[发明专利]空间光学相机的主框架装配装置及装配方法

说明书

技术领域

本发明涉及航空航天技术领域，具体涉及一种空间光学相机的主框架装配装置及装配方法。

背景技术

空间光学相机主框架是空间光学相机的重要部件。空间光学相机中各反射镜组件和成像传感器均需按照光学位置安装在相机主框架上。如图1所示，相机主框架由前框架11、后框架12、多个碳纤支杆13和多个支杆接头14组成，在装配相机主框架时，先将后框架12放置在平台上，再将所有碳纤支杆13两端涂上环氧树脂胶后与支杆接头14胶接，如图2所示，碳纤支杆13的两端均胶接有支杆接头14，利用环氧树脂胶固化时间较长的特点，分别调整支杆接头14与前框架11和后框架12的位置关系，然后将支杆接头14与前框架11和后框架12采用螺钉固定连接，静置待环氧树脂胶固化。

目前，对于空间光学相机主框架的装配都是采用上述的装配方法，然而，上述的装配过程中存在一定的安装误差：如图2所示，螺钉连接中，支杆接头14的光孔与螺钉有单边0.5mm的间隙，碳纤支杆13与支杆接头14间有单边0.2mm的间隙进行环氧树脂胶的填充。这两种安装误差控制不好会导致相机主框架的位置精度下降，降低各反射镜组件的安装精度，严重时会造成反射镜组件与相机主框架的位置干涉；前框架11的重力使碳纤支杆13与支杆接头14间的胶层压向一侧，造成胶层不均匀，会使相机主框架出现残余应力，在空间光学相机经历发射段振动和入轨后失重与真空环境后，相机主框架会有一定的残余应力释放，这会使各反射镜组件间的光学位置发生变化，降低相机主框架结构的稳定性，进而降低空间光学相机的成像质量。

发明内容

为了解决现有的空间光学相机主框架装配方法存在的装配精度低，相机主框架的结构稳定性差，进而降低空间光学相机成像质量的问题，本发明提供一种结构简单、可有效提高相机主框架安装精度和结构稳定性的空间光学相机的主框架装配装置及采用该装置实现的高精度空间光学相机主框架装配方法。

本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：

空间光学相机的主框架装配装置，包括：

由口字形结构和U字形结构通过空心方钢管焊接而成的固定框；

安装在口字形结构上的螺旋微调机构、螺旋调平机构和压紧机构，所述螺旋微调机构和螺旋调平机构用于对前框架进行六自由度调整，所述压紧机构用于将前框架固定在口字形结构上；

安装在U字形结构上的连接座，所述连接座用于将后框架固定在U字形结构上。

所述口字形结构采用四根空心方钢管顺次焊接而成。

所述U字形结构采用三根空心方钢管焊接而成。

所述连接座为四个，两个对称设置在U字形结构的U形两端上，其余两个对称设置在U字形结构的顶端上。

所述螺旋微调机构为六个，四个对称设置在口字形结构的两个对边上，其余两个对称设置在口字形结构的另外两个对边上。

所述螺旋调平机构为三个，三个螺旋调平机构分别设置在口字形结构的三个边上。

空间光学相机的主框架装配方法，包括以下步骤：

步骤一、将后框架放置在平台上，将固定框的U字形结构套在后框架上，通过连接座将后框架与固定框的U字形结构固定在一起；

步骤二、将前框架放置在固定框的口字形结构上，通过螺旋微调机构和螺旋调平机构对前框架进行六自由度调整，通过压紧机构将前框架与固定框的口字形结构压紧固定；

步骤三、将碳纤支杆和支杆接头套装在一起，再与前框架和后框架进行试装，微调支杆接头与前框架和后框架之间的连接位置，使碳纤支杆可在支杆接头内旋转；

步骤四、各组碳纤支杆与支杆接头试装完成后，将碳纤支杆与支杆接头逐个卸下，涂抹环氧树脂胶，并重新与前框架和后框架进行装配固定；

步骤五、在相机主框架装配完成后，采用激光测距仪对前框架与后框架之间的位置关系进行复检，若有超差，则通过螺旋微调机构和螺旋调平机构进行微调，直至前框架与后框架的位置精度满足空间光学相机主框架的设计要求，静置待环氧树脂胶固化。

所述步骤二中，通过螺旋微调机构和螺旋调平机构对前框架进行六自由度调整的具体步骤为：采用激光测距仪分别测量前框架与后框架三个高精度正交检测基准面的实际位置关系，通过计算得到理论位置与实际位置偏差，通过螺旋微调机构对相机主框架的前框架进行方位角和两个水平方向平动三个自由度的微调，通过螺旋调平机构对相机主框架的前框架进行俯仰角、扭摆角和高度方向平动三个自由度的微调，经过多次迭代测量和调整，将前框架与后框架的位置精度调整到空间光学相机主框架的设计要求内。