本發(fā)明涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)在線動平衡裝置及方法。

背景技術(shù)：

星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)是衛(wèi)星的重要部件之一，搭載在衛(wèi)星上的星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)，稱之為星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)。星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)在軌工作時(shí)需要快速而準(zhǔn)確攝像目標(biāo)，進(jìn)行攝像，這對整個(gè)衛(wèi)星及相機(jī)轉(zhuǎn)子的平衡和穩(wěn)定提出了很高的要求。星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)在設(shè)計(jì)裝配過程中的質(zhì)量偏心會使其在軌工作的過程中會使衛(wèi)星及相機(jī)產(chǎn)生偏心振動，即使是非常微弱的振動也會嚴(yán)重威脅著相機(jī)攝像的對準(zhǔn)精度，同時(shí)也對整個(gè)衛(wèi)星的姿態(tài)穩(wěn)定和壽命帶來了極為不利的影響，因此必須采用自動平衡技術(shù)來盡量消除不平衡質(zhì)量的影響。

然而，利用自動平衡技術(shù)來消除不平衡質(zhì)量，必須先檢測出這種相機(jī)的自身的不平衡質(zhì)量。但是，現(xiàn)有的技術(shù)對轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速區(qū)間有很大的限制，對于星載相機(jī)這種超低速運(yùn)動的轉(zhuǎn)子，其不平衡量的幅值的頻率都很低，檢測效果非常差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例期望提供一種星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)在線平衡裝置及方法，至少部分解決上述問題。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明實(shí)施例提供一種星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)在線平衡裝置，包括：

檢測子系統(tǒng)，包括：振動傳感器及轉(zhuǎn)速傳感器，其中，所述振動傳感器安裝在星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)的定子上，或安裝在軸承與所述定子連接的外周上；所述振動傳感器，用于檢測所述星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)在旋轉(zhuǎn)偏心導(dǎo)致的振動，以獲得振動信號；所述轉(zhuǎn)速傳感器，用于檢測所述星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)的相機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速狀況，以獲得轉(zhuǎn)動信號；

測量子系統(tǒng)，與所述檢測子系統(tǒng)相連，用于接收所述振動信號及所述轉(zhuǎn)動信號，基于所述轉(zhuǎn)動信號對所述振動信號進(jìn)行干擾過濾，獲得過濾后的振動信號；

控制子系統(tǒng)，與所述測量子系統(tǒng)相連，用于接收所述過濾后的振動信號，基于所述振動信號及平衡策略，生成控制指令；

平衡裝置，與所述控制子系統(tǒng)相連，包括：一個(gè)或多個(gè)平衡頭；所述平衡裝置，用于接收并解碼所述控制指令，基于解碼后的所述控制指令，調(diào)整所述平衡頭相對于所述星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)的角度。

基于上述方案，所述系統(tǒng)，包括：無線發(fā)射電路及無線接收電路；

所述無線發(fā)射電路，用于將所述控制指令轉(zhuǎn)換為無線信號，向所述平衡裝置發(fā)射所述無線信號；

所述無線接收電路，用于接收所述無線信號，從所述無線信號中提取所述控制指令。

基于上述方案，所述振動傳感器pvdf壓電薄膜傳感器，且包括三個(gè)；以等角度分布在所述定子上或與定子連接的軸承的外周上；

所述轉(zhuǎn)速傳感器為光電轉(zhuǎn)速傳感器；

所述光電轉(zhuǎn)速傳感器包括：第一部分和第二部分；

所述第一部分安裝在所述相機(jī)轉(zhuǎn)子上；

所述第二部分安裝搭載所述星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)的衛(wèi)星平臺上；

所述第二部分，用于發(fā)射預(yù)定波長的第一光線，并檢測所述第一部分反射所述第一光線形成的第二光線，基于所述第二光線的返回參數(shù)，確定所述星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)的轉(zhuǎn)動信號。

基于上述方案，所述測量子系統(tǒng)，具體用于根據(jù)所述轉(zhuǎn)動信號確定所述相機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動頻率，從所述振動信號中提取與所述轉(zhuǎn)動頻率一致的振分量作為所述過濾后的振動信號。

基于上述方案，所述平衡裝置包括：與所述相機(jī)轉(zhuǎn)子固定的n個(gè)平衡端面及n個(gè)平衡頭，其中，每一個(gè)所述平衡頭包括：兩個(gè)平衡塊，所述n為不小于1的整數(shù)；

所述平衡裝置，用于解碼后的所述控制指令，調(diào)整單個(gè)所述平衡塊所述平衡面上的位置，和/或，調(diào)整同一個(gè)平衡端面上兩個(gè)平衡塊之前的相對角度。

本發(fā)明實(shí)施例第二方面提供一種星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)在線動平衡方法，包括：

利用振動傳感器，檢測所述星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)在旋轉(zhuǎn)偏心導(dǎo)致的振動，以獲得振動信號；其中，所述振動傳感器安裝在星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)的定子上，或安裝在軸承與所述定子連接的外周上；

利用轉(zhuǎn)速傳感器檢測所述星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)的相機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速狀況，以獲得轉(zhuǎn)動信號；

基于所述轉(zhuǎn)動信號對所述振動信號進(jìn)行干擾過濾，獲得過濾后的振動信號；

基于所述振動信號及平衡策略，生成控制指令；

基于所述控制指令，調(diào)整一個(gè)或多個(gè)平衡頭相對于所述星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)的角度。

基于上述方案，所述方法還包括：

無線信號發(fā)射電路將所述控制指令轉(zhuǎn)換為無線信號，向平衡裝置發(fā)射所述無線信號；

平衡裝置的無線接收電路接收所述無線信號，從所述無線信號中提取所述控制指令，其中，所述平衡裝置包括所述平衡頭。

基于上述方案，所述振動傳感器為pvdf壓電薄膜傳感器，且包括三個(gè)；以等角度分布在所述定子上或與定子連接的軸承的外周上；

所述轉(zhuǎn)速傳感器為光電轉(zhuǎn)速傳感器；

所述光電轉(zhuǎn)速傳感器包括：第一部分和第二部分；

所述第一部分安裝在所述相機(jī)轉(zhuǎn)子上；

所述第二部分安裝搭載所述星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)的衛(wèi)星平臺上；

所述第二部分，用于發(fā)射預(yù)定波長的第一光線；

所述第一部分，用于反射所述第一光線；

所述利用轉(zhuǎn)速傳感器檢測所述星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)的相機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速狀況，以獲得轉(zhuǎn)動信號，包括：

利用所述第二部分發(fā)射預(yù)定波長的第一光線；

檢測所述第一部分反射所述第一光線形成的第二光線；

基于所述第二光線的返回參數(shù)，確定所述星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)的轉(zhuǎn)動信號。

基于上述方案，所述基于所述轉(zhuǎn)動信號對所述振動信號進(jìn)行干擾過濾，獲得過濾后的振動信號，包括：

根據(jù)所述轉(zhuǎn)動信號確定所述相機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動頻率，從所述振動信號中提取與所述轉(zhuǎn)動頻率一致的振分量作為所述過濾后的振動信號。

基于上述方案，每一個(gè)所述平衡頭包括：兩個(gè)平衡塊；

所述基于調(diào)整一個(gè)或多個(gè)平衡頭相對于所述星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)的角度，包括：

調(diào)整單個(gè)所述平衡塊所述平衡面上的位置，和/或，調(diào)整同一個(gè)平衡端面上兩個(gè)平衡塊之前的相對角度。

本發(fā)明實(shí)施例提供的星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)在線動平衡裝置及方法，在檢測選擇相機(jī)因?yàn)橘|(zhì)量偏心等導(dǎo)致的振動時(shí)，采用位于定子上或軸承外周的高靈敏度的振動傳感器，這種振動傳感器可以檢測低頻率的低幅度的振動信號，從而方便后續(xù)控制指令的生成。在本實(shí)施例中為了精確獲得振動信號，還會通過檢測轉(zhuǎn)動信號，基于轉(zhuǎn)動信號進(jìn)行振動信號的干擾濾波，從而獲得濾波后僅由于星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)自身的不平衡狀態(tài)導(dǎo)致的振動信號，從而確保星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)的動平衡的精確校準(zhǔn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的第一種星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)在線動平衡裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種振動傳感器的安裝示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的振動傳感器及轉(zhuǎn)動傳感器的安裝結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)在線動平衡方法的流程示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的第二種星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)在線動平衡裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的第三種星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)在線動平衡裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種平衡塊的調(diào)整示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合說明書附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)闡述。

如圖1所示，本實(shí)施例提供一種星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)在線動平衡裝置，包括：

檢測子系統(tǒng)110，包括：振動傳感器111及轉(zhuǎn)速傳感器112，其中，所述振動傳感器111安裝在星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)的定子上，或安裝在軸承與所述定子連接的外周上；所述振動傳感器111，用于檢測所述星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)在旋轉(zhuǎn)偏心導(dǎo)致的振動，以獲得振動信號；所述轉(zhuǎn)速傳感器112，用于檢測所述星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)的相機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速狀況，以獲得轉(zhuǎn)動信號；

測量子系統(tǒng)120，與所述檢測子系統(tǒng)110相連，用于接收所述振動信號及所述轉(zhuǎn)動信號，基于所述轉(zhuǎn)動信號對所述振動信號進(jìn)行干擾過濾，獲得過濾后的振動信號；

控制子系統(tǒng)130，與所述測量子系統(tǒng)120相連，用于接收所述過濾后的振動信號，基于所述振動信號及平衡策略，生成控制指令；

平衡裝置140，與所述控制子系統(tǒng)130相連，包括：一個(gè)或多個(gè)平衡頭；所述平衡裝置140，用于接收并解碼所述控制指令，基于解碼后的所述控制指令，調(diào)整所述平衡頭相對于所述星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)的角度。

在本實(shí)施例中所述系統(tǒng)包括：多個(gè)相互連接的子系統(tǒng)，這些子系統(tǒng)可包括一臺或多臺電子設(shè)備，可以執(zhí)行對應(yīng)的功能。

在本實(shí)施例中所述檢測子系統(tǒng)110至少包括：振動傳感器111及轉(zhuǎn)速傳感器112。

所述振動傳感器111可為壓電薄膜傳感器；所述壓電薄膜傳感器為：能夠檢測振動的薄膜，薄膜會在感應(yīng)到振動時(shí)運(yùn)動，從而改變所述振動傳感器111內(nèi)部產(chǎn)生的電信號，從而產(chǎn)生出與是否有振動或振動強(qiáng)度相適配的傳感器。在本實(shí)施例中所述振動傳感器111設(shè)置在定子上，若相機(jī)轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動的過程中出現(xiàn)了偏心現(xiàn)象，就可能會與定子發(fā)生碰撞，而這種碰撞顯然會導(dǎo)致原本應(yīng)該固定不動的定子產(chǎn)生振動或感應(yīng)到振動沖量。

在一些實(shí)施例中為了減少定子和轉(zhuǎn)子之間相對摩擦，會引入軸承；通常所述軸承包括：內(nèi)圈、外圈及位于內(nèi)圈和外圈之間的滾珠；所述相機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸通常安裝在所述內(nèi)圈內(nèi)，內(nèi)圈一般情況下會隨著轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動；所述外圈與定子固定。故在本實(shí)施例中所述振動傳感器111還可以安裝在所述外圈的圓周上。

這樣就可以通過可以檢測輕微且頻率較低的振動的振動傳感器111，來檢測所述星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)的偏心振動。

所述轉(zhuǎn)速傳感器111，可為各種檢測星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)的相機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動狀況的信息，例如，可為設(shè)置在所述轉(zhuǎn)軸上的陀螺儀等各種傳感設(shè)備。

在本實(shí)施例中所述檢測子系統(tǒng)，通過可檢測輕微振動和低頻率的振動的振動傳感器111的選擇，可以采用簡單的結(jié)構(gòu)精確的檢測出星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)的振動。

測量子系統(tǒng)120的輸入端與所述檢測子系統(tǒng)的輸出端連接，在一些實(shí)施例中所述測量子系統(tǒng)120的輸入端，可以直接與所述振動傳感器111及轉(zhuǎn)速傳感器112直接連接，直接從所述振動傳感器111及轉(zhuǎn)速傳感器112采集數(shù)據(jù)，在另一些實(shí)施例中所述檢測子系統(tǒng)110還可包括：檢測控制器，檢測控制器的輸入端與所述振動傳感器111及轉(zhuǎn)速傳感器112相連，輸出端與所述測量子系統(tǒng)120的輸入端相連。所述測量控制器在匯總所述振動信號及轉(zhuǎn)動信號之后，轉(zhuǎn)發(fā)給所述測量子系統(tǒng)120。

所述測量子系統(tǒng)120可包括：一臺或多臺計(jì)算器，可以用于信息處理。具體如，所述測量子系統(tǒng)120，可包括：振動信號處理通道及轉(zhuǎn)動信號處理通道、模數(shù)轉(zhuǎn)換器等部分組成。振動信號處理通道，前端與振動傳感器111連接，包括程控前置放大電路、程控積分電路、濾波放大電路組成；所述程控前置放大電路，用于檢測的振動信號的放大；所述程控積分電路，用于對離散的振動信號進(jìn)行積分處理。所述濾波放大電路，用于對振動信號進(jìn)行濾波及放大處理。

所述轉(zhuǎn)動信號處理通道，前端與轉(zhuǎn)動傳感器連接，包括；所述程控前置放大電路，用于檢測的轉(zhuǎn)動信號的放大；所述程控積分電路，用于對離散的轉(zhuǎn)動信號進(jìn)行積分處理。所述濾波放大電路，用于對轉(zhuǎn)動信號進(jìn)行濾波及放大處理。

所述控制子系統(tǒng)130可包括：處理器及不平衡質(zhì)量計(jì)算部分等組成；

微處理器分別與振動信號處理通道及轉(zhuǎn)動信號處理通道連接，用于接收處理后的振動信號和轉(zhuǎn)動信號，可對低頻的振動信號進(jìn)行再次的加強(qiáng)處理。

所述不平衡質(zhì)量計(jì)算部分，可以用于對處理器提供的振動信號及轉(zhuǎn)動信號，計(jì)算出不平衡質(zhì)量，基于不平衡質(zhì)量生成使得星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)的旋轉(zhuǎn)趨于平衡的控制指令。

本實(shí)施平衡裝置可為直接與所述星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)連接的結(jié)構(gòu)，用于基于所述控制指令，通過自身的平衡頭相對于所述星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)的位置參數(shù)的調(diào)整，維持所述星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)的在線動平衡。

可選地，所述系統(tǒng)，包括：無線發(fā)射電路及無線接收電路；

所述無線發(fā)射電路，用于將所述控制指令轉(zhuǎn)換為無線信號，向所述平衡裝置發(fā)射所述無線信號；

所述無線接收電路，用于接收所述無線信號，從所述無線信號中提取所述控制指令。

在本實(shí)施例中所述無線發(fā)射電路和無線接收電路，可為能夠互相進(jìn)行無線通信的通信設(shè)備，所述無線發(fā)射電路可為紅外發(fā)射器，所述無線接收電路可為紅外接收器，紅外發(fā)射器與紅外接收器之間，通過紅外信號的傳輸，可以實(shí)現(xiàn)控制指令的傳輸。

在一些實(shí)施例中所述無線信號可為wifi信號或藍(lán)牙信號等其他無線信號，對應(yīng)的無線接收電路及無線發(fā)射電路，可為發(fā)射對應(yīng)或接收對應(yīng)無線信號的通信設(shè)備。

可選地，如圖2所示，所述振動傳感器111為pvdf壓電薄膜傳感器，且包括三個(gè)；以等角度分布在所述定子上或與定子連接的軸承的外周上；

所述轉(zhuǎn)速傳感器112為光電轉(zhuǎn)速傳感器；

如圖3所示，所述光電轉(zhuǎn)速傳感器包括：第一部分1121和第二部分1122；

所述第一部分1121安裝在所述相機(jī)轉(zhuǎn)子上；

所述第二部分1122安裝搭載所述星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)的衛(wèi)星平臺上；

所述第二部分1122，用于發(fā)射預(yù)定波長的第一光線，并檢測所述第一部分1121反射所述第一光線形成的第二光線，基于所述第二光線的返回參數(shù)，確定所述星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)的轉(zhuǎn)動信號。

在本實(shí)施例中所述第一部分1121的材質(zhì)與星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)上的其他部分的材質(zhì)是不同的，第一部分1121對所述預(yù)定波長的光線的反射率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他部分的反射率，這樣的話，相機(jī)轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周，則僅第二部分僅在一個(gè)時(shí)段可以檢測到預(yù)定強(qiáng)度以上的反射光(即所述第二光線)，從而根據(jù)檢測到所述第二光線的頻次，確定出所述星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)的轉(zhuǎn)動速度。

在圖3中還顯示有兩個(gè)平衡頭，分別是平衡頭1和平衡頭2，平衡頭1和平衡頭2分別位于不同的平衡端面上，與所述相機(jī)轉(zhuǎn)子201一同位于轉(zhuǎn)軸200的外圍，能夠隨安裝在衛(wèi)星主體100上的轉(zhuǎn)軸200的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動。在圖3中還顯示了導(dǎo)致相機(jī)轉(zhuǎn)子201的不平衡質(zhì)量p。

可選地，所述測量子系統(tǒng)120，具體用于根據(jù)所述轉(zhuǎn)動信號確定所述相機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動頻率，從所述振動信號中提取與所述轉(zhuǎn)動頻率一致的振分量作為所述過濾后的振動信號。

相機(jī)轉(zhuǎn)子對定子或軸承的撞擊是發(fā)生在轉(zhuǎn)動過程中，通常振動的周期性與所述星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)的旋轉(zhuǎn)的周期性一致，在本實(shí)施例中為了過濾掉衛(wèi)星自身的等其他振動的干擾信號，在本實(shí)施例中會提取出轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動頻率，通過頻率濾波等處理，選擇出與轉(zhuǎn)動頻率同頻的振動信號，作為形成控制指令的振動信號，從而實(shí)現(xiàn)對振動信號的精確確定。

可選地，所述平衡裝置140包括：與所述相機(jī)轉(zhuǎn)子固定的n個(gè)平衡端面及n個(gè)平衡頭，其中，每一個(gè)所述平衡頭包括：兩個(gè)平衡塊；

所述平衡裝置140，用于解碼后的所述控制指令，調(diào)整單個(gè)所述平衡塊所述平衡面上的位置，和/或，調(diào)整同一個(gè)平衡端面上兩個(gè)平衡塊之前的相對角度。

所述平衡端面可為圍繞在所述相機(jī)轉(zhuǎn)子的外周的平面，在本實(shí)施例中所述平衡裝置包括一個(gè)或多個(gè)平衡端面。在本實(shí)施例中一個(gè)端面上設(shè)置一個(gè)平衡頭，一個(gè)所述平衡頭可包括兩個(gè)平衡塊。所述平衡塊在平衡端面上相對于星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)的位置會決定其對星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)的不平衡質(zhì)量的克服的影響。

在本實(shí)施例中平衡裝置，會根據(jù)控制指令，調(diào)整一個(gè)或多個(gè)平衡頭在平衡端面上的位置，或調(diào)整一個(gè)或多個(gè)平衡頭內(nèi)的部分或全部的平衡塊的位置或相對位置，來實(shí)現(xiàn)不平衡質(zhì)量的抵消，以使得所述星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)的平衡。

在一些實(shí)施例中，所述控制子系統(tǒng)130，采用如下方式生成所述控制指令：

保持平衡頭相對于星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)的當(dāng)前位置，測量星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)在線運(yùn)動的運(yùn)動狀態(tài)，以獲得第一振動信號；

基于所述第一振動信號，計(jì)算第一振動量；

以第一角度，調(diào)整所述平衡頭中每一個(gè)平衡塊相對于所述星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)的相對角度，

在調(diào)整后重新測量所述星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)在線運(yùn)動的運(yùn)動狀態(tài)，測量第二振動信號；

基于所述第二振動信號，計(jì)算第二振動量；

基于所述第一振動量、所述第二振動量及所述第一角度，計(jì)算固定量；

以第二角度調(diào)整所述平衡頭中一個(gè)所述平衡塊相對于所述星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)的相對角度，并以第三角度調(diào)整所述平衡頭中另一個(gè)所述平衡塊相對于所述星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)的相對角度；其中，所述第一角度和第二角度互為相反數(shù)，所述第三角度和所述第一角度之和為180度；

調(diào)整后重新測量所述星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)在線運(yùn)動的運(yùn)動狀態(tài)，測量第三振動信號；

基于所述第三振動信號，計(jì)算第三振動量；

基于所述第二振動量、所述第三振動量及所述固定量，計(jì)算所述平衡頭兩個(gè)所述平衡塊之間夾角對應(yīng)的正切值；

基于所述第一角度及所述第一振動量及所述正切值，計(jì)算出所述平衡頭相對于所述星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)的角度調(diào)整參數(shù)。

所述角度調(diào)整參數(shù)，可為所述控制指令的一部分。這里的角度調(diào)整參數(shù)，可包括：一個(gè)所述平衡頭中兩個(gè)平衡塊之間相對角度的調(diào)整量、和/或，每一個(gè)平衡塊的角度調(diào)整量、平衡塊的平均調(diào)整角度等各種參數(shù)。

在一些實(shí)施例中，所述控制子系統(tǒng)，還用于基于所述角度調(diào)整參數(shù)，調(diào)整所述平衡塊相對于所述星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)的相對角度；

判斷調(diào)整后所述星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)的運(yùn)動狀態(tài)是否滿足平衡要求條件；

當(dāng)調(diào)整后的所述星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)的運(yùn)動狀態(tài)不滿足所述平衡要求條件時(shí)，重新測量第一振動信息，并基于第一振動信息重新計(jì)算第一振動量及所述平衡頭兩個(gè)所述平衡塊之間夾角對應(yīng)的正切值；基于所述第一角度及重新計(jì)算的第一振動量及重新計(jì)算的所述正切值，重新計(jì)算出所述平衡頭相對于所述星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)的角度調(diào)整參數(shù)。

進(jìn)一步地，所述控制子系統(tǒng)，還用于當(dāng)調(diào)整后的所述星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)的運(yùn)動狀態(tài)滿足所述平衡要求條件時(shí)，判斷所述星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)的運(yùn)動平衡是否達(dá)到預(yù)定平衡精度；當(dāng)所述星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)的運(yùn)動平衡未達(dá)到預(yù)定平衡精度時(shí)，重新測量第一振動信息，并基于第一振動信息重新計(jì)算第一振動量及所述平衡頭兩個(gè)所述平衡塊之間夾角對應(yīng)的正切值；基于所述第一角度及重新計(jì)算的第一振動量及重新計(jì)算的所述正切值，重新計(jì)算出所述平衡頭相對于所述星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)的角度調(diào)整參數(shù)。

例如，利用如下公式計(jì)算所述第一振動量、第二振動量或第三振動量；

其中，xs為第s振動信號提供的振動幅值構(gòu)成的幅值向量；所述a為平衡校正平面對測試獲得振動信號的影響系數(shù)矩陣；所述m為所述平衡塊的質(zhì)量；所述f1^s為第s振動參量中的一個(gè)；所述為所述第s振動參量的另一個(gè)；其中，所述s的取值為0，1或2，當(dāng)所述s的取值為0時(shí)，f1^s和為所述第一振動量；當(dāng)所述s的取值為1時(shí)，f1^s和為所述第二振動量；當(dāng)所述s的取值為2時(shí)，f1^s和為所述第三振動量。

在一些實(shí)施例中，所述控制子系統(tǒng)可用于采用如下公式計(jì)算固定量t1及t2

其中，f1⁰和為所述第一振動量；f1¹和為所述第二振動量；γ為所述第一角度。

此外，所述控制子系統(tǒng)，還可用于利用如下公式計(jì)算所述正切值z1及z2；

其中，所述f1⁰和為所述第一振動量；所述f1²和為所述第三振動量；

所述φ11為第一平衡頭中第一平衡塊相對于所述星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)的當(dāng)前角度；

所述φ12為第一平衡頭中第二平衡塊相對于所述星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)的當(dāng)前角度；

所述φ21為第二平衡頭中第一平衡塊相對于所述星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)的當(dāng)前角度；

所述φ22為第二平衡頭中第二平衡塊相對于所述星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)的當(dāng)前角度。

可選地，所述控制子系統(tǒng)，還可利用如下公式計(jì)算所述角度調(diào)整參數(shù)δ11、δ12、δ21及δ22；

其中，z1及z2為正切值；t1及t2為所述固定量；γ為所述第一角度；

所述f1⁰和為所述第一振動量；

所述δ11為第一平衡頭中第一平衡塊相對于所述星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)的角度調(diào)整量；

所述δ12為第一平衡頭中第二平衡塊相對于所述星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)的角度調(diào)整量；

所述δ21為第二平衡頭中第一平衡塊相對于所述星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)的角度調(diào)整量；

所述δ22為第二平衡頭中第二平衡塊相對于所述星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)的角度調(diào)整量。

在基于調(diào)整參數(shù)調(diào)整之后，重新計(jì)算正切值時(shí)，可以采用如下公式計(jì)算：

這里等式左邊的z1‘及z2’為重新計(jì)算得到的正切量；而等式右邊的z1，z2則是重新計(jì)算之前的正切量。

在進(jìn)行重新的反復(fù)調(diào)整時(shí)，可以利用上述公式迭代計(jì)算出正切量，相對于反復(fù)測量第二振動量、第三振動量來計(jì)算正切量，大大的簡化了計(jì)算量，加速了角度調(diào)整參數(shù)的確定速率。

如圖4所示，本實(shí)施例提供一種星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)在線動平衡方法，包括：

步驟s110：利用振動傳感器，檢測所述星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)在旋轉(zhuǎn)偏心導(dǎo)致的振動，以獲得振動信號；其中，所述振動傳感器安裝在星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)的定子上，或安裝在軸承與所述定子連接的外周上；

步驟s120：利用轉(zhuǎn)速傳感器檢測所述星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)的相機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速狀況，以獲得轉(zhuǎn)動信號；

步驟s130：基于所述轉(zhuǎn)動信號對所述振動信號進(jìn)行干擾過濾，獲得過濾后的振動信號；

步驟s140：基于所述振動信號及平衡策略，生成控制指令；

步驟s150：基于所述控制指令，調(diào)整一個(gè)或多個(gè)平衡頭相對于所述星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)的角度。

本實(shí)施例提供的方法，可為應(yīng)用于星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)在線動平衡裝置的方法。

所述步驟s110及步驟s120可由前述的檢測子系統(tǒng)110執(zhí)行。所述步驟s130可以由所述測量子系統(tǒng)120執(zhí)行，所述步驟s140可以由所述控制子系統(tǒng)130執(zhí)行。所述步驟s150可以由所述平衡裝置140執(zhí)行。

可選地，所述方法還包括：

無線信號發(fā)射電路將所述控制指令轉(zhuǎn)換為無線信號，向平衡裝置發(fā)射所述無線信號；

平衡裝置的無線接收電路接收所述無線信號，從所述無線信號中提取所述控制指令，其中，所述平衡裝置包括所述平衡頭。

在本實(shí)施例中平衡裝置和控制子系統(tǒng)之間，通過無線信號發(fā)射電路及無線接收電路進(jìn)行無線通信，相對于采用有線通信，可以減少因?yàn)樾枰峁┑淖呔€通道導(dǎo)致的衛(wèi)星設(shè)計(jì)難度大的問題，簡化了衛(wèi)星的設(shè)計(jì)。

可選地，所述振動傳感器為pvdf壓電薄膜傳感器，且包括三個(gè)；以等角度分布在所述定子上或與定子連接的軸承的外周上；

所述轉(zhuǎn)速傳感器為光電轉(zhuǎn)速傳感器；

所述光電轉(zhuǎn)速傳感器包括：第一部分和第二部分；

所述第一部分安裝在所述相機(jī)轉(zhuǎn)子上；

所述第二部分安裝搭載所述星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)的衛(wèi)星平臺上；

所述第二部分，用于發(fā)射預(yù)定波長的第一光線；

所述第一部分，用于反射所述第一光線；

所述步驟s120可包括：

利用所述第二部分發(fā)射預(yù)定波長的第一光線；

檢測所述第一部分反射所述第一光線形成的第二光線；

基于所述第二光線的返回參數(shù)，確定所述星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)的轉(zhuǎn)動信號。

這里的第一光線和第二光線可為預(yù)定波長的波。

可選地，所述步驟s130可包括：

根據(jù)所述轉(zhuǎn)動信號確定所述相機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動頻率，從所述振動信號中提取與所述轉(zhuǎn)動頻率一致的振分量作為所述過濾后的振動信號。

可選地，每一個(gè)所述平衡頭包括：兩個(gè)平衡塊；

所述步驟s150可包括：

調(diào)整單個(gè)所述平衡塊所述平衡面上的位置，和/或，調(diào)整同一個(gè)平衡端面上兩個(gè)平衡塊之前的相對角度。

以下結(jié)合上述任意一個(gè)實(shí)施例提供一個(gè)具體示例：

示例一：

如圖5所示，本示例提供的星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)在線動平衡裝置包括：傳感器、測量子系統(tǒng)、控制子系統(tǒng)、紅外發(fā)射電路、紅外接收處理電路、平衡裝置等部分。

所述傳感器可包括：檢測振動信號的振動傳感器及轉(zhuǎn)速傳感器。

傳感器安裝在相機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的轉(zhuǎn)軸子系統(tǒng)內(nèi)，傳感器信號輸出端與測量子系統(tǒng)輸入端相連，測量子系統(tǒng)輸出端與控制子系統(tǒng)輸入端相連，控制子系統(tǒng)輸出端與紅外發(fā)射電路輸入端的相連，紅外發(fā)射電路通過紅外信號輸出信號，并由紅外接收處理電路輸入端接收，紅外接收處理電路輸出端與平衡裝置相連，平衡裝置安裝在相機(jī)轉(zhuǎn)子的平衡端面上。

傳感器檢測相機(jī)轉(zhuǎn)子的不平衡質(zhì)量引發(fā)的振動信號和轉(zhuǎn)動信號，這些信號通過測量子系統(tǒng)進(jìn)行電荷放大和信號處理，得到與相機(jī)轉(zhuǎn)子頻率相同的振動信號，然后進(jìn)入控制子系統(tǒng)。

控制子系統(tǒng)根據(jù)提取到的與轉(zhuǎn)動信號同頻的振動信號分量的信息，依據(jù)平衡策略得到驅(qū)動平衡裝置中校正不平衡質(zhì)量的控制指令。

控制指令在紅外發(fā)射電路進(jìn)行編碼后，通過紅外信號傳輸發(fā)送至安裝在相機(jī)轉(zhuǎn)子平衡端面上的平衡裝置。平衡裝置接受到控制指令后，經(jīng)過解碼、環(huán)分電路的換分處理、功率放大等過程，由電機(jī)驅(qū)動相應(yīng)校正質(zhì)量轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生與相機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡質(zhì)量的質(zhì)量相等、方向相反的校正質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)相機(jī)轉(zhuǎn)子的自動平衡。

示例二：

本示例基于示例一提供另一種星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)在線平衡裝置，包括：

所述星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)的轉(zhuǎn)軸子系統(tǒng)如圖3所示，包括衛(wèi)星主體100，星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)轉(zhuǎn)子201，轉(zhuǎn)軸200，安裝在星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)左右端面上的平衡頭1、平衡頭2，相機(jī)轉(zhuǎn)子201的不平衡質(zhì)量p，振動傳感器111，轉(zhuǎn)速傳感器112構(gòu)成。

所述振動傳感器111的類型采用pvdf振動傳感器，共三個(gè)，用來測量轉(zhuǎn)子的徑向振動加速度。該振動傳感器的具體安裝方式如圖3所示，三個(gè)振動傳感器111安裝在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸的軸承外圓周的任意位置，安裝時(shí)需要保證每個(gè)振動傳感器111的中心法線通過待測相機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸200的軸心線，振動傳感器111對稱分布，每兩個(gè)振動傳感器111之間相互角間距約為120度。

所述轉(zhuǎn)速傳感器112的類型采用光電轉(zhuǎn)速傳感器。其安裝方法為，在相機(jī)轉(zhuǎn)子外表面上做上標(biāo)記，使其部分反光。將光電轉(zhuǎn)速傳感器安裝在衛(wèi)星本體上與標(biāo)記面對應(yīng)的位置。

示例三：

如圖5所示提供一種星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)在線平衡裝置，所述測量子系統(tǒng)具體實(shí)現(xiàn)可如圖6所示，主要包含振動信號處理通道及轉(zhuǎn)動信號處理通道、模數(shù)(a/d)轉(zhuǎn)換器、微處理器、不平衡質(zhì)量計(jì)算等組成部分。所述a/d轉(zhuǎn)換電路包含兩片型號為adc0801的芯片。

振動傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器從主軸系統(tǒng)檢測到振動信號后分別進(jìn)入各自的模擬信號處理通道進(jìn)行處理。其中，振動信號處理通道由程控前置放大電路、程控積分電路、濾波放大電路組成。

轉(zhuǎn)動信號處理通道由前置放大電路、程控積分電路、整形放大電路等組成。

振動信號處理通道和轉(zhuǎn)動信號處理通道的信號輸出端與a/d轉(zhuǎn)換器相連，a/d轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后，其輸出端與微處理器輸入端相連。

微處理器的信號輸出端與不平衡質(zhì)量計(jì)算電路輸入端相連，計(jì)算得到的不平衡質(zhì)量的幅值相位信息輸入到控制子系統(tǒng)中。

微處理器與轉(zhuǎn)速處理通道有相互連接，增強(qiáng)低頻振動信號的處理能力。

所述紅外發(fā)射電路包含一個(gè)外設(shè)連接總線(pci)采集卡pcl818hg，和一個(gè)vd5026編碼器。編碼信號可選用38khz的方波作為載波，經(jīng)過編碼的信號進(jìn)行率放大處理后，由至少一個(gè)紅外發(fā)射管發(fā)射出。

優(yōu)選的，采用三個(gè)紅外發(fā)射管，型號為ph302。所述接收處理電路包含一個(gè)cx20106芯片和一個(gè)型號為vd5027的解碼器。

具體地，對于安裝在星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)左右端面上的平衡頭1就平衡頭2，每個(gè)平衡頭包含兩個(gè)平衡塊，平衡塊按極坐標(biāo)方式運(yùn)動，以其中一個(gè)平衡頭為例，平衡頭上的兩個(gè)平衡塊的工作原理及具體運(yùn)動方式如圖7所示。

每個(gè)平衡頭包含兩個(gè)平衡塊，平衡塊按極坐標(biāo)方式運(yùn)動，平衡塊可以在距離轉(zhuǎn)軸半徑為r的面上，角度位置分別為θ1和θ2，對星載旋轉(zhuǎn)相機(jī)進(jìn)行平衡時(shí)，平衡塊可以各自按照所給定的控制指令繞轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)給定的角度。每個(gè)平衡頭上的平衡塊的轉(zhuǎn)動采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動。通過改變兩個(gè)平衡塊的角度平均值α可以控制平衡塊產(chǎn)生總不平衡質(zhì)量的方向，另一方面，改變兩個(gè)平衡塊的角度差值β可以控制平衡塊產(chǎn)生總不平衡質(zhì)量的大小。

在本申請所提供的幾個(gè)實(shí)施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的設(shè)備和方法，可以通過其它的方式實(shí)現(xiàn)。以上所描述的設(shè)備實(shí)施例僅僅是示意性的，例如，所述單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實(shí)際實(shí)現(xiàn)時(shí)可以有另外的劃分方式，如：多個(gè)單元或組件可以結(jié)合，或可以集成到另一個(gè)系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另外，所顯示或討論的各組成部分相互之間的耦合、或直接耦合、或通信連接可以是通過一些接口，設(shè)備或單元的間接耦合或通信連接，可以是電性的、機(jī)械的或其它形式的。

上述作為分離部件說明的單元可以是、或也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是、或也可以不是物理單元，即可以位于一個(gè)地方，也可以分布到多個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元上；可以根據(jù)實(shí)際的需要選擇其中的部分或全部單元來實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例方案的目的。

另外，在本發(fā)明各實(shí)施例中的各功能單元可以全部集成在一個(gè)處理模塊中，也可以是各單元分別單獨(dú)作為一個(gè)單元，也可以兩個(gè)或兩個(gè)以上單元集成在一個(gè)單元中；上述集成的單元既可以采用硬件的形式實(shí)現(xiàn)，也可以采用硬件加軟件功能單元的形式實(shí)現(xiàn)。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解：實(shí)現(xiàn)上述方法實(shí)施例的全部或部分步驟可以通過程序指令相關(guān)的硬件來完成，前述的程序可以存儲于一計(jì)算機(jī)可讀取存儲介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時(shí)，執(zhí)行包括上述方法實(shí)施例的步驟；而前述的存儲介質(zhì)包括：移動存儲設(shè)備、只讀存儲器(rom，read-onlymemory)、隨機(jī)存取存儲器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。