一种基于量子通信的二维直驱跟踪机构的制作方法

1.本实用新型涉及跟踪机构的技术领域，特别是涉及一种基于量子通信的二维直驱跟踪机构。


背景技术：

2.传统量子通信地面信号发射接收站，由于结构复杂、体积庞大，重量大于1吨，运输成本高，且操作不方便，工作效率低。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种基于量子通信的二维直驱跟踪机构，以解决上述现有技术存在的问题，使量子通信地面站的尺寸和重量显著降低，并提高了机动性和工作效率。
4.为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：
5.本实用新型提供了一种基于量子通信的二维直驱跟踪机构，包括方位机构、支撑架、俯仰机构和控制单元，所述支撑架的下端连接有所述方位机构、上端连接有所述俯仰机构，所述俯仰机构连接天文镜筒，所述方位机构和所述俯仰机构分别与所述控制单元电连接，所述方位机构能够带动所述支撑架在水平面内转动，所述俯仰机构能够带动所述天文镜筒在竖直面内转动。
6.优选的，所述支撑架呈l型且内部呈中空设置，所述支撑架的横臂上设置有所述方位机构、竖臂的顶端设置有所述俯仰机构，所述天文镜筒位于所述横臂的上方。
7.优选的，所述方位机构或者所述俯仰机构均包括机座、驱动电机、转轴、轴承组件和测角组件，所述机座内设置有驱动电机、所述轴承组件和所述测角组件，所述转轴的两端分别设置有一所述轴承组件，所述驱动电机的定子座与所述机座连接、转子座与所述转轴连接，所述转轴的下端设置有所述测角组件，所述转轴的两端与所述机座之间设置有所述轴承组件。
8.优选的，转轴为中空轴，所述中空轴内设置有阶梯轴孔，所述方位机构的中空轴的顶部通过螺栓连接有检测用的工装连接件。
9.优选的，所述机座的下端通过轴承支架与一所述轴承组件通过螺栓连接、上端口与另一所述轴承组件的轴承座通过螺栓连接，所述机座的底部通过螺栓连接有底板，所述机座的下端设置有线缆固定板，所述机座的侧壁上设置有接线航插。
10.优选的，所述测角组件包括角度编码器，所述角度编码器的定子与所述轴承支架通过螺栓连接、转子与所述转轴通过螺栓连接，所述驱动电机和所述角度编码器均与所述控制单元电连接。
11.优选的，所述轴承组件包括轴承端盖、角接触球轴承、隔圈和轴承座，所述轴承端盖与所述轴承座之间设置有一个或两个所述角接触球轴承，两个所述角接触球轴承之间设置有内隔圈和外隔圈，所述轴承座通过锁紧套或者螺栓与所述转轴螺纹连接。
12.优选的，所述方位机构的机座与所述支撑架之间设置有一转角限位机构，所述转角限位机构包括挡销、v形块、销轴、磁铁、挡光片和光电传感器，所述挡销设置于所述支撑架上，所述v形块通过所述销轴转动设置于所述机座的侧壁上，所述挡销能够与所述v形块的侧壁相碰触，所述v形块的两侧壁上分别设置有所述磁铁和所述挡光片，所述光电传感器设置于所述机座上且位于所述v形块的下方，所述磁铁在旋转过程中能够吸附于所述机座的台阶面上并使所述挡光片触发所述光电传感器，所述光电传感器与所述控制单元电连接。
13.优选的，所述俯仰机构的转轴与所述所述支撑架之间设置有一俯仰角限位机构，所述俯仰角限位机构包括设置于所述转轴两端的机械限位机构和光电限位机构，所述机械限位机构包括弹簧柱塞和转动块，所述轴承组件的轴承座上固定设置有两个呈设定圆心角的所述弹簧柱塞，所述转动块与所述转轴连接，所述转动块与所述弹簧柱塞处于同一平面内，所述转动块能够触发所述弹簧柱塞；所述光电限位机构包括扇形挡片和光电传感器，所述扇形挡片与所述转轴连接，两个所述光电传感器呈180
°
圆心角设置于所述俯仰机构的机座上，所述扇形挡片能够触发所述光电传感器，所述设定圆心角＝180
°‑
所述扇形挡片的圆心角。
14.优选的，当所述俯仰机构转动时，所述俯仰角限位机构的转动角度范围为-5
°
～+95
°
；当所述方位机构转动时，所述转角限位机构的转动角度范围为-360
°
～+360
°
。
15.本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：
16.通过本实用新型的基于量子通信的二维直驱跟踪机构可以构建一种小型便携式信号发射接收站，体积小，重量轻，方便运输，操作简单，整机重量小于100kg，极大的降低了成本，提高了机动性和工作效率。
附图说明
17.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本实用新型基于量子通信的二维直驱跟踪机构的结构示意图一；
19.图2为本实用新型基于量子通信的二维直驱跟踪机构的结构示意图二；
20.图3为本实用新型中支撑架和俯仰机构的结构示意图；
21.图4为本实用新型中方位机构的结构示意图；
22.图5为本实用新型中轴承组件的结构示意图一；
23.图6为本实用新型中轴承组件的结构示意图二；
24.图7为本实用新型中驱动电机的连接结构示意图；
25.图8为本实用新型中转角限位机构的结构示意图；
26.图9为本实用新型中机械限位机构的结构示意图；
27.图10为本实用新型中光电限位机构的结构示意图；
28.其中：1-方位机构，2-支撑架，3-天文镜筒，4-俯仰机构，5-阶梯轴孔，6-转角限位机构，7-机械限位机构，8-光电限位机构，9-轴承支架，10-中空轴，11-测角组件，12-接线航
插，13-线缆固定板，14-底板，15-机座，16-轴承端盖，17-角接触球轴承，18-外隔圈，19-内隔圈，20-轴承座，21-锁紧套，22-定子座，23-驱动电机，24-转子座，25-垫片，30-光电传感器，31-扇形挡片，32-弹簧柱塞，33-转动块，34-挡销，35-v形块，36-销轴，37-磁铁，38-挡光片。
具体实施方式
29.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
30.本实用新型的目的是提供一种基于量子通信的二维直驱跟踪机构，以解决现有技术存在的问题，使量子通信地面站的尺寸和重量显著降低，并提高了机动性和工作效率。
31.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
32.如图1至图10所示：本实施例提供了一种基于量子通信的二维直驱跟踪机构，包括方位机构1、支撑架2、俯仰机构4和控制单元，支撑架2的下端连接有方位机构1、上端连接有俯仰机构4，俯仰机构4连接天文镜筒3，方位机构1和俯仰机构4分别与控制单元电连接，方位机构1能够带动支撑架2在水平面内转动，俯仰机构4能够带动天文镜筒3在竖直面内转动。支撑架2呈l型且内部呈中空设置，支撑架2的横臂(位于l型的下方)上设置有方位机构1、竖臂的顶端设置有俯仰机构4，天文镜筒3位于横臂的上方。
33.方位机构1或者俯仰机构4均包括机座15、驱动电机23、转轴、轴承组件和测角组件11，机座15内设置有驱动电机23、轴承组件和测角组件11，转轴的两端分别设置有一轴承组件，驱动电机23的定子座22与机座15连接、转子座24与转轴连接，转轴的下端设置有测角组件11，转轴的两端与机座15之间设置有轴承组件。
34.转轴为中空轴10，中空轴10内设置有阶梯轴孔5，方位机构1的中空轴10的顶部通过螺栓连接有检测用的工装连接件。机座15的下端通过轴承支架9与一轴承组件通过螺栓连接、上端口与另一轴承组件的轴承座通过螺栓连接，机座15的底部通过螺栓连接有底板14。方位机构1的机座15的下端设置有线缆固定板13，机座15的侧壁上设置有接线航插12。
35.测角组件11包括角度编码器，角度编码器的定子与轴承支架9通过螺栓连接、转子与转轴通过螺栓连接，驱动电机23和角度编码器均与控制单元电连接，实行闭环控制，用来反馈当前状态下的速度和位置信息，便于实时控制天文镜筒3的水平转角。
36.轴承组件包括轴承端盖16、角接触球轴承17、隔圈和轴承座20，轴承端盖16与轴承座20之间设置有一个或两个角接触球轴承17，两个角接触球轴承17之间设置有内隔圈19和外隔圈18，轴承座20的下端与锁紧套21螺纹连接，轴承座20通过锁紧套21或者螺栓与所述转轴螺纹连接。其中，方位机构1的机座15下端的轴承组件包括两个角接触球轴承17。
37.方位机构1的机座15与支撑架2之间设置有一转角限位机构6，转角限位机构6包括挡销34、v形块35、销轴36、磁铁37(强磁铁)、挡光片38和光电传感器30，挡销34设置于支撑架2上，v形块35通过销轴36转动设置于机座15的侧壁上，挡销34能够与v形块35的侧壁相碰触，v形块35的两侧壁上分别设置有磁铁37和挡光片38，光电传感器30设置于机座15上且位
于v形块35的下方，磁铁37在旋转过程中能够吸附于机座15的台阶面上并使挡光片38触发光电传感器30，光电传感器30与控制单元电连接。当方位机构1转动时，转角限位机构6的转动角度范围为-360
°
～+360
°
，当挡销34随支撑架2一起转动至-360
°
或者+360
°
的临界角时，与v形块35的侧壁相抵触，进而触发光电传感器30，再通过控制单元控制电机停止转动并改变一次转动方向。
38.俯仰机构4的转轴与支撑架2之间设置有一俯仰角限位机构，俯仰角限位机构包括设置于转轴两端的机械限位机构7和光电限位机构8，机械限位机构7包括弹簧柱塞32和转动块33，轴承组件的轴承座20上固定设置有两个呈设定圆心角的弹簧柱塞32，转动块33与中空轴10连接，转动块33与弹簧柱塞32处于同一平面内，转动块33能够触发弹簧柱塞32；光电限位机构8包括扇形挡片31和光电传感器30，扇形挡片31与中空轴10连接，两个光电传感器30呈180
°
圆心角设置于俯仰机构4的机座15上，扇形挡片31能够触发光电传感器30，设定圆心角＝180
°‑
扇形挡片31的圆心角。当俯仰机构4转动时，俯仰角限位机构的转动角度范围为-5
°
～+95
°
。当天文镜筒3转动至-5
°
或者+95
°
的临界角时，转动块33与其中一个弹簧柱塞32相抵触，同时扇形挡片31触发其中一个光电传感器30，再通过控制单元控制电机停止转动，弹簧柱塞32发生压缩，吸收能量、减小机械振动，从而达到平稳的转动限位的效果，机械限位和光电限位双重保障。
39.本实施例基于量子通信的二维直驱跟踪机构的工作原理是，在初始状态下，天文镜筒3(负载组件)处于水平零位状态，方位机构1中的驱动电机23带动阶梯轴孔5正转一圈、反转一圈，其转动范围为
±
360
°
。俯仰机构4中的驱动电机23带动俯仰的转轴来回运动，其转动范围为-5
°
到+95
°
，天文镜筒3(负载组件)中的姿态位置是通过计算机计算出墨子号卫星的空间位置来确定的，从而实现通过计算机控制方位机构1和俯仰机构4根据墨子号的运动轨迹来实时跟踪。本实施例的机构在实现量子通信天地信号对接的前提下，显著降低了地面站的尺寸和重量。
40.本说明书中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。