一种轻小型空间激光通信终端粗跟踪装置制造方法及图纸

为了解决现有粗跟踪装置因其体积大、重量大、精度低而无法适用于小卫星光通信终端的技术问题，本实用新型专利技术提供了一种轻小型空间激光通信终端粗跟踪装置。本实用新型专利技术采用柔性铰链将光端机与基座相连，采用线型促动器对光端机进行两点驱动的调节方式，避免了使用俯仰方位框架带来的体积大、重量大的问题；由于线型促动器推力大、体积小、重量轻、位移精度高，其重量可控制在1Kg以内，而柔性铰链重量在0.5Kg以内，加上必要的连接关节，粗跟踪装置总重量可控制在2～3Kg。

A coarse tracking device for light and small space laser communication terminals

In order to solve the technical problems of the existing rough tracking device because of its large size, large weight and low precision, the utility model provides a light tracking device for a light and small space laser communication terminal. The utility model adopts the flexible hinge to connect the light end machine with the base, and uses a line type actuators to adjust the two point drive to the light end machine. It avoids the problem of large volume and large weight, which is brought by the pitch azimuth frame. Because the line type actuators have large thrust, small volume, light weight, high displacement precision, the weight is controllable. The weight of the flexure hinges is less than 0.5Kg, and the joint weight is less than 1Kg. The total weight of the coarse tracking device can be controlled at 2 to 3Kg.

【技术实现步骤摘要】
一种轻小型空间激光通信终端粗跟踪装置
本技术属于光电跟踪捕获领域，涉及一种光电跟瞄装置，具体涉及一种的空间激光通信终端粗跟踪装置。
技术介绍
小卫星光通信终端由于其低SWaP(Size、WeightandPower)、开发周期短、星上资源消耗少的特点，被国内外广泛研究和应用。小卫星空间激光通信一般先通过卫星调姿进行光轴初始对准，然后通过粗跟踪的方式补偿误差角，这样降低了光通信载荷的任务需求，所以小卫星光通信载荷具有天线口径小(小于100mm)、体积小、重量轻的特点，这便对光通信终端粗跟踪系统提出了更高的要求。现有的粗跟踪结构一般采用的结构有潜望式、O型架式、经纬仪式或摆镜式。潜望式适用于100mm～150mm口径光端机；O型架式适用于200mm～300mm大口径的光端机；摆镜式需要安装空间较大；经纬仪式偏转范围较大(90°～180°)，适用于需要大角度调节的卫星光端机，而且重量大、体积大，无法适用于小卫星光通信终端，并且这几种结构的粗跟踪装置都采用机械轴，由于齿轮有回转间隙、空回、摩擦的问题，会造成光轴指向误差。
技术实现思路
为了解决现有粗跟踪装置因其体积大、重量大、精度低而无法适用于小卫星光通信终端的技术问题，本技术提供了一种轻小型空间激光通信终端粗跟踪装置。本技术的技术方案是：一种轻小型空间激光通信终端粗跟踪装置，应用于小卫星光通信系统中；所述小卫星光通信系统包括卫星体；所述粗跟踪装置包括光端机和基座；其特殊之处在于：还包括二自由度柔性铰链、方位轴线型促动器和俯仰轴线型促动器、第一电涡流位移传感器和第二电涡流位移传感器、线型促动器的驱动器和电涡流位移传感器的前置器；光端机通过所述二自由度柔性铰链安装在基座上；所述二自由度柔性铰链的回转中心与光端机的回转中心重合；方位轴线型促动器与俯仰轴线型促动器的结构相同；所述方位轴线型促动器包括动子、柔性杆和定子；动子的一端与柔性杆的一端连接；柔性杆的另一端与光端机安装面连接；动子的另一端伸入定子内，动子外缠绕有线圈，线圈和定子之间设置有永磁体；方位轴线型促动器与俯仰轴线型促动器的柔性杆均与光端机相连，定子均用于将促动器整体与所述卫星体相连接；方位轴线型促动器与俯仰轴线型促动器位于光端机回转中心的0°与90°方位，且二者到光端机回转中心的距离相等；第一电涡流位移传感器和第二电涡流位移传感器的结构相同，均安装于所述卫星体上；第一电涡流位移传感器用于检测光端机在第一电涡流位移传感器所对应检测点处的线位移，第二电涡流位移传感器用于检测光端机在第二电涡流位移传感器所对应检测点处的线位移；第一电涡流位移传感器的安装中心、所述俯仰轴线型促动器的安装中心以及光端机的回转中心三者共线；第二电涡流位移传感器的安装中心、方位轴线型促动器的安装中心以及光端机的回转中心三者共线；第一电涡流位移传感器和第二电涡流位移传感器到光端机回转中心的距离相等；驱动器用于驱动所述方位轴线型促动器与俯仰轴线型促动器动作；前置器用于将所述第一电涡流位移传感器和第二电涡流位移传感器的探测信号进行放大、滤波处理；驱动器和前置器均安装在所述基座上。进一步地，上述二自由度柔性铰链的切割截面为抛物线型、双曲线型、cartwheel型或椭圆形。进一步地，上述二自由度柔性铰链的切割截面为椭圆形。进一步地，上述基座具有空腔，所述驱动器和前置器设置在所述空腔内。进一步地，上述第二电涡流位移传感器包括探头、设置在探头外用于防电磁干扰的壳体、连接螺纹杆、支撑座和电缆；连接螺纹杆与壳体为一体件，通过上紧固螺母与下紧固螺母安装在所述支撑座上；支撑座下端开设有用于连接卫星体的连接孔；电缆从壳体伸出与所述前置器相连。与现有技术相比，本技术的优点：1、本技术采用线型促动器两点驱动的调节方式，避免了使用俯仰方位框架带来的体积大、重量大的问题；线型促动器推力大、体积小、重量轻、位移精度高，其重量可控制在1Kg以内，而柔性铰链重量在0.5Kg以内，加上必要的连接关节，粗跟踪装置总重量可控制在2～3Kg；相比现有技术质量属性提升2倍以上，线型促动器位移精度以及电涡流位移传感器检测精度均可达um级别，根据安装位置距离回转中心的距离的不同，实现了角位移精度可控。2、由于粗跟踪不需要很高的带宽，因此本技术采用两点式不对称的安装方式安装线型促动器，相较于传统三点式以及四点对称式安装方式，两点式结构轻小型化程度更高。3、本技术的二自由度柔性铰链采用切割截面为椭圆形的柔性铰链，可同时满足柔度与调节精度。4、本技术采用柔性铰链将光端机与基座相连，较之于现有机械轴系的粗跟踪装置，具有无空回、无摩擦、无间隙、无噪声、无磨损、空间尺寸小、运动灵敏度高、易控制运动稳定性以及角位移精度高等优点。5、本技术采用柔性杆将线型促动器动子与光端机相连接，柔性杆在其轴向方向有很好的刚度，而在其切向方向有较好的柔度，可以避免由于光端机运动时造成过大的剪切力而损害线型促动器。6、本技术的基座一方面可为柔性铰链提供支撑，另一方面基座内具有空腔，将线型促动器的驱动器和电涡流位移传感器的前置器放置在基座的空腔内，进一步减小了跟踪装置体积。附图说明图1为本技术轻小型空间激光通信终端粗跟踪装置与卫星体连接后的结构示意图；图2为线型促动器和柔性铰链的安装位置示意图；图3为方位轴线型促动器和第二电涡流位移传感器组成的轴系示意图；图4为俯仰轴线型促动器和第一电涡流位移传感器组成的轴系示意图；图5a为方位轴线型促动器结构示意图；图5b为图5a所示方位轴线型促动器动作时的状态图；图6a为二自由度柔性铰链示意图；图6b为驱动器、前置器以及图6a所示二自由度柔性铰链的安装示意图；图7a为第二电涡流位移传感器结构示意图；图7b为图7a所示第二电涡流位移传感器轴测图；图8为方位方向的运动关系示意图(俯仰和方位运动关系相同，因此仅给出方位方向的示意图)；附图标记说明：1-光端机；101-光端机安装面；2-二自由度柔性铰链；3-方位轴线型促动器；301-紧固螺母；302-垫片；304-螺纹孔；305-柔性杆；306-永磁体；307-动子；308-定子；309-线圈；4-俯仰轴线型促动器；5-第一电涡流位移传感器；6-第二电涡流位移传感器；601-探头；602-壳体；603-连接螺纹杆；604-上紧固螺母；605-支承座；606-下紧固螺母；607-连接孔；608-电缆；7-卫星体；8-基座；801-驱动器；802-前置器。具体实施方式以下结合附图对本技术作详细说明。参见图1-图2，本技术所提供的轻小型空间激光通信终端粗跟踪装置，包括光端机1、二自由度柔性铰链2、负载惯量相等的方位轴线型促动器3和俯仰轴线型促动器4、第一电涡流位移传感器5、第二电涡流位移传感器6和基座8。光端机1通过二自由度柔性铰链2安装在基座8上，二自由度柔性铰链2的回转中心与光端机1的回转中心重合；二自由度柔性铰链2的柔性轴切割面可以是抛物线型、双曲线型、cartwheel型等；为了兼顾倾摆角度范围与角精度，二自由度柔性铰链2的柔性轴切割面优选椭圆形；整个粗跟踪装置通过基座8与卫星体7连接；基座8内还安装有线型促动器的驱动器801和电涡流位移传感器的前置器802。驱动器801本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轻小型空间激光通信终端粗跟踪装置，应用于小卫星光通信系统中；所述小卫星光通信系统包括卫星体(7)；所述粗跟踪装置包括光端机(1)和基座(8)；其特征在于：还包括二自由度柔性铰链(2)、方位轴线型促动器(3)和俯仰轴线型促动器(4)、第一电涡流位移传感器(5)和第二电涡流位移传感器(6)、线型促动器的驱动器(801)和电涡流位移传感器的前置器(802)；光端机(1)通过所述二自由度柔性铰链(2)安装在基座(8)上；所述二自由度柔性铰链(2)的回转中心与光端机(1)的回转中心重合；方位轴线型促动器(3)与俯仰轴线型促动器(4)的结构相同；所述方位轴线型促动器(3)包括动子(307)、柔性杆(305)和定子(308)；动子(307)的一端与柔性杆(305)的一端连接；柔性杆(305)的另一端与光端机安装面(101)连接；动子(307)的另一端伸入定子(308)内，动子(307)外缠绕有线圈(309)，线圈(309)和定子(308)之间设置有永磁体(306)；方位轴线型促动器(3)与俯仰轴线型促动器(4)的柔性杆均与光端机(1)相连，定子均用于将促动器整体与所述卫星体(7)相连接；方位轴线型促动器(3)与俯仰轴线型促动器(4)位于光端机(1)回转中心的0°与90°方位，且二者到光端机(1)回转中心的距离相等；第一电涡流位移传感器(5)和第二电涡流位移传感器(6)的结构相同，均安装于所述卫星体(7)上；第一电涡流位移传感器(5)用于检测光端机(1)在第一电涡流位移传感器(5)所对应检测点处的线位移，第二电涡流位移传感器(6)用于检测光端机(1)在第二电涡流位移传感器(6)所对应检测点处的线位移；第一电涡流位移传感器(5)的安装中心、所述俯仰轴线型促动器(4)的安装中心以及光端机(1)的回转中心三者共线；第二电涡流位移传感器(6)的安装中心、方位轴线型促动器(3)的安装中心以及光端机(1)的回转中心三者共线；第一电涡流位移传感器(5)和第二电涡流位移传感器(6)到光端机(1)回转中心的距离相等；驱动器(801)用于驱动所述方位轴线型促动器(3)与俯仰轴线型促动器(4)动作；前置器(802)用于将所述第一电涡流位移传感器(5)和第二电涡流位移传感器(6)的探测信号进行放大、滤波处理；驱动器(801)和前置器(802)均安装在所述基座(8)上。...

【技术特征摘要】
1.一种轻小型空间激光通信终端粗跟踪装置，应用于小卫星光通信系统中；所述小卫星光通信系统包括卫星体(7)；所述粗跟踪装置包括光端机(1)和基座(8)；其特征在于：还包括二自由度柔性铰链(2)、方位轴线型促动器(3)和俯仰轴线型促动器(4)、第一电涡流位移传感器(5)和第二电涡流位移传感器(6)、线型促动器的驱动器(801)和电涡流位移传感器的前置器(802)；光端机(1)通过所述二自由度柔性铰链(2)安装在基座(8)上；所述二自由度柔性铰链(2)的回转中心与光端机(1)的回转中心重合；方位轴线型促动器(3)与俯仰轴线型促动器(4)的结构相同；所述方位轴线型促动器(3)包括动子(307)、柔性杆(305)和定子(308)；动子(307)的一端与柔性杆(305)的一端连接；柔性杆(305)的另一端与光端机安装面(101)连接；动子(307)的另一端伸入定子(308)内，动子(307)外缠绕有线圈(309)，线圈(309)和定子(308)之间设置有永磁体(306)；方位轴线型促动器(3)与俯仰轴线型促动器(4)的柔性杆均与光端机(1)相连，定子均用于将促动器整体与所述卫星体(7)相连接；方位轴线型促动器(3)与俯仰轴线型促动器(4)位于光端机(1)回转中心的0°与90°方位，且二者到光端机(1)回转中心的距离相等；第一电涡流位移传感器(5)和第二电涡流位移传感器(6)的结构相同，均安装于所述卫星体(7)上；第一电涡流位移传感器(5)用于检测光端机(1)在第一电涡流位移传感器(5)所对应检测点处的线位移，第二电涡流位移传感器(6)用于检测光端机(1)在第二电涡流位移传感器(6)所对应检测点处的线位移；第一电涡流位移传感器(5...

【专利技术属性】
技术研发人员：阮萍，张福瑞，韩俊锋，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：新型
国别省市：陕西,61