【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及蜗轮蜗杆运动机构，具体涉及一种航空航天光电成像扫描转台的蜗轮蜗杆啮合关系测量装置及高精度控制方法。
技术介绍
1、蜗轮蜗杆运动机构因具有大传动比、反向自锁等优点，广泛应用于航空航天光电成像扫描转台中。
2、虽然蜗轮蜗杆运动机构有诸多优点，但由于蜗轮蜗杆在运转的过程中蜗杆齿与蜗轮齿之间相互微碰撞，尽管振动幅度很小，但在对精度要求极高的航空航天光电成像扫描转台中，这种微振动可能会对成像质量产生不利影响，造成图像模糊或定位不准确。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是解决蜗轮蜗杆在运转的过程中蜗杆齿与蜗轮齿之间相互微碰撞可能会对航空航天光电成像扫描转台的成像质量产生不利影响，造成图像模糊或定位不准确的不足之处，而提供一种转台的蜗轮蜗杆啮合关系测量装置及高精度控制方法。
2、为了解决上述现有技术所存在的不足之处，本专利技术提供了如下技术解决方案：
3、一种转台的蜗轮蜗杆啮合关系测量装置，其特殊之处在于：包括蜗杆驱动与测角组件、蜗轮测角组件、装置安装支架、负载相机模拟件和电机控制与数据采集处理组件；
4、所述蜗杆驱动与测角组件包括蜗杆支架、步进电机和第一编码器组件；所述蜗杆支架用于通过第一轴承组件安装待测的蜗杆，所述步进电机和第一编码器组件分别位于蜗杆支架两端，步进电机的驱动端用于与蜗杆的一端连接，第一编码器组件用于连接蜗杆的另一端，以测量蜗杆的转动角度；
5、所述装置安装支架为l型，包括水平设置的底座和竖直设置的支撑
6、所述蜗轮测角组件包括俯仰轴、第二编码器组件、蜗轮安装座、第二轴承组件；所述俯仰轴通过第二轴承组件设置在旋转通孔内，俯仰轴的一端通过负载转接支架连接所述负载相机模拟件，另一端穿过所述蜗轮安装座连接所述第二编码器组件，蜗轮安装座与支撑架固定；蜗轮安装座与俯仰轴之间的环形腔用于安装待测的蜗轮，俯仰轴用于与蜗轮固定，蜗轮安装座与蜗杆支架连接且内部连通，使得蜗轮与蜗杆啮合，所述第二编码器组件用于测量蜗轮在与蜗杆啮合时转动的角度；
7、所述负载相机模拟件的质心位于俯仰轴上，负载相机模拟件的前端用于安装配重块以模拟实际工况；
8、所述电机控制与数据采集处理组件包括电机控制板、上位机，电机控制板用于为步进电机提供电源驱动，控制步进电机匀速转动；上位机分别与电机控制板、第一编码器组件、第二编码器组件连接，用于向电机控制板发送控制指令，采集并处理蜗杆、蜗轮的转动角度。
9、进一步地，所述第二编码器组件包括第二编码器转子安装轴、第二编码器转子和第二编码器定子安装支架，所述第二编码器转子安装轴的一端与所述俯仰轴的另一端连接，另一端上套设所述第二编码器转子，第二编码器定子、第二编码器定子安装支架设置在第二编码器转子安装轴的外侧且位于第二编码器转子与蜗轮安装座之间，第二编码器定子安装在第二编码器定子安装支架上，第二编码器定子安装支架与蜗轮安装座的另一端固定。
10、进一步地，所述第二轴承组件包括位于俯仰轴与旋转通孔内壁之间的两个第二角接触轴承，以及套设在俯仰轴上且与一个第二角接触轴承内周抵接的轴承内压板。
11、进一步地，所述俯仰轴上设置有径向凹槽，径向凹槽的侧壁与蜗轮安装座的内壁之间构成所述环形腔；所述蜗轮测角组件还包括多个绕俯仰轴轴线圆周均布的螺栓，每个螺栓用于依次穿过第二编码器转子安装轴、蜗轮、轴承内压板，且与径向凹槽的侧壁固定，将俯仰轴与蜗轮固定。
12、进一步地，所述第一编码器组件包括第一编码器转子和位于第一编码器转子外侧的第一编码器定子，所述第一编码器定子固定在所述蜗杆支架上，第一编码器转子的一端用于连接蜗杆的另一端，第一编码器定子用于测量蜗杆的转动角度。
13、进一步地，所述第一轴承组件包括第一上角接触轴承、第一下角接触轴承和轴承外压板；所述第一上角接触轴承、第一下角接触轴承分别用于套设在蜗杆连接第一编码器组件的一端、连接步进电机的一端，所述轴承外压板设置在第一上角接触轴承的外周与第一编码器组件之间。
14、进一步地，所述步进电机的驱动端依次通过联轴器、弹片、转接轴与蜗杆的一端连接。
15、同时，本专利技术还提供一种转台的高精度控制方法，其特殊之处在于，包括如下步骤：
16、步骤1、将上述蜗轮蜗杆啮合关系测量装置固定在光学平台上，在不安装步进电机、第一编码器组件的情况下，将蜗轮安装在蜗轮安装座中，调整负载相机模拟件的重量进行配平，使负载相机模拟件的质心位于俯仰轴上，使负载相机模拟件旋转至任何位置均可以稳定，完成配平；配平后安装步进电机、第一编码器组件，以及蜗杆；
17、步骤2、将负载相机模拟件旋转至初始位置，再通过电机控制板驱动步进电机以预设在轨速度a匀速运转预设角度，同时通过上位机记录蜗轮的转动时间t02与转动角度θ2；
18、步骤3、在负载相机模拟件的前端安装配重块，将负载相机模拟件旋转至初始位置，再通过电机控制板驱动步进电机以预设在轨速度a匀速运转预设角度，同时通过上位机记录蜗轮的转动时间t12与转动角度δ2；
19、步骤4、判断转动时间t02与转动时间t12相等时，转动角度θ2与转动角度δ2之间的差值是否大于预设差值；
20、若是，且转动角度δ2大于转动角度θ2，则判定蜗轮的转动角度大于蜗杆的转动角度，存在蜗轮主动碰撞蜗杆的可能性，增大预设在轨速度a后返回步骤2；
21、若是，且转动角度δ2小于转动角度θ2，则判定蜗轮的转动角度小于蜗杆的转动角度，存在蜗杆主动碰撞蜗轮的可能性，减小预设在轨速度a后返回步骤2；
22、若否，则判定蜗轮与蜗杆同步转动，并将此时的步进电机的运转速度作为实际在轨速度a’，然后执行步骤5；
23、步骤5、将蜗杆、蜗轮由蜗轮蜗杆啮合关系测量装置上拆下，并安装至转台，使转台在轨时以实际在轨速度a’运转，完成转台的高精度控制。
24、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
25、（1）本专利技术一种转台的蜗轮蜗杆啮合关系测量装置，包括蜗杆驱动与测角组件、蜗轮测角组件、装置安装支架、负载相机模拟件和电机控制与数据采集处理组件，本专利技术可以对蜗轮蜗杆运动机构的微碰撞次序进行测试，通过对测试数据进行比对分析，确定蜗杆齿与蜗轮齿的碰撞关系，从而为步进电机的高精度控制提供反馈，进一步避免航空航天光电成像扫描转台微振动的发生。
26、（2）本专利技术一种转台的高精度控制方法，可以在常温常压下或者真空环境下通过调整相机负载模拟件不平衡力的大小，同时测试在不同步进电机速度情况下蜗杆齿与蜗轮齿的碰撞关系，为蜗轮蜗杆运动机构的驱动控制提供各种不同的工况，使得其更接近在轨状态，以避免蜗杆齿与蜗轮齿之间相互微碰撞对航空航天光电成像扫描转台的成像质量产生不利影响。
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1.一种转台的蜗轮蜗杆啮合关系测量装置，其特征在于：包括蜗杆驱动与测角组件(1)、蜗轮测角组件(2)、装置安装支架(3)、负载相机模拟件(4)和电机控制与数据采集处理组件(5)；
2.根据权利要求1所述的一种转台的蜗轮蜗杆啮合关系测量装置，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的一种转台的蜗轮蜗杆啮合关系测量装置，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的一种转台的蜗轮蜗杆啮合关系测量装置，其特征在于：
5.根据权利要求1至4任一所述的一种转台的蜗轮蜗杆啮合关系测量装置，其特征在于：
6.根据权利要求1至4任一所述的一种转台的蜗轮蜗杆啮合关系测量装置，其特征在于：
7.根据权利要求1至4任一所述的一种转台的蜗轮蜗杆啮合关系测量装置，其特征在于：所述步进电机(13)的驱动端依次通过联轴器(15)、弹片(16)、转接轴(17)与蜗杆(01)的一端连接。
8.一种转台的高精度控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种转台的蜗轮蜗杆啮合关系测量装置，其特征在于：包括蜗杆驱动与测角组件(1)、蜗轮测角组件(2)、装置安装支架(3)、负载相机模拟件(4)和电机控制与数据采集处理组件(5)；
2.根据权利要求1所述的一种转台的蜗轮蜗杆啮合关系测量装置，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的一种转台的蜗轮蜗杆啮合关系测量装置，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的一种转台的蜗轮蜗杆啮合关系测量装置，其特征在于：
【专利技术属性】
技术研发人员：高波，李衍璋，陈卫宁，费嘉祺，王浩，赵佳，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：
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