[发明专利]全方位高精度空间指向微调装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种空间指向机构，尤其是一种用于该机构的全方位空间指向微调装置。

背景技术

实现空间指向运动是航天工程应用领域多种设备的基本要求。传统的二轴正交转台式空间指向装置，由于存在设计计算误差、加工误差、装配误差、随机误差以及配合间隙等多种因素的综合影响，使得这类装置的定位指向精度不高。光通信领域中天线驱动机构、导弹导引头姿态控制机构等都要求其搭载平台能够达到毫弧度数量级的全方位空间精确指向定位。显然，采用传统的指向机构难以满足使用要求。作为一种解决方案，可以在传统指向机构的输出轴末端再串联一个高精度微调指向装置，以实现搭载平台空间指向定位的精确控制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对传统二轴正交转台式空间指向机构难以达到高精度指向定位的缺陷，设计一种能够实现精确控制的空间指向微调装置，为航天、通信、兵器等领域提供一种能够实现指向微调的解决方案。

本发明的技术解决方案是，所述全方位空间指向微调装置，参见图1，具有底板3和通过螺钉同轴线固接在底板3上的筒形支架2。其技术特点在于，所述支架2内还设置有三支呈辐射状径向均匀分布的压电陶瓷驱动器1。该三支压电陶瓷驱动器1一端分别通过螺钉固接支架2的筒底，另一端分别通过调节螺钉4与所述底板3球铰接。其中所述压电陶瓷驱动器1对应所述调节螺钉4的端面设有球头11。所述调节螺钉4与该球头11对应的端头设有与该球头11匹配的球窝41。上述三支压电陶瓷驱动器1即分别通过该球头11和球窝41与所述底板3球铰接。此外，所述支架2之筒形柱面上轴向绕柱设有螺旋槽21。从而使之具备良好的弹性变形能力和复位功能。并进而通过驱动上述三支压电陶瓷驱动器1，改变使用本装置的空间指向机构的输出端球头11的空间位置，改变作为搭载平台的底板3的端面法线的空间指向。可将调节螺钉4由底板3外端面拧入，使其端部球窝41顶住压电陶瓷驱动器1的输出端球头11。拧紧三个调节螺钉4产生一定的预紧力，使具有弹性的支架2沿其轴线产生相应的预变形。通过调节三个调节螺钉4还可保证在初始安装位置时底板3的外端面法线与支架2的轴线平行。使用时通过螺钉可将整个装置安装到上一级指向机构的输出轴末端。分别控制三支压电陶瓷驱动器1的输出位移量，可以改变三个输出端球头11的空间位置，从而精确调整底板3即搭载平台的外端面法线的空间指向。

本发明的工作原理是，由以上构件构成的本发明的全方位空间指向微调装置，依据基于“不共线的三个点确定一个平面”这一公理建立。如果改变三点的空间位置，由这三点所确定的平面在空间的方位也将改变。本发明将三组线性压电陶瓷驱动器输出端球头的球心作为控制点。当控制三个压电陶瓷伸长或缩短时，三个球头位置发生变化，驱动作为搭载平台的底板改变空间方位。而由于弹性支架能随之产生弹性变形，底板的外端面法线就可以指向预定的方位了。

本发明如上述系针对传统的指向机构定位指向精度不高的缺点，提出一种全方位空间指向微调装置。将这种高精度空间指向微调装置串联在传统指向机构的输出轴末端，可以实现搭载平台空间指向的精确定位。该全方位空间指向微调装置具有能够沿任意方向空间指向偏摆的能力，最大偏摆角度取决于压电陶瓷的最大位移量，其指向精度可达微弧度数量级。通过选择螺旋线缝隙的圈数和螺距、弹性支撑架圆柱部位的壁厚，可以调整系统的刚度。

本发明的有益效果是，通过设置在支架上的螺旋状沟槽即螺旋槽，使得支架由此而来具备了弹性变形和复位能力；通过分别驱动三支压电陶瓷驱动器进行直线位移，可以精确地控制底板即搭载平台的外端面法线往空间任意方位的偏摆，实现精确的微调指向。

附图说明

图1是本发明一种全方位空间指向微调装置的结构示意图，图中标示为：

1-压电陶瓷驱动器，

11-球头，

2-支架，

21-螺旋槽，

22-通孔，

3-底板，

4-调节螺钉，

41-球窝。

具体实施方式