器驱动俯仰轴减速器工作，俯仰轴减速器进一步带动平台托架作旋转运动，平台托架进一步带动俯仰输出轴和俯仰平台作旋转运动；而俯仰输出轴的旋转同时带动俯仰轴编码器的转子转动，以达到记录俯仰输出轴旋转角度的目的。本技术的捕获跟踪功能通过方位运动机构和俯仰运动机构运动耦合实现，方位运动机构的运动在-180°?+180°范围内；而俯仰机构的运动在0°?90°范围内，因此，两轴耦合后的效果使得末端探测器载荷实现半球空间的指向定位。本技术采用方位/俯仰机构形式，因为这种形式的指向跟踪机构有指向范围大、结构紧凑、传动部件少、耦合少、控制简单等优点，适合半球空间内的指向跟踪工作；末端执行器通过驱动电机、谐波减速器驱动，采用编码器进行反馈，不但解决了指向机构在半球空间的指向性问题，而且大大提高了指向精度。本技术中每个驱动轴的设置均为驱动电机、谐波减速器、编码器依次连接组成，谐波减速器有减速比大、轴向距离短的特点，因此一方面可以缩短整个驱动机构的尺寸，另一方面提高系统的精度；编码器的添加为闭环控制系统引入了反馈部件，提高系统控制精度。进一步，所述方位运动机构中，过渡轴的末端套装且固接一过渡轴套，回转平台固接在此过渡轴套的末端，过渡轴的末端端面固接一止动端盖；其中，过渡轴与过渡轴套的固接方式为键连接，回转平台、止动端盖与过渡轴的固接方式均为螺栓/螺钉连接；止动端盖的设置可以将过渡轴套卡在过渡轴上，防止其轴向串动；回转平台、过渡轴套随过渡轴一起做旋转运动。进一步，所述方位运动机构中，箱体包括底座、主壳体、转接法兰和末端套筒，且自下而上依次通过螺钉/螺栓固接；所述方位轴电机和方位轴减速器均安装在主壳体上，所述方位轴编码器的定子固接在转接法兰上；所述过渡轴套与末端套筒间通过轴承相连接，即轴承的外圈与末端套筒固接，轴承的内圈与过渡轴套固接，从而达到过渡轴套相对于末端套筒转动的目的，实现回转平台旋转运动。进一步,所述俯仰运动机构中，俯仰轴电机通过一转接法兰固接在双耳支架的左立板上，即俯仰轴电机通过螺栓或螺钉固接在转接法兰上，转接法兰通过螺栓或螺钉固接在双耳支架的左立板上；俯仰减速器的输出轴固接一输出法兰，平台托架固接在输出法兰上。进一步，所述俯仰运动机构中，双耳支架的右立板上固接一支撑套筒，支撑套筒与俯仰输出轴间通过轴承相连接，即轴承的外圈与支持套筒固接，轴承的内圈与俯仰输出轴固接，从而达到俯仰输出轴相对于支持套筒转动的目的，实现平台托架和俯仰平台的旋转运动。进一步，还设有限位机构，所述限位机构包括限位支架、限位块和限位开关；所述限位支架固接在方位运动机构的回转平台上，且位于俯仰运动机构的另一端；所述限位块固接在俯仰运动机构的俯仰平台的下表面上；限位块固接在限位支架上。当俯仰平台旋转一定角度即将或已经碰撞到限位块的上端面时，即限位块与限位开关的触头即将或已经接触时，限位开关开始工作发出信号，使俯仰平台停止运动，从而达到限定俯仰平台位置的作用，并保证了俯仰轴电机的安全，同时可以对俯仰平台与回转平台地平面的平行度进行调整，使其满足设计精度。限位机构的主要作用是调整俯仰平台初始位置；运动归零时限定平台位置，防止对结构或电机造成破坏。进一步，所述限位机构还包括开关转接架，所述开关转接架为横截面为“L”形的拉伸体，所述限位开关通过螺钉/螺母固接在开关转接架上，开关转接架固接在限位支架上。进一步，所述限位机构还包括调整螺钉和与之配合连接的锁紧螺母，所述调整螺钉与限位支架的上端面配合连接；调整螺钉可以调整其伸出限位支架上端的长度，以达到调整俯仰平台的水平度，锁紧螺母的作用使锁定调整螺钉的位置，防止其松动。本技术具有的优点和积极效果是:(I)指向范围更大:传统二维指向跟踪机构一般由于载荷体积限制或自身结构原因不能达到准半球空间指向，而本技术的设计构型就是要满足在半球指向的各个方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种星载高精度指向跟踪机构，其特征在于：包括方位运动机构和俯仰运动机构；所述方位运动机构包括箱体、方位轴电机、方位轴减速器、过渡轴、回转平台和方位轴编码器；所述方位轴电机与方位轴减速器通过方位联轴器连接，且均安装在箱体内，所述过渡轴连接在方位轴减速器的输出轴上，过渡轴的末端连接回转平台；所述方位轴编码器的定子与箱体固接，其转子套装且固接在过渡轴上；所述俯仰运动机构包括双耳支架、俯仰轴电机、俯仰轴减速器、俯仰平台、平台托架、俯仰输出轴和俯仰轴编码器；所述双耳支架包括底板和左、右立板，左、右两个立板相互平行且与底板相垂直；所述底板固接在方位运动机构的回转平台上，所述俯仰轴电机与俯仰轴减速器分别固接在左立板的两个端面上，且俯仰轴减速器位于两个立板之间，俯仰轴电机和俯仰轴减速器通过俯仰联轴器相连接；俯仰轴减速器的输出轴、俯仰输出轴均与平台托架连接，且两输出轴共轴线；俯仰编码器的定子固接在右立板上，其转子套装且固接在俯仰输出轴上；俯仰平台固接在平台托架上。

【技术特征摘要】
1.一种星载高精度指向跟踪机构，其特征在于:包括方位运动机构和俯仰运动机构； 所述方位运动机构包括箱体、方位轴电机、方位轴减速器、过渡轴、回转平台和方位轴编码器；所述方位轴电机与方位轴减速器通过方位联轴器连接，且均安装在箱体内，所述过渡轴连接在方位轴减速器的输出轴上，过渡轴的末端连接回转平台；所述方位轴编码器的定子与箱体固接，其转子套装且固接在过渡轴上； 所述俯仰运动机构包括双耳支架、俯仰轴电机、俯仰轴减速器、俯仰平台、平台托架、俯仰输出轴和俯仰轴编码器；所述双耳支架包括底板和左、右立板，左、右两个立板相互平行且与底板相垂直；所述底板固接在方位运动机构的回转平台上，所述俯仰轴电机与俯仰轴减速器分别固接在左立板的两个端面上，且俯仰轴减速器位于两个立板之间，俯仰轴电机和俯仰轴减速器通过俯仰联轴器相连接；俯仰轴减速器的输出轴、俯仰输出轴均与平台托架连接，且两输出轴共轴线；俯仰编码器的定子固接在右立板上，其转子套装且固接在俯仰输出轴上；俯仰平台固接在平台托架上。2.根据权利要求1所述的星载高精度指向跟踪机构，其特征在于:所述方位运动机构中，过渡轴的末端套装且固接一过渡轴套，回转平台固接在此过渡轴套的末端，过渡轴的末端端面固接一止动端盖。3.根据权利要求2所述的星载高精度指向跟踪机构，其特征在于:所述方位运动机构中，箱体包...

【专利技术属性】
技术研发人员：李博，李振新，刘鹏，高奔，韩佩彤，帅平，
申请(专利权)人：天津航天机电设备研究所，
类型：实用新型
国别省市：