[发明专利]一种采用定位限位装置的高稳定度主备光路切换机构

说明书

本发明涉及一种采用了定位限位装置的高稳定性主备光路切换机构。该机构由感应子式步进电机、转轴、角接触球轴承、反射镜组件、定位限位装置组成。由感应子式步进电机带动转轴的转动，实现反射镜切换至主份或备份位置。在主份及备份位置安装有定位限位装置，通过此装置即可以实现反射镜的准确定位，提高反射镜的定位精度，又可以限制反射的运动范围，避免运动过程中出现跑飞的现象。同时，采用了定位限位装置的切换机构，利用步进电机自身的运动精度即可实现机构初步的位置精度控制，无需高精度位置传感器，降低了控制的难度，减少了研制成本。

技术领域

本发明涉及一种航天光学遥感器技术领域，特别是一种采用定位限位装置的高稳定度主备份光路切换机构。

背景技术

随着光学遥感载荷研制任务涉及范围广，精度要求也越来越高。研制周期短(一般研制周期2到3年)，导致设计分析与验证时间短，可靠性研制试验、鉴定试验的全面性和充分性受到了限制。而用户对遥感载荷设计寿命要求大多提高为5-8年以上，要求在轨高可靠运行、一次成功。因此在光学遥感载荷设计过程中进行冗余设计，部分光学遥感载荷采用冷备份影响系统可靠性的成像器件的设计思路。而为了在尽可能提高可靠性的前提下尽可能降低成本，只需将光学系统中近成像器件的光路进行冷备份，且在主备份光学交叉点位置需共用一套反射镜反射镜，因此需设计一套能够将反射镜反射镜切换到主份光路或备份光路的活动机构，即切换机构。

现有的切换机构采用步进电机作为驱动元件，采用霍尔传感器作为角度传感器的闭环控制方式，当控制系统检测到霍尔传感器反馈的信号后控制系统发生步进电机断电的指令，步进电机停止工作，此时活动部件的位置即为设定的理想位置。此种方式的切换机构结构形式及控制方式虽然简单，但是步进电机的运动分辨率较低，如果不细分，运动分辨率即步距角一般为0.5°～1°，如果细分也只能做到角分级，步距角误差小于10％，但存在较大的随机误差，机构的位置精度低；在轨微振动对位置精度的影响较大，稳定度较差。

如果采用伺服电机作为驱动元件，采用旋转变压器或感应同步器作为角度传感器的闭环控制系统，结构形式相对复杂，控制难度加大，在轨稳定性较差，经济性较差。

发明内容

本发明的技术解决问题为：克服现有技术不足，提出一种采用定位限位装置的高稳定度主备光路切换机构，在能够提高机构可靠性、提高位置精度、提高在轨工作稳定性的前提下，简化机构的结构形式，减少随机误差对位置精度的影响，且使无法消除的随机误差降到最小，采用一种简单的装置，避免受微振动的影响，使其能够长期稳定在工作位置。

本发明是通过如下技术方案予以实现的：一种采用定位限位装置(10)的高稳定度主备光路切换机构，由底座(1)、角接触球轴承1(2)、转轴1(3)、反射镜框(4)、反射镜(5)、角接触球轴承2(6)、转轴2(7)、步进电机(8)、霍尔传感器组件(9)、定位限位装置(10)、磁钢(11)组成。

反射镜(5)通过胶粘的方式安装在反射镜框(4)内，转轴1(3)、转轴2(7)与反射镜框(4)间隙配合，并通过销钉定位，转轴1(3)、转轴2(7)分别通过角接触球轴承1(2)及角接触球轴承2(6)支撑在底座(1)上；步进电机(8)固定安装在底座(1)上，步进电机(8)的输出轴与转轴2(7)间隙配合并采用定位销限位，使步进电机(8)的输出轴与转轴2(7)能够同步转动；步进电机(8)能够直接驱动转轴1(3)、转轴2(7)转动，从而带动反射镜(5)、反射镜框(4)绕转轴1(3)、转轴2(7)转动，实现主份位置、备份位置的切换。定义主份位置为：反射镜(5)的镜面与底座(1)所在的平面呈45°，且反射镜(5)的镜面的背面朝向底座(1)所在的平面；定义备份位置为：反射镜(5)绕转轴1(3)、转轴2(7)顺时针转动90°后的位置；

定位限位装置(10)采用螺栓固定安装在底座(1)上，磁钢(11)通过胶接的形式固定在反射镜框(4)上，定位限位装置(10)能够使反射镜(5)维持在主份位置或备份位置；