一种基于丝杠、凸轮、机械光阑的黑体在轨定标装置

本发明设计一种黑体在轨定标机构，特别是涉及一种基于丝杠-凸轮-机械光阑的黑体在轨定标装置，服务于空间遥感在轨定标领域。

背景技术：

1、红外波段探测器是实现深空科学探测获取地外目标天体的表面温度、物质成分的重要手段，但是红外探测器受环境影响较大。深空探测载荷由于寿命长、可靠性要求高等特点对于红外探测器也提出了更高的要求，深空探测过程中的地外天体轨道环境、科学仪器电子器件固有漂移等问题也使得仅采用地面试验定标参数往往不能实现长寿命的高精度观测数据。星载黑体定标是一种红外探测常用的技术手段。

2、黑体定标机构常需要能够抵抗在发射、飞行以及再入过程中要经历动力学环境的作用，如冲击、过载和振动，这些动力学环境逐级作用于各个分系统级和组件级的结构上，可能导致结构破坏，设备的性能下降，故障或失效。因此常需要具备自锁和一定程度的抗力学能力；同时由于载荷光谱仪机构设计的空间布局影响，要求黑体安装位置与机构安装空间不共面，甚至需要将驱动组件部分与定标组件分别安装，这也使得黑体定标机构也需要有较大的安装空间适应性。

技术实现思路

1、本发明公开了一种基于丝杠-凸轮-机械光阑的黑体在轨定标装置。该装置提供了一种在保证可靠性的前提下空间遥感载荷内部空间异形、驱动电机与实际输出分离安装的解决方案。

2、所述的一种基于丝杠-凸轮-机械光阑的黑体在轨定标装置，包括：步进电机1-1、电机安装座1-2、联轴器1-3、丝杠安装座1-4、凸轮槽转接板1-5、丝杠螺母组件1-6、梯形滑动丝杠1-7、轴承封盖1-8、导轨滑块1-9、力学底座1-10、直线导轨1-11、凸轮光阑压板2-1、凸轮槽转接板连杆2-2、凸轮槽光阑板2-3、黑体组件2-4、微型短导轨2-5、微型滑块2-6、光阑安装筒2-7、黑体导轨安装板2-8。

3、所述凸轮光阑压板2-1、凸轮槽转接板连杆2-2、凸轮槽光阑板2-3、黑体组件2-4、微型短导轨2-5、微型滑块2-6、光阑安装筒2-7、黑体导轨安装板2-8及相应的螺纹紧固件组成带凸轮槽的类机械光阑组件2；黑体组件2-4的滑块部分与凸轮槽光阑板2-3上的弧形(异形)凸轮槽组成凸轮机构，将凸轮槽光阑板2-3的旋转运动转化为黑体组件2-4沿微型导轨的直线运动。

4、所述步进电机1-1、电机安装座1-2、联轴器1-3、丝杠安装座1-4、凸轮槽转接板1-5、丝杠螺母组件1-6、梯形滑动丝杠1-7、轴承封盖1-8、导轨滑块1-9、力学底座1-10、直线导轨1-11构成丝杠-凸轮组件，步进电机1-1驱动丝杠旋转，经由丝杠螺母组件1-6、凸轮槽转接板1-5将旋转运动转化为直线运动。

5、所述凸轮槽转接板1-5的凸轮凹槽、凸轮槽光阑板2-3的凸轮凹槽及底面、凸轮槽转接板连杆2-2外表面、丝杠螺母组件1-6的螺纹副表面以及轴承内、外圈滚道、由于凸轮槽转接板连杆2-2圆柱面、直线导轨1-11表面需要采用mos2-4型固体润滑材料镀膜。

6、所述凸轮槽转接板1-5的凸轮凹槽、凸轮槽光阑板2-3的凸轮凹槽、凸轮槽转接板连杆2-2外表面、丝杠螺母组件1-6采用轴承钢以匹配运动副所需的镀膜工艺及长寿命要求。

7、进一步的，所述凸轮槽转接板1-5的凸轮凹槽、凸轮槽光阑板2-3的凸轮凹槽槽口关于槽口中心线对称度小于0.005，且两凸轮槽槽口所在平面平行度装配实测小于0.005；凸轮槽转接板连杆2-2圆柱度小于0.005；两直线导轨1-11安装平行度小于0.005，直线导轨1-11的沿导轨长度方向与凸轮槽转接板1-5的凸轮凹槽槽口长度方向平行度小于0.01。

8、进一步的，所述凸轮槽转接板1-5的内凹槽与带凸轮槽的类机械光阑组件2中凸轮槽转接板连杆2-2、凸轮槽光阑板2-3组成曲柄滑块机构；丝杠传递的旋转运动推动凸轮槽转接板1-5直线运动，由于凸轮槽转接板连杆2-2、凸轮槽光阑板2-3固连，使得凸轮槽转接板连杆2-2在凸轮槽转接板1-5内沿着凹槽滑动同时带动凸轮槽光阑板2-3旋转，凸轮槽光阑板2-3的旋转又使自身成为凸轮机构的主动件。通过丝杠-凸轮-机械光阑的三级运动转化将黑体组件所需的不同安装界面内直线运动与驱动电机输出的旋转进行分解，同时通过凸轮机构、滑动丝杠实现自锁。

9、本发明的有益效果在于通过丝杠-凸轮-机械光阑的三级运动转化将安装界面与运动方向、运动范围均不同的两组组件进行界面分离，可以满足多种不同的安装边界条件，可靠性高，安装界面适应能力强，且具备良好的抗力学能力。

技术特征：

1.一种基于丝杠、凸轮、机械光阑的黑体在轨定标装置，包括步进电机(1-1)、电机安装座(1-2)、联轴器(1-3)、丝杠安装座(1-4)、凸轮槽转接板(1-5)、丝杠螺母组件(1-6)、梯形滑动丝杠(1-7)、轴承封盖(1-8)、导轨滑块(1-9)、力学底座(1-10)、直线导轨(1-11)、凸轮光阑压板(2-1)、凸轮槽转接板连杆(2-2)、凸轮槽光阑板(2-3)、黑体组件(2-4)、微型短导轨(2-5)、微型滑块(2-6)、光阑安装筒(2-7)、黑体导轨安装板(2-8)；其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种基于丝杠、凸轮、机械光阑的黑体在轨定标装置，其特征在于：所述的凸轮槽转接板(1-5)的凸轮凹槽、凸轮槽光阑板(2-3)的凸轮凹槽、凸轮槽转接板连杆(2-2)外表面、丝杠螺母组件(1-6)的螺纹副表面以及轴承内外圈滚道、凸轮槽转接板连杆(2-2)圆柱面和直线导轨(1-11)表面均采用mos2-4型固体润滑材料镀膜。

3.根据权利要求1所述的一种基于丝杠、凸轮、机械光阑的黑体在轨定标装置，其特征在于：所述凸轮槽转接板(1-5)、凸轮槽光阑板(2-3)、凸轮槽转接板连杆(2-2)、丝杠螺母组件(1-6)采用轴承钢制作。

技术总结
本发明公开了一种基于丝杠、凸轮、机械光阑的黑体在轨定标装置，包括丝杠组件、导轨、步进电机、凸轮槽、机械光阑组件、黑体组件、行程开关、光阑安装座。丝杠组件、步进电机、导轨构成的驱动部分与黑体组件、机械光阑构成的黑体定标组件分别安装在不同的层面，黑体组件的运动方向与电机旋转面的径向平行，但不共面，两部分由凸轮槽通过凸轮机构原理将两部分连接。本发明的特点在于采用驱动部分组件与黑体定标执行部件安装界面不共面，且允许部分交叉；通过凸轮作用将驱动与黑体定标执行部件连接，安装环境适应强。采用的滑动丝杠和凸轮槽凸轮线均具备自锁能力，同时具有抗力学能力。

技术研发人员：张润峰,吕刚,徐睿,金健,何志平
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：
技术公布日：2024/1/14