[发明专利]一种潜望式指向机构

说明书

本发明公开了一种潜望式指向机构，包括方位壳体、方位轴驱动组件、俯仰轴驱动组件；方位轴驱动电机装配固定于方位轴驱动电机安装平板上，并通过方位轴传动机构驱动方位轴转动以带动上方的方位折转反射镜组件运动；俯仰轴驱动电机装配固定于俯仰轴驱动电机安装平板上，并通过俯仰轴传动机构驱动俯仰轴转动以带动上方的俯仰折转反射镜组件运动。本发明的指向机构的俯仰轴驱动电机集成于方位壳体的侧面，并通过俯仰轴传动组件驱动俯仰轴运动，不存在绕线问题，也不存在线缆缠绕与拖拽对伺服性能的影响，机构运动稳定性得到提高。避免了安装导电滑环，机构结构简单可靠，降低了方位轴和俯仰轴的负载转动惯量，提高了机构的动态性能。

技术领域

本发明涉及光电工程技术领域，尤其涉及一种潜望式指向机构。

背景技术

在光电工程领域中，PAT(指向，捕获，跟踪)系统是光电跟瞄、激光通信、光电扫描侦查、深空探测等诸多类型精密仪器的重要组成部分，能实现空间任意方位角的指向、瞄准或者跟踪等功能。

在PAT系统中，CPA(粗捕跟机构)是实现捕获跟踪的关键机构之一；常见的两轴CPA形式有：旋转双棱镜式、摆镜式、潜望式和经纬仪式(X-Y框架式和地平式——T型、L型、U型)。与其他CPA结构形式相比，潜望式捕跟机构的突出优点是方位轴和俯仰轴扫描角度范围大、带负载能力强、转动部分自身刚度大从而整机基频高、面向星载应用时，发射阶段的自锁装置设计简单、若采用力矩电机驱动，机构动态响应性能好等。

传统的潜望式指向机构主要由俯仰轴组件、方位轴组件和两个光线折转反射镜组件构成。俯仰轴组件内一般包含轴承、轴承套、驱动电机、角度传感器等，方位轴的结构组成与俯仰轴类似。这种结构的特点是：俯仰轴的驱动电机套装在俯仰旋转轴上(直驱)或者安装在俯仰轴组件的支撑壳体上(非直驱)，驱动电机作为俯仰轴组件的一部分，其随着方位轴旋转。

但是，经过实践和研究发现，传统的潜望式指向机构具有以下缺点：

1、方位轴旋转时，俯仰驱动电机供电线缆存在缠绕现象，导致俯仰旋转轴转动范围受限，且随着方位轴的转动角度不同，线缆拖拽带来的阻力矩不稳定，影响转轴的伺服运动性能；

2、无论是直驱还是非直驱，由于包含驱动电机(非直驱还包括减速机构)，俯仰轴组件的质量和外形包络尺寸较大，即方位轴的负载转动惯量较大。

而现有技术中解决绕线问题的途径之一是在俯仰轴组件上增加盘式导电滑环，而盘式导电滑环径向尺寸大，增加了机构总质量、外形尺寸和运动包络，增加了俯仰轴组件结构复杂度，特别是在航天领域，导电环的存在不利于设备在力学和空间环境适应方面的可靠性。

综上所述，为了克服现有技术中存在的上述问题，本领域的技术人员亟需研发一种新型潜望式指向机构，以从根本上解决线缆缠绕的问题、以及能够方便实现俯仰轴的整周无限制旋转，并实现整个机构的小型化和轻量化。

发明内容

本发明提供了一种解决线缆缠绕问题、能够方便地实现俯仰轴的整周无限制旋转、且实现了整个机构的小型化和轻量化的新型潜望式指向机构。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明的一种潜望式指向机构，该指向机构包括：

方位壳体，所述方位壳体内部中空地形成为方位轴安装空间和一级传动齿轮轴安装空间；

集成于所述方位壳体、并驱动所述方位轴转动的方位轴驱动组件；以及

集成于所述方位壳体、并驱动所述一级传动齿轮轴转动的俯仰轴驱动组件；

所述一级传动齿轮轴传动连接有二级传动齿轮轴，且所述一级传动齿轮轴和所述二级传动齿轮轴组成俯仰轴组件；

所述方位壳体的侧面朝向两侧分别延伸有安装平板，分别为方位轴驱动电机安装平板和俯仰轴驱动电机安装平板；