一种用于光学遥感仪器的扫描机构的制作方法

本发明涉及航空航天光学遥感仪器的运动机构技术领域，特别是涉及一种用于光学遥感仪器的扫描机构。

背景技术：

随着航天业发展，空间光学遥感仪器的扫描机构由于可以扩大观测视场，应用越来越广泛。现有的扫描机构采用面阵探测器加双轴扫描方式，其扫描周期长、探测效率不高。风云二号气象卫星对地每60分钟成像一次，新一代的风云四号气象卫星也需要15分钟成像一次。风云二号扫描辐射计的扫描机构有一套减速机构，其结构复杂，装配难度较大。专利号申请公布号cn103592760a提出“一种大视场高精度光学扫描机构”，根据其权利要求书第3和4节描述可知：其结构中设计了齿轮减速机构，减速器的总减速比为40:1，增加了加工及装配难度。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种用于光学遥感仪器的扫描机构，可实现对地快速扫描成像。

一种用于光学遥感仪器的扫描机构，本发明所采用的技术方案是：该扫描机构包括扫描镜组件2、扫描机构支架4、驱动轴组件3、游动轴组件1、薄膜支撑5、支架挡光罩6、轴挡光罩7和锁定器保护罩8；

所述的扫描镜组件2包括扫描镜21、胶接衬套22、柔性支撑23及扫描镜支架24，扫描镜21支撑方式采用背部支撑，扫描镜21与胶接衬套22通过光学胶粘接，柔性支撑23通过螺钉与胶接衬套22连接，扫描镜支架24通过螺钉与柔性支撑23连接；

所述的游动轴组件1包括游动半轴11、成对角接触球轴承13、轴承座12、转接法兰14、电磁锁定器15、轴承锁紧螺母16和迷宫密封圈17，迷宫密封圈17分别安装的成对角接触球轴承13的两端，并用轴承锁紧螺母16锁紧来实现轴承预紧；

所述的驱动轴组件3包括驱动半轴36、成对角接触球轴承13、轴承座12、驱动电机35、电机外壳34、磁屏蔽罩33、圆感应同步器32、同步器保护罩31、轴承锁紧螺母16和迷宫密封圈17，迷宫密封圈17分别安装的成对角接触球轴承13的两端，并用轴承锁紧螺母16锁紧来实现轴承预紧；

所述的支架挡光罩6为铝合金制成，其外表面喷白漆内表面镀金，与扫描机构支架4隔热安装；

所述的轴挡光罩7为铝合金制成，表面镀金，与扫描镜支架24隔热安装；

所述的扫描镜21采用碳化硅材料；所述的胶接衬套22采用线胀系数与碳化硅匹配的殷钢材料；所述的磁屏蔽罩33采用纯铁或软磁合金；所述的扫描机构支架4和扫描镜支架24均采用碳纤维复合材料制成；所述的驱动电机35为直流无刷力矩电机；

所述的驱动轴组件3的轴承座12通过m5螺钉与扫描机构支架4固定连接；所述的游动轴组件1的轴承座12先通过m5螺钉与薄膜支撑5内侧连接，然后薄膜支撑5的外侧再通过m5螺钉与扫描机构支架4固定连接；

所述的扫描镜支架24的两端通过m5螺钉分别与驱动半轴36和游动半轴11连接构成旋转轴，并通过轴承实现转动带动负载扫描镜21旋转扫描；

所述的扫描机构支架4安装有机械限位，游动轴组件1安装有电气限位。

所述的驱动半轴36和游动半轴11的中空内孔贴加热片，实施主动温控。

本发明的有益效果是：

1、扫描速率快、效率高，可实现快速扫描成像；

2、扫描视场大，扫描镜口径可做大，实现大视场扫描；

3、扫描精度高，采用直接驱动方式扫描精度可优于1角秒；

4、温度适应性好，轴系被挡光罩遮挡，避免太阳光直射，且中空轴内孔贴加热片实施主动温控，使轴系处于良好的温度场；

5、结构简单，采用直接驱动，避免使用结构复杂的谐波减速器或者齿轮减速机构，提高了可靠性。

附图说明

图1为扫描机构结构图；

图中，1是游动轴组件，2是扫描镜组件，3是驱动轴组件，4是扫描机构支架，5是薄膜支撑，6是支架挡光罩，7是轴挡光罩；

图2为扫描机构的剖视图；

图中，21是扫描镜，22是胶接衬套，23是柔性支撑，24是扫描镜支架；

图3是游动轴组件图；

其中，11是游动半轴，12是轴承座，13是成对角接触球轴承，14是转接法兰，15是电磁锁定器，16是轴承锁紧螺母，17是迷宫密封圈；

图4为驱动轴组件图；

其中，31是同步器保护罩，32是圆感应同步器，33是磁屏蔽罩，34是电机外壳，35是驱动电机，12是轴承座，13是成对角接触球轴承，36是驱动半轴，16是轴承锁紧螺母，17是迷宫密封圈。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本实施例的扫描机构整体结构由扫描镜组件2、扫描机构支架4、驱动轴组件3、游动轴组件1、薄膜支撑5、支架挡光罩6、轴挡光罩7和锁定器保护罩8组成；

如图2所示，所述的扫描镜组件2包括扫描镜21、胶接衬套22、柔性支撑23及扫描镜支架24，扫描镜21支撑方式采用背部支撑，扫描镜21与胶接衬套22通过光学胶粘接，柔性支撑23通过螺钉与胶接衬套22连接，扫描镜支架24通过螺钉与柔性支撑23连接；

如图3所示，所述的游动轴组件1包括游动半轴11、成对角接触球轴承13、轴承座12、转接法兰14、电磁锁定器15、轴承锁紧螺母16和迷宫密封圈17，迷宫密封圈17分别安装的成对角接触球轴承13的两端，并用轴承锁紧螺母16锁紧来实现轴承预紧；

如图4所示，所述的驱动轴组件3包括驱动半轴36、成对角接触球轴承13、轴承座12、驱动电机35、电机外壳34、磁屏蔽罩33、圆感应同步器32、同步器保护罩31、轴承锁紧螺母16和迷宫密封圈17，迷宫密封圈17分别安装的成对角接触球轴承13的两端，并用轴承锁紧螺母16锁紧来实现轴承预紧；

所述的驱动轴组件3的轴承座12通过m5螺钉与扫描机构支架4固定连接；所述的游动轴组件1的轴承座12先通过m5螺钉与薄膜支撑5内侧连接，然后薄膜支撑5的外侧再通过m5螺钉与扫描机构支架4固定连接；

所述的扫描镜支架24的两端通过m5螺钉分别与驱动半轴36和游动半轴11连接构成旋转轴，并通过轴承实现转动带动负载扫描镜21旋转扫描。

根据本发明制作的扫描机构通过了随卫星总体的力学试验、热真空试验等环境试验的考核，性能满足要求。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种用于光学遥感仪器的扫描机构。包括扫描镜组件、扫描机构支架、驱动轴组件、游动轴组件、薄膜支撑、支架挡光罩、轴挡光罩和锁定器保护罩；所述的扫描镜组件包括扫描镜、胶接衬套、柔性支撑及扫描镜支架；所述的游动轴组件包括游动半轴、成对角接触球轴承、轴承座、转接法兰、电磁锁定器、轴承锁紧螺母和迷宫密封圈；所述的驱动轴组件包括驱动半轴、成对角接触球轴承、轴承座、驱动电机、电机外壳、磁屏蔽罩、圆感应同步器、同步器保护罩、轴承锁紧螺母和迷宫密封圈。本发明的优点在于：扫描速率快、效率高；扫描探测视场大；扫描精度高；温度适应性好；结构简单，采用直接驱动，避免使用结构复杂的减速机构，提高了可靠性。

技术研发人员：邓容;袁海涛;胡亭亮;孙胜利
受保护的技术使用者：中国科学院上海技术物理研究所
技术研发日：2017.07.06
技术公布日：2017.09.08