专利名称：一种小型紫外月球模拟器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种月球模拟器，尤其涉及一种小型紫外月球模拟器，可作为 紫外月球敏感器的观测目标在室内进行紫外月球敏感器的功能测试。
背景技术：
紫外敏感器是一种以月球或地球为观测对象的成像式光学姿态敏感器，主 要用于卫星等航天器在轨飞行时的姿态测量任务。紫外敏感器在进行姿态测量 时，首先需要对月球或地球拍摄图像，然后通过图像处理算法检测出月球或地 球圓盘的边缘，最终完成姿态测量任务。紫外敏感器所得到的姿态，实质是月 心或地心方向偏离紫外敏感器测量坐标系的角度，即俯仰角和滚动角。为了测试紫外敏感器的性能，就需要在地面测试中为敏感器提供一定的观 测目标作为输入激励，使敏感器能够产生一定的输出。由于紫外每文感器在近月(或近地)空间观测到月球(或地球)视张角都比较大， 一般在130。左右，因 此地面试验中所需的目标模拟器通常也会比较大。使用大型月球(或地球)模 拟器，可在多数情况下满足紫外敏感器地面测试的需要，但是大型月球(或地 球)模拟器体积庞大，非常不便于搬动或重新安装，在某些情况下，其使用受 到诸多条件的限制。例如紫外敏感器在进行热真空、热循环等试验时，由于场 地和试验设备的限制，不可能使用大型月球(或地球)模拟器。另外，当紫外 敏感器安装到卫星上之后，也不便将试验室中的大型模拟器搬运至卫星测试现 场。发明内容本发明的技术解决问题克服现有技术的不足，提供一种小型紫外月球模 拟器，体积小、重量轻，模拟器本身可以产生两轴方向的转动，便于实现对紫 外敏感本发明进一步解决的技术问题是模拟器可以产生一定的才莫拟月相变化，提高了紫外敏感器的测试覆盖性。本发明的技术解决方案是 一种小型紫外月球沖莫拟器包括电连接器、壳体、 光源阵列、柔光板、光栏、 一对支撑臂、支架、调节机构、对接环、安装法兰， 电连接器安装在壳体上并与光源阵列电连接，光源阵列、柔光板、光栏依次自 上而下分层固定在壳体内部， 一对支撑臂的一端分别与壳体固联，另一端分别 与支架的末端轴动连接，调节机构一端固联在支架的末端，调节机构的另一端 与其中一个支撑臂固联，旋转调节机构上的调节螺钉带动支撑臂与壳体相对支 架摆动，支架与对接环固联，对接环与安装法兰通过对接环上的卡槽和安装法 兰上的卡榫配合连接，测试时安装法兰可直接固联在紫外敏感器上。所述的壳体、支撑臂、支架、调节机构、对接环、安装法兰的材料均为硬 质铝合金。所述的光源阵列由八个独立发光单元组成，每个独立发光单元分别与电连 接器电连接，发光单元的底层为圆心角为45。的扇形印制板，其上密布至少60 个紫外发光二极管。所述的柔光板由八个圆心角为45。的扇形光学树脂板组成，每个扇形光学 树脂板表面经打磨发毛，可透过近紫外光及可见光。所述的光栏为一个圆环，内圆部分带有刃口，刃口内径不小于370mm，内 外表面采用发黑处理。所述的光源阵列与柔光板之间保持不少于10mm的间隔。所述的光栏和柔光板之间紧密接触。所述的一对支撑臂末端各有一个转轴，转轴插入支架上的轴套中与支架相 对转动。所述的对接环至少留有8个卡槽。 所述的安装法兰至少留有两个卡榫。 本发明与现有技术相比具有以下优点(1 )当月*^莫拟器所需实现的视张角一定时，月球模拟器发光面的直径与 发光面到紫外敏感器的距离成正比，即若测量时紫外敏感器距离月球模拟器发 光面越远，则需要直径更大的月球模拟器才能达到所需的视张角。本发明所述 的小型月球模拟器采用了对接环、安装法兰等结构，可直接安装在紫外敏感器 上，使得紫外敏感器与小型月球模拟器发光面距离很近，这样当发光面直径为370mm时，即可满足紫外敏感器测试需要；而现有大型月球模拟器不能直接与 紫外敏感器对接，两者距离通常在600mm以上，则发光面直径必须大于 1500mm才能保证模拟月面视张角满足紫外敏感器测试需要。月^#拟器发光 面的直径主要由光栏内径的直径决定，本发明的光栏内径尺寸最小可为 370mm，而现有大型月球模拟器发光面直径为2500mm,因此本发明大大减小 了月球模拟器的外形尺寸和体积；同时本发明主体采用框架式结构设计，所用 材料为硬质铝合金，模拟器整体质量约为1.5Kg,而现有的大型模拟器整体质 量约为1700Kg，因此本发明大大减轻了模拟器的整体质量。本发明特别适用 于在远离实验室的场地中，例如进行力学试验、热学试验和整星测试的条件下 进行紫外敏感器的功能测试。(2) 本发明在一对支撑臂的末端各i殳计了 一个转轴，转轴通过与支架上的 轴套转动配合，可与支架相对转动，设计的调节机构一端与支架的末端固联， 另一端与其中一个支撑臂固联，旋转调节机构上的调节螺钉带动支撑臂与壳体相对支架摆动，从而带动月球模拟器整体摆动，摆动范围可达10°以上；此外 对接环与安装法兰采用卡槽卡榫连接方式，使月球模拟器绕对接环轴线方向转 动。通过上述方式月球模拟器可自行实现两轴转动，便于实现对紫外敏感器姿 态测量功能的测试，而现有的大型月王求-漠拟器不能转动，测试中必须-使用转台 方能进行测试。(3) 本发明的光源阵列中采用了八组独立的发光单元，每个发光单元的发 光亮度可单独控制，从而可以产生一定的模拟月相变化，提高了紫外敏感器的 测试覆盖性。
图1为本发明的主结构示意图；图2为本发明的壳体、光源阵列、柔光板、光栏相对位置关系示意图； 图3为本发明的光源阵列中一个发光单元的结构示意图； 图4为本发明的调节机构结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细地描述 如图1所示，本发明包括电连接器1、壳体2、光源阵列3、柔光板4、光 栏5、 一对支撑臂6、支架7、调节结构8，对接环9、安装法兰10。电连接器 1安装在壳体2上并与光源阵列3电连接，光源阵列3、柔光板4、光栏5依次 自上而下分层固定在壳体2内部，壳体2与一对支撑臂6通过螺钉紧固联接， 支撑臂6的末端各有一个转轴，转轴插入支架7上的轴套中与支架7保持相对 转动，调节机构8的一端与支架7末端通过螺钉紧固联接，调节机构8的另一 端与其中一个支撑臂6固联,旋转调节机构8上的调节螺钉可以带动壳体2与 支撑臂6相对支架7绕摆动轴13摆动，摆动范围可达10。以上，支架7与对接 环9通过螺栓紧固联接，对接环9上至少留有八个卡槽，安装法兰10上至少 留有两个卡榫，对接环9与安装法兰10通过对接环上的卡槽12和安装法兰上 的卡榫11配合连接，使支架7以上部分绕回转轴14转动。本发明中壳体2、 支撑臂6、支架7、调节机构8、对接环9、安装法兰10的材料均为硬质铝合 金。如图2所示，光源阵列22、柔光板23、光栏24依次自上而下分层固定在 壳体21的内部，光源阵列22与柔光板23之间保持不少于10mm的间隔，光 栏24和柔光板23之间紧密接触。如图3所示，光源阵列3由八个独立发光单 元组成，每个独立发光单元分别与电连接器1电连接，发光单元的底层为圓心 角为45°的扇形印制板32，其上密布至少60个紫外发光二极管31,每个发光 单元的发光亮度可单独控制，从而可以产生一定的模拟月相变化。柔光板4由八个圓心角为45。的扇形光学树脂板组成，每个扇形光学树脂板表面经打磨发 毛，可透过近紫外光及可见光；光栏5为一个圆环，内圓部分带有刃口，刃口 内径不小于370mm，内外表面采用发黑处理。图4 (b)示出了调节机构8与支架46和支撑臂45的连接关系，调节机 构8由调节螺钉41、弹簧卡环42、滑块43、调节架44组成，调节架44与支 架46固联，滑块43与支撑臂45固联，调节螺钉41与调节架44螺紋连接， 滑块43上有一圓孔，调节螺钉41从圓孔中穿入，调节螺4丁41 一端带有一圆 柱形凸台及一弹簧卡环42,将滑块43限制在凸台和弹簧卡环42之间。如图4 (a)所示，逆时针旋转调节螺钉41，拉动滑块43向靠近调节架44的方向运 动，从而带动支撑臂45相对支架46转动；如图4(c)所示，顺时针旋转调节 螺钉41,推动滑块43向远离调节架44的方向运动，从而带动支撑臂45相对 支架46反向转动。本发明小型月球才莫拟器中支架7的以上部分可以绕摆动轴 13在±5°范围内转动。例如安装法兰10上带有四个卡夢11,相邻两个卡榫11 相距90°,对接环9上带有八个卡槽12，相邻两个卡槽12相距45°，通过选择 不同卡槽与卡摔的配对，小型月^^莫拟器支架7以上部分绕回转轴14的角度可以是0°、 °45°、 90°、 135°.....315°、 360°,通过这种方式可以实现小型月球模拟器相对紫外敏感器两个方向的转动，利用小型月^^莫拟器可以测量紫 外敏感器俯仰、滚动姿态角的输出情况。本发明在应用时，首先通过螺钉将安装法兰10固定在紫外每文感器上，每 个紫外敏感器上预留4个M4螺孑L，均布在0180mm的圆上，安装完安装法兰 10后使卡夢进入卡槽12,旋紧即可实现小型月球模拟器与紫外敏感器的对接 安装，反向旋转模拟器，使卡夢从卡槽中脱出，即可使小型月^^莫拟器与紫外 敏感器分离。本发明工作时，由光源阵列3发出的光线，照亮柔光板4，紫外 敏感器对柔光板4成像，由于柔光板4前环形光栏5的遮挡作用，敏感器观测 到的景象分为两部分， 一部分为明亮的柔光板4，可以模拟明亮的月球表面； 一部分为黑暗的环形光栏5,可以模拟黑暗的太空背景，由此可在紫外敏感器环形视场的全部八个子视场中，形成模拟月球图像。本发明的小型月球模拟器主要技术指标如下光源亮度3~6 「 (300~450nm波段范围 附 内)光源相对稳定度优于±3%/小时光源不均匀度(散射屏 后)优于±10%挡光环刃口不圆度S0.05mm挡光环刃口平面度S0.05mm挡光环刃口直径约O370mm月^^莫拟器外形尺寸0418mmx115mm月球模拟器质量约1.5kg月球模拟器供电外部直流电源工作温度-30 ~ +55°C本发明可以用于局部的静态模拟月球图像，以在整星测试阶段作为紫外月 球敏感器的目标源，以供其环形视场完成月球边缘提取、姿态确定、极性检查等任务；利用静态小型月球模拟器可在诸如热真空、热循环等环境试验条件下， 对紫外敏感器的性能进行测试。本发明未详细描述内容为本领域技术人员公知技术。
权利要求
1、一种小型紫外月球模拟器，其特征在于包括电连接器(1)、壳体(2)、光源阵列(3)、柔光板(4)、光栏(5)、一对支撑臂(6)、支架(7)、调节机构(8)、对接环(9)、安装法兰(10)，电连接器(1)安装在壳体(2)上并与光源阵列(3)电连接，光源阵列(3)、柔光板(4)、光栏(5)依次自上而下分层固定在壳体(2)内部，一对支撑臂(6)的一端分别与壳体(2)固联，另一端分别与支架(7)的末端轴动连接，调节机构(8)一端固联在支架(7)的末端，调节机构(8)的另一端与其中一个支撑臂(6)固联，旋转调节机构(8)上的调节螺钉带动支撑臂(6)与壳体(2)相对支架(7)摆动，支架(7)与对接环(9)固联，对接环(9)与安装法兰(10)通过对接环(9)上的卡槽(12)和安装法兰(10)上的卡榫(11)配合连接，测试时安装法兰(10)可直接固联在紫外敏感器上。
2、 根据权利要求1所述的一种小型紫外月球模拟器，其特征在于所述 的壳体(2)、 一对支撑臂(6)、支架(7)、调节机构(8)、对接环(9)、安装 法兰(10)的材料均为硬质铝合金。
3、 根据权利要求1所述的一种小型紫外月球模拟器，其特征在于所述 的光源阵列(3)由八个独立发光单元组成，每个独立发光单元的底层为圓心角 为45。的扇形印制板，其上密布至少60个紫外发光二极管，每个独立发光单元 可被单独控制其发光亮度。
4、 根据权利要求1所述的一种小型紫外月5^#拟器，其特征在于所述 的柔光板(4)由八个圆心角为45。的扇形光学树脂板组成，每个扇形光学树脂 板表面经打磨发毛，可透过近紫外光及可见光。
5、 根据权利要求1所述的一种小型紫外月^^莫拟器，其特征在于所述 的光栏(5)为一个圆环，内圓部分带有刃口，刃口内径不小于370mm，内 外表面采用发黑处理。
6、 根据权利要求1所述的一种小型紫外月球模拟器，其特征在于所述的光源阵列(3)与柔光板(4)之间保持不少于10mm的间隔。
7、 根据权利要求1所述的一种小型紫外月球才莫拟器，其特征在于所述 的光栏(5)和柔光板(4)之间紧密接触。
8、 根据权利要求1所述的一种小型紫外月球冲莫拟器，其特征在于所述 的一对支撑臂(6)末端各有一个转轴，转轴插入支架上的轴套中与支架(7) 相对转动。
9、 根据权利要求1所述的一种小型紫外月球4莫拟器，其特征在于所述 的对接环(9)至少留有八个卡槽(12)。
10、 根据权利要求1所述的一种小型紫外月3l^莫拟器，其特征在于所述 的安装法兰(10)至少留有两个卡榫(11)。
全文摘要
一种小型紫外月球模拟器包括电连接器、壳体、光源阵列、柔光板、光栏、一对支撑臂、支架、调节机构、对接环、安装法兰，电连接器在壳体上与光源阵列电连接，光源阵列、柔光板、光栏依次自上而下固定在壳体内部，一对支撑臂的一端分别与壳体固联，另一端分别与支架的末端轴动连接，调节机构一端固联在支架的末端，调节机构的另一端与其中一个支撑臂固联，旋转调节机构上的调节螺钉带动支撑臂与壳体相对支架摆动，支架与对接环固联，对接环与安装法兰通过卡槽和卡榫配合连接。本发明体积小、重量轻，可以产生两轴方向的转动，并能产生一定的模拟月相变化，便于实现对紫外敏感器姿态测量功能的测试，提高了紫外敏感器的测试覆盖性。
文档编号G01C1/00GK101231168SQ200810057340
公开日2008年7月30日 申请日期2008年1月31日 优先权日2008年1月31日
发明者欣 卢, 叶培建, 张文明, 伟 蔡, 欣 黄, 黄江川 申请人:北京控制工程研究所