一种扫描机构光机设计技术探究.doc

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1、一种扫描机构光机设计技术探究摘要：对某一扫描机构的的光机设计技术从总体布局、实现方法、关键技术、相应的重量控制、维修性等方面进行介绍，并对光机设计中的几个关键技术问题进行分析，给出一种解决办法,对这一类的光机设计技术进行初步的归纳总结,为其他光机系统设计提供参考。关键词扫描机构；光机；精度分析中图分类号:TN958.98文献标识码：A文章编号：1671-7597(2012)0110056・020引言随着科学技术的突飞猛进、设计工具及设计理念的不断进步，光机结构设计从以前的单一化向多元化发展，光机设计技术也随着产品的要求在不断的发展和革新，新的设

2、计理念和技术被不断的应用到光机设计中来，使得整个光机设计向着小、巧、轻、精方向发展。本文从某一扫描机构光机设计的流程、轴系考虑、设计布布局、重量控制、精度分配、LL!装配工艺、维系性等方面对扫描机构光机设计给予了简单的分析和介绍，给出了一种实现的方案，满足要求。1概述1.1扫描机构扫描机构是光机扫描性相机接收地物光学信息通道的第一个环节，它通常起到反射地物光学信息，扩大视场范围和对遥感目标的垂直飞行方向上进行扫描的作用口］。本文所讨论的扫描机构主要用于昼夜简单气象条件下临空垂直侦察，并能实时生成目标区图像信息。作为航空侦察仪器的一种，扫描机构用

3、光机扫描的方法，在垂直于飞机航向的方向上扫描成像，同时利用飞机的飞行运动将扫描向前递推，从而获得航线下方广阔地域内的连续两维热图像。1.2扫描机构总体布局介绍扫描机构由扫描反射镜组件、扫描反射镜轴系（俯仰轴系）、横滚轴系、陀螺部件、配重部件组成。扫描反射镜在横滚和俯仰方向转动，实现扫描反射镜在横滚方向上的摆扫以及在俯仰方向上的像移补偿。具体实现功能如下：1）在控制系统的控制下，在方位、俯仰方向上驱动扫描反射镜，实现对目标空域的搜索及对目标的跟踪。2）利用1/2稳像机构及陀螺，辅助控制系统实现扫描反射镜稳像精度。2实现方法2.1轴系设计扫描机构轴

4、系设计需要完成以下的几个方面：一是轴承支撑方式的确定，二是轴承的选取，三是根据驱动方式、负载等进行轴系的布局设计，四是计算分析轴系的设计是否满足要求，即校核复算，五是明确轴承的使用注意事项。据此，本扫描机构的几大轴系的设计技术及实现方法如下。2.1.1俯仰轴系（扫描反射镜轴系）俯仰轴系主要由轴承、扫描反射镜、大带轮及相关的结构件组成。该轴系采用成对轴承预紧，一端固支，一端游动的构型。通过电机轴系驱动小带轮，使钢带带动大带轮进行扫描转动，实现俯仰方向的扫描。2.1.2电机轴系电机轴系主要由电机、旋变、轴承、小带轮及相关结构件组成，该轴系采用成对轴

5、承预紧，旋变端固支，电机端游动的构型，为了缩短轴系的长度，电机与旋变均采用套轴安装的构型。俯仰电机的安装方式：电机转子与电机支架采用过盈配合的安装方式，该安装方式既可保证电机转子与电机支架可靠连接，也可以进一步缩短轴系长度。实现目标区域俯仰方向的机械扫描，并通过1/2机构拖动陀螺轴系转动，实现俯仰轴系与陀螺轴系的1:2角传动关系。2.1.3张紧轮轴系张紧轮轴系主要用来张紧1/2机构钢带，增加包袱角。该轴系由轴承、轴套、轴及相关结构件组成，该轴系跨距25mm,采用一对国产预紧轴承，装配的时侯，轴承装在张紧轮上，拧紧轴承压圈。2.1.4方位轴系方位

6、轴系由电机、旋变、轴承、下支撑架、轴套、限位块及相关结构件组成。该轴系采用成对轴承预紧,两对轴承均位于下半轴，两对轴承之间放置电机和旋变，可以提高轴承跨距，提高支撑刚度。带动俯仰轴系实现对目标区域的方位、俯仰方向的搜索及跟踪，以及支撑、安装整流罩部件的功能。经设计计算，方位轴系的回转精度为11重量5kg、摩擦力矩和转动惯量满足要求，经过配平，转动惯量也满足控制系统的要求。2.1.5轴承的考虑轴系的设计指标及最后装配出来的质量与轴承轴承在装配前的彻底清洗时非常重要的，因为只要有一些极为细小的多余物，对轴承寿命也会造成极大的不良影响。因此轴承必如

7、残存的磨屑和残存的液体［2］。因此需要在设计图纸上将轴系中轴承的有关考虑单独列出来。须经过严格的清洗后才能装配。必须清除所有无关的物质,2.2精度设计扫描机构俯仰轴系与陀螺轴系的平行度S30":影响俯仰轴系与陀螺轴系平行度的误差源是俯仰轴系与陀螺轴系的回转精度。俯仰轴系的回转精度为10.2^，陀螺轴系的回转精度为8.2〃,由随机误差合成原则可计算出扫描机构俯仰轴系与陀螺轴系的平行度误差为12.9^,满足要求。扫描反射镜表面法线的划圆量＜35〃：影响扫描反射镜表面划圆量的误差源有以下三个方面：方位轴系的回转误差、俯仰轴系的回转误差、方位轴系与俯仰

8、轴系的垂直正交度。俯仰轴系的回转精度为9.3〃,方位轴系的回转精度为,方位轴系和俯仰轴系垂直度为20〃，由随机误差合成原则可计算出扫描反射镜表面法线的