衛(wèi)星微波成像儀高精度低轉(zhuǎn)速氣浮式動(dòng)平衡的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種衛(wèi)星微波成像儀高精度低轉(zhuǎn)速氣浮式動(dòng)平衡機(jī)，它包括機(jī)體，所述的機(jī)體內(nèi)設(shè)有伺服電機(jī)，所述的伺服電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器與伺服減速機(jī)和空氣軸承連接；機(jī)體上設(shè)有與空氣軸承連接的刻度盤(pán)；空氣軸承左側(cè)設(shè)有左傳感器，該左傳感器的一端通過(guò)左頂桿與設(shè)置在空氣軸承上部的上環(huán)形塊連接，該左傳感器的另一端通過(guò)擺架與設(shè)置在隔板上的左簧板連接；空氣軸承右側(cè)橫向設(shè)有右傳感器，該右傳感器的一端通過(guò)右頂桿與設(shè)置在隔板上的右傳感器支架連接，該右傳感器的另一端通過(guò)擺架與設(shè)置在隔板上的右簧板連接；所述的左簧板通過(guò)壓力彈簧與左傳感器支架連接。本實(shí)用新型能防止衛(wèi)星微波成像儀的動(dòng)不平衡對(duì)衛(wèi)星的影響，確保衛(wèi)星和微波成像儀正常工作。
【專(zhuān)利說(shuō)明】衛(wèi)星微波成像儀高精度低轉(zhuǎn)速氣浮式動(dòng)平衡機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及高精度動(dòng)平衡檢測(cè)與控制技術(shù)，具體涉及一種衛(wèi)星微波成像儀高精度低轉(zhuǎn)速氣浮式動(dòng)平衡機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]作為我國(guó)第二代極軌氣象衛(wèi)星主要有效載荷之一，微波成像儀獲取的探測(cè)數(shù)據(jù)可以反演出降雨、云和大氣中水汽含量、土壤濕度、海溫、海冰、雪覆蓋及海面油污等分布情況，為天氣預(yù)報(bào)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等提供資料，對(duì)提高天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性，特別是對(duì)預(yù)報(bào)臺(tái)風(fēng)、暴雨等自然災(zāi)害，減少損失具有重大作用。
[0003]衛(wèi)星微波成像儀是一種固定視角、機(jī)械圓錐掃描、全功率型微波輻射計(jì)，采用了機(jī)械掃描的大孔徑偏置拋物面天線，這種天線可以滿足多頻率、雙極化、窄波束、低旁瓣、低損耗的要求。微波成像儀工作時(shí)，通過(guò)天線的旋轉(zhuǎn)形成圓錐掃描，在特定范圍內(nèi)接收地球表面和大氣的福射信息。微波成像儀天線掃描旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，額定工作轉(zhuǎn)速達(dá)到35.3rpm,旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)部份(轉(zhuǎn)動(dòng)體總成)質(zhì)量達(dá)到53kg，且其在軌展開(kāi)后高度方向尺寸達(dá)2.6m，對(duì)于此類(lèi)大型撓性展開(kāi)式運(yùn)動(dòng)載荷，若對(duì)其轉(zhuǎn)動(dòng)體總成的動(dòng)平衡特性不能有效控制，其殘余動(dòng)不平衡量會(huì)對(duì)衛(wèi)星產(chǎn)生過(guò)大的非期望干擾力矩。特別是針對(duì)這種大型撓性衛(wèi)星而言，過(guò)大的殘余干擾力矩往往會(huì)引起衛(wèi)星的撓性耦合振動(dòng)，嚴(yán)重?cái)_動(dòng)衛(wèi)星姿態(tài)，甚至?xí)绊懶l(wèi)星安全。因此，為保證微波成像儀在軌長(zhǎng)期穩(wěn)定工作，嚴(yán)格控制其殘余動(dòng)不平衡引起的非期望干擾力矩大小，必須對(duì)微波成像儀進(jìn)行高精度的動(dòng)平衡檢測(cè)與控制。
[0004]由于國(guó)內(nèi)對(duì)航天器大型旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)載荷高精度動(dòng)平衡檢測(cè)與控制技術(shù)認(rèn)識(shí)的不足，且國(guó)內(nèi)沒(méi)有空間應(yīng)用的先例，缺少相關(guān)可借鑒的工程研制經(jīng)驗(yàn)，衛(wèi)星微波成像儀研制過(guò)程中存在轉(zhuǎn)動(dòng)體總成動(dòng)平衡控制差，導(dǎo)致其在軌工作對(duì)衛(wèi)星姿態(tài)擾動(dòng)過(guò)大，長(zhǎng)期運(yùn)行會(huì)給衛(wèi)星帶來(lái)安全隱患。
[0005]因此，我們有必要涉及一套產(chǎn)品以防止衛(wèi)星微波成像儀的動(dòng)不平衡特性對(duì)衛(wèi)星的影響。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能防止衛(wèi)星微波成像儀的動(dòng)不平衡量對(duì)衛(wèi)星產(chǎn)生過(guò)大的干擾力矩，使衛(wèi)星正常運(yùn)行。
[0007]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:一種衛(wèi)星微波成像儀高精度低轉(zhuǎn)速氣浮式動(dòng)平衡機(jī)，它包括機(jī)體，所述的機(jī)體內(nèi)設(shè)有伺服電機(jī)，所述的伺服電機(jī)穿過(guò)隔板依次與伺服減速機(jī)和氣浮主軸(空氣軸承)連接；所述的機(jī)體上設(shè)有與氣浮主軸(空氣軸承)連接的刻度盤(pán)；氣浮主軸(空氣軸承)左側(cè)豎向設(shè)有左傳感器，該左傳感器的一端通過(guò)左頂桿與設(shè)置在氣浮主軸(空氣軸承)上部的上環(huán)形塊連接，該左傳感器的另一端通過(guò)擺架與設(shè)置在隔板上的左簧板連接；氣浮主軸(空氣軸承)右側(cè)橫向設(shè)有右傳感器，該右傳感器的一端通過(guò)右頂桿與設(shè)置在隔板上的右傳感器支架連接，該右傳感器的另一端通過(guò)擺架與設(shè)置在隔板上的右簧板連接；所述的左簧板通過(guò)壓力彈簧與設(shè)置在隔板上的左傳感器支架連接。
[0008]按上述方案，所述的左傳感器和右傳感器為高精度壓電晶體式六分量測(cè)力傳感器。
[0009]按上述方案，所述的擺架為矩形結(jié)構(gòu)，擺架的上部與上環(huán)形塊連接，擺架的下部通過(guò)簧板與隔板連接。
[0010]本實(shí)用新型的工作原理:常規(guī)的電機(jī)主軸是用軸承來(lái)支撐主軸的，轉(zhuǎn)速越高，對(duì)軸承精度，潤(rùn)滑等要求越高，使用壽命越短。氣浮主軸(空氣軸承)把主軸在空氣中懸浮起來(lái)，并可以穩(wěn)定地高精度地旋轉(zhuǎn)，主軸、空氣軸承加工工藝精度達(dá)到能完全實(shí)現(xiàn)低轉(zhuǎn)速及高轉(zhuǎn)速運(yùn)行。這種懸浮是軸承腔內(nèi)導(dǎo)入的壓力空氣來(lái)實(shí)現(xiàn)的，泄壓的縫隙極小，保證了轉(zhuǎn)動(dòng)軸的懸浮。
[0011]接通氣源，氣浮主軸(空氣軸承)把主軸在空氣中懸浮起來(lái),伺服電機(jī)帶動(dòng)氣浮主軸(空氣軸承)旋轉(zhuǎn)，氣浮主軸(空氣軸承)旋轉(zhuǎn)將左右兩只傳感器檢測(cè)到的振動(dòng)信號(hào)傳遞給數(shù)字跟蹤帶通濾波器，進(jìn)行計(jì)算并將數(shù)據(jù)顯示出來(lái)，然后通過(guò)顯示的數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)衛(wèi)星微波成像儀進(jìn)行平衡校正配平。
[0012]本實(shí)用新型的有益效果在于:不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且能防止衛(wèi)星微波成像儀的動(dòng)不平衡特性對(duì)衛(wèi)星的影響，確保衛(wèi)星和微波成像儀的正常工作。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的主視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖中:1、機(jī)體，2、刻度盤(pán)，3、空氣軸承，4、擺架，5、伺服減速機(jī)，6、伺服電機(jī)，7-1、左傳感器支架，7-2、右傳感器支架，8、左傳感器，9、右傳感器，10、壓力彈簧，11-1、左簧板，11-2、右簧板，12、隔板，13-1、左頂桿，13-2、右頂桿，14、上環(huán)形塊。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的實(shí)施例。
[0017]參見(jiàn)圖1和圖2，一種衛(wèi)星微波成像儀高精度低轉(zhuǎn)速氣浮式動(dòng)平衡機(jī)，它包括機(jī)體1，所述的機(jī)體I內(nèi)設(shè)有伺服電機(jī)6，所述的伺服電機(jī)6通過(guò)聯(lián)軸器后，依次與伺服減速機(jī)5和空氣軸承3連接；所述的機(jī)體I上設(shè)有與空氣軸承3連接的刻度盤(pán)2 ;空氣軸承3左側(cè)豎向設(shè)有左傳感器8，該左傳感器8的一端通過(guò)左頂桿13-1與設(shè)置在空氣軸承3上部的上環(huán)形塊14連接，該左傳感器8的另一端通過(guò)擺架4與設(shè)置在隔板12上的左簧板11-1連接；空氣軸承3右側(cè)橫向設(shè)有右傳感器9，該右傳感器9的一端通過(guò)右頂桿13-2與設(shè)置在隔板12上的右傳感器支架7-2連接，該右傳感器9的另一端通過(guò)擺架4與設(shè)置在隔板12上的右簧板11-2連接；所述的左簧板11-1通過(guò)壓力彈簧10與設(shè)置在隔板12上的左傳感器支架7-1連接。
[0018]本實(shí)施例中，所述的左傳感器8和右傳感器9為高精度壓電晶體式六分量測(cè)力傳感器。
[0019]本實(shí)施例中，所述的擺架4為矩形結(jié)構(gòu)，擺架4的上部與上環(huán)形塊14連接，擺架4的下部通過(guò)簧板與隔板12連接。[0020]左傳感器和右傳感器將采集到的衛(wèi)星微波成像儀的振動(dòng)信號(hào)傳給數(shù)字跟蹤帶通濾波器，數(shù)字跟蹤帶通濾波器根據(jù)數(shù)據(jù)比較進(jìn)行計(jì)算并將數(shù)據(jù)顯示出來(lái)，然后通過(guò)顯示的數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)衛(wèi)星微波成像儀進(jìn)行平衡校正配平。
[0021]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0022]I)首次攻克了空間大型撓性展開(kāi)式運(yùn)動(dòng)載荷由于撓性多關(guān)節(jié)展開(kāi)機(jī)構(gòu)和復(fù)雜裝配過(guò)程而帶來(lái)的高精度動(dòng)平衡控制難題，創(chuàng)造性地開(kāi)發(fā)形成了完備的先撓性展開(kāi)機(jī)構(gòu)部分靜平衡、后轉(zhuǎn)動(dòng)體總成動(dòng)平衡、最后整機(jī)狀態(tài)動(dòng)平衡的高精度動(dòng)平衡檢測(cè)與控制工藝實(shí)施流程，最終實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星微波成像儀的成功研制，為我國(guó)后續(xù)衛(wèi)星大型剛性、撓性，展開(kāi)式、非展開(kāi)式等多類(lèi)運(yùn)動(dòng)載荷轉(zhuǎn)動(dòng)體總成的研制提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)技術(shù)保障；
[0023]2 )首次研制了高精度低速雙面立式動(dòng)平衡機(jī)研制，創(chuàng)新性地融合設(shè)計(jì)了兩種驅(qū)動(dòng)方式(動(dòng)平衡機(jī)驅(qū)動(dòng)，載荷自驅(qū)動(dòng))下的動(dòng)平衡檢測(cè)模式，特別是載荷自驅(qū)動(dòng)動(dòng)平衡檢測(cè)模式成功解決了傳統(tǒng)動(dòng)平衡機(jī)無(wú)法解決的大型旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)載荷由于復(fù)雜裝配過(guò)程引起的動(dòng)平衡控制難題，在30rpm測(cè)試轉(zhuǎn)速下，靜不平衡量測(cè)量精度實(shí)測(cè)達(dá)到1.5kgmm，偶不平衡量測(cè)量精度實(shí)測(cè)達(dá)到606kgmm2，其精度達(dá)到了國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、國(guó)際先進(jìn)水平；
[0024]3)采用高精度壓電晶體式六分量測(cè)力傳感器，自主研制了旋轉(zhuǎn)儀器擾動(dòng)力(力矩)測(cè)量系統(tǒng)，直接測(cè)量大型旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)載荷工作時(shí)的擾動(dòng)力(力矩)，建立了擾動(dòng)力(力矩)-動(dòng)不平衡量關(guān)系模型，同時(shí)采用光電傳感器檢測(cè)動(dòng)不平衡量相位，實(shí)現(xiàn)了對(duì)大型旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)載荷干擾力矩/動(dòng)不平衡量的高精度測(cè)量，力測(cè)量精度達(dá)到0.01N,力矩標(biāo)定精度達(dá)到0.015Nm,指標(biāo)達(dá)到了國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、國(guó)際先進(jìn)水平；
[0025]4)采用航天器大型旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)載荷整機(jī)動(dòng)平衡特性的三軸氣浮臺(tái)檢測(cè)與標(biāo)定技術(shù)，有效利用三軸氣浮臺(tái)微干擾力矩特性，實(shí)現(xiàn)了大型旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)載荷模擬在軌微重力環(huán)境下的靜不平衡量與偶不平衡量獨(dú)立測(cè)量，確保了高精度動(dòng)平衡配平結(jié)果的正確性和有效性；
[0026]5)創(chuàng)新性地采用多臺(tái)經(jīng)緯儀高精度交會(huì)測(cè)量方法，開(kāi)發(fā)了航天器大型撓性展開(kāi)式運(yùn)動(dòng)載荷高精度形位裝配與控制技術(shù)，建立了展開(kāi)機(jī)構(gòu)的空間數(shù)學(xué)模型，并對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理，保證了被測(cè)采樣點(diǎn)的絕對(duì)位置測(cè)量精度優(yōu)于0.05mm,角度測(cè)量精度優(yōu)于
0.02°，實(shí)現(xiàn)了航天器大型撓性展開(kāi)式運(yùn)動(dòng)載荷展開(kāi)機(jī)構(gòu)的形位高精度測(cè)量與控制；
[0027]6)建立了基于動(dòng)不平衡量的大型旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)載荷干擾力矩計(jì)算方法，采用基于撓性航天器在軌模態(tài)識(shí)別和地面模態(tài)試驗(yàn)結(jié)果的聯(lián)合修正方法，建立了含有大型旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)載荷的撓性航天器高精度動(dòng)力學(xué)模型，建立的模型可應(yīng)用于我國(guó)后續(xù)衛(wèi)星大型旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)載荷動(dòng)平衡控制、高品質(zhì)姿態(tài)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等任務(wù)。
【權(quán)利要求】
1.一種衛(wèi)星微波成像儀高精度低轉(zhuǎn)速氣浮式動(dòng)平衡機(jī)，其特征在于:它包括機(jī)體，所述的機(jī)體內(nèi)設(shè)有伺服電機(jī)，所述的伺服電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器依次與伺服減速機(jī)和空氣軸承連接；所述的機(jī)體上設(shè)有與空氣軸承連接的刻度盤(pán)；空氣軸承左側(cè)豎向設(shè)有左傳感器，該左傳感器的一端通過(guò)左頂桿與設(shè)置在空氣軸承上部的上環(huán)形塊連接，該左傳感器的另一端通過(guò)擺架與設(shè)置在隔板上的左簧板連接；空氣軸承右側(cè)橫向設(shè)有右傳感器，該右傳感器的一端通過(guò)右頂桿與設(shè)置在隔板上的右傳感器支架連接，該右傳感器的另一端通過(guò)擺架與設(shè)置在隔板上的右簧板連接；所述的左簧板通過(guò)壓力彈簧與設(shè)置在隔板上的左傳感器支架連接。
2.如權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星微波成像儀高精度低轉(zhuǎn)速氣浮式動(dòng)平衡機(jī)，其特征在于:所述的左傳感器和右傳感器為壓電晶體式六分量測(cè)力傳感器。
3.如權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星微波成像儀高精度低轉(zhuǎn)速氣浮式動(dòng)平衡機(jī)，其特征在于:所述的擺架為矩形結(jié)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】G01M1/22GK203616054SQ201320841575
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2013年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月19日
【發(fā)明者】余林東, 袁學(xué)勤 申請(qǐng)人:孝感市寶龍電子有限公司