定标装置及星载相机的制作方法

1.本发明涉及影像设备的技术领域，尤其涉及一种定标装置及星载相机。


背景技术：

2.当前，随着航天技术的发展，天基对地以及对天空间目标探测的不断需要，星载相机的高性能探测需要高精度的在轨定标技术，以定标精确、可靠性强、结构紧凑等对影像采集影像较小为设计原则；由于星上定标装置的方法不受地表类型和大气的影响，可对相机进行实时快速高精度的定标，星载辐射定标技术成为国内外发展的重点。
3.星载相机需要定期将定标装置移动到定标位置，开启定标源的定标。传统相机定标机构结构复杂，装配工艺困难，成本较高，尤其是不容易通过力学和热环境试验。定标装置在卫星飞行发射过程中处于闭合状态，存在闭合状态下的锁定效果差的问题；定标装置在卫星飞行摄像过程中处于展开状态，存在展开状态下不能保持固定位，会对定标板产生扰动，其产生的震动影响相机的成像效果的问题。
4.因此，亟需提供一种定标装置及影像设备，以解决现有技术中所存在的上述技术问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种定标装置及星载相机，旨在解决现有的定标装置闭合状态锁定效果差，展开状态对定标板产生扰动的问题。
6.为达此目的，本发明采用以下技术方案：定标装置，包括：
7.定标板，上述定标板与遮光罩的端部连接，且上述定标板能够沿上述遮光罩的边沿展开或者闭合；
8.固定机构，上述固定机构包括定位结构和锁紧结构，上述定位结构用限制上述定标板于上述遮光罩上处于闭合状态下的移动，上述锁紧结构用于限制上述定标板于上述遮光罩上处于闭合状态下的转动；
9.控制机构，上述控制机构与上述定标板连接，上述控制机构包括动力源和自锁减速传动结构，上述动力源能够驱动上述自锁减速传动结构带动上述定标板于上述遮光罩上处于展开至预设位置后自锁。
10.作为优选，上述自锁减速传动结构包括涡轮和蜗杆；
11.上述蜗杆的一端与上述动力源连接，上述蜗杆的另一端与上述涡轮连接，上述涡轮与上述定标板连接，且上述蜗杆的导程角小于等于三度。
12.作为优选，上述自锁减速传动结构包括四连杆机构；
13.上述四连杆机构包括第一连杆和第二连杆，上述第一连杆和第二连杆转动处于死点位置时，上述定标板于上述遮光罩上处于展开至预设位置后自锁。
14.作为优选，上述控制机构还包括传感器；
15.上述传感器与上述动力源连接，上述传感器用于感应上述定标板于上述遮光罩上
的展开角度或闭合状态并将将信号传递至上述动力源。
16.作为优选，上述定位结构包括第一定位部和第二定位部；
17.上述第一定位部配置于上述定标板，上述第二定位部配置于上述遮光罩对应上述第一定位部的位置，上述第一定位部和上述第二定位部适配插接。
18.作为优选，还包括解锁机构；
19.上述解锁机构固定于上述定标板上，上述解锁机构用于将上述锁紧结构解锁。
20.作为优选，上述锁紧结构为热刀锁紧结构；
21.上述定标装置还包括回收机构，上述回收机构固定于上述遮光罩的侧壁，上述回收机构用于将上述解锁机构解除的绑扎线进行回收。
22.作为优选，上述回收机构包括支架和扭簧；
23.上述支架固定于所述遮光罩，上述支架上配置有穿引孔，上述扭簧的一端部与上述支架铰接，上述扭簧的另一端配置有拉环；
24.上述绑扎线能够通过上述穿引孔连接至上述扭簧的拉环，上述扭簧能够将切断的绑扎线压在上述遮光罩的一侧。
25.作为优选，上述定标板上设置有第一止口，上述遮光罩上对应上述第一止口的位置设置有第二止口，上述第一止口和第二止口适配连接以形成定标板和遮光罩之间的遮光结构。
26.本发明还提供星载相机，包括上述的定标装置。
27.本发明的有益效果：在本发明的技术方案中，(1)通过定位结构和锁紧结构将处于闭合状态下的定标板进行可靠稳定的闭合，使定标板能够抵抗航天器在火箭发射或者飞行过程中产生的震动；通过自锁减速传动结构将定标板展开，在展开过程中通过自锁减速传动结构放大输出力矩，节省整体装置的重量和能源的消耗，并在展开后处于自锁状态，提高定标板展开后的刚度，保证相机的成效效果；针对现有技术中存在的技术问题提供了一种结构简单可靠、能够自锁可控、适应性好和经济成本低的定标装置；(2)通过解锁机构和回收机构，解决了锁定结构的绑扎线解锁后会对成像造成的影响：(3)通过遮光结构有效防止定标板在闭合状态下收到外界光线的影响。
附图说明
28.图1是本发明实施例一的定标装置的结构示意图；
29.图2是本发明实施例一的定标装置的a-a正视图；
30.图3是图2的定标装置的剖视图；
31.图4是图3中a处的放大图；
32.图5是本发明实施例一的定标装置的闭合状态下锁紧结构锁紧的示意图；
33.图6是本发明实施例一的定标装置的闭合状态下解锁机构解锁的示意图；
34.图7是本发明实施例一的定标装置的展开的示意图；
35.图8是本发明实施例一的控制机构的示意图；
36.图9是本发明实施例一的自锁减速传动结构的示意图；
37.图10是本发明实施例二的自锁减速传动结构转动下两种状态的示意图。
38.图中：1、定标板；2、遮光罩；3、固定机构；31、定位结构；311、第一定位部；312、第二
定位部；32、锁紧结构；4、控制机构；41、动力源；42、自锁减速传动结构；421、涡轮；422、蜗杆；423、第一连杆；424、第二连杆；43、传感器；5、解锁机构；51、热刀；6、回收机构；61、支架；62、扭簧；63、穿引孔；7、遮光结构；71、第一止口；72、第二止口。
具体实施方式
39.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
40.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
41.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
42.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
43.实施例一
44.首先，参阅图1至图8所示，本发明提供的定标装置，定标装置，包括定标板1、固定机构3和控制机构4；上述定标板1与遮光罩2的端部连接，且上述定标板1能够沿上述遮光罩2的边沿展开或者闭合；上述固定机构3包括定位结构31和锁紧结构32，上述定位结构31用限制上述定标板1于上述遮光罩2上处于闭合状态下的移动，上述锁紧结构32用于限制上述定标板1于上述遮光罩2上处于闭合状态下的转动；上述控制机构4与上述定标板1连接，上述控制机构4包括动力源41和自锁减速传动结构42，上述动力源41能够驱动上述自锁减速传动结构42带动上述定标板1于上述遮光罩2上处于展开至预设位置后自锁。
45.具体地，通过定位结构31和锁紧结构32将处于闭合状态下的定标板1进行可靠稳定的闭合，使定标板1能够抵抗航天器在火箭发射或者飞行过程中产生的震动；通过自锁减速传动结构42将定标板1展开，在展开过程中通过自锁减速传动结构42放大输出力矩，节省整体装置的重量和能源的消耗，并在展开后处于自锁状态，提高定标板1展开后的刚度，保证星载相机的成效效果；针对现有技术中存在的技术问题提供了一种结构简单可靠、能够自锁可控、适应性好和经济成本低的定标装置。
46.值得一提的是，本发明的解决方案是提供一种可控制的能够自锁的星载相机定标机构，能够实现定标板1的自动锁紧和解锁，可对星载相机定期定标。
47.其中，控制机构4安装在遮光罩2的一侧，通过连接耳板与定标板1相连接，回收机构6安装在遮光罩2的另外一侧(控制机构4对面一侧)，解锁装置安装在定标板1顶面，定标板1与遮光罩2两侧安装有固定机构3。
48.其中，当星载相机需要拍摄时，定标板1处于展开状态；当星载相机需要定标时，定标板1处于闭合状态，进行定标；在太空中，需要定期对星载相机进行定标工作。
49.其中，定标板1由定标板1主框和定标源组成，用于星载相机的定标。
50.示例性地，上述自锁减速传动结构42包括涡轮421和蜗杆422；上述蜗杆422的一端与上述动力源41连接，上述蜗杆422的另一端与上述涡轮421连接，上述涡轮421与上述定标板1连接，且上述蜗杆422的导程角小于等于三度。
51.具体地，通过涡轮421和蜗杆422组成的自锁减速传动机构，既能放大动力源41的输出力矩，控制定标板1的展开和闭合，又能利用涡轮421和蜗杆422的自锁特性，保证定标板1在展开后保持在预设角度后具有一定刚度。
52.其中，蜗轮和蜗杆422形成的减速器减速比比较大，当蜗杆422的导程角≤3
°
时，蜗轮蜗杆422减速器能够实现自锁，本设计中蜗杆422的导程角设计为3
°
，蜗杆422可以驱动蜗轮转动，反之蜗轮不能驱动蜗杆422转动，会形成自锁。
53.其中，控制机构4包括自锁减速传动结构42、连接耳板和支架61，通过动力源41步进驱动自锁减速传动结构42转动，带动定标板1的展开与闭合。
54.具体地，动力源41优选为步进电机；步进电机用于驱动定标板1的展开与闭合，具有良好的启停和反转能力。
55.示例性地，上述控制机构4还包括传感器43；上述传感器43与上述动力源41连接，上述传感器43用于感应上述定标板1于上述遮光罩2上的展开角度或闭合状态并将将信号传递至上述动力源41。
56.具体地，优选传感器43为角度传感器，角度传感器可以检测定标板1转动了多少度，与步进电机形成闭环控制，能够实现精确控制定标板1展开和闭合的角度。
57.其中，集成角度传感器与蜗轮和蜗杆422形成的减速器，蜗轮和蜗杆422形成的减速器一方面放大了步进电机的输出力矩，设计中可选用较小的步进电机，大大节省了定标装置的重量和能源的消耗，另一方面蜗轮和蜗杆422形成的减速和自锁特性能够使定标板1展开后有足够的刚度，保证星载相机的成像效果，角度传感器可以精准的控制定标板1展开时的角度和复位。
58.值得一提的是，传感器43也可以选择为距离传感器，距离传感器可以检测定标板1相对于遮光板的距离，与步进电机形成闭环控制，实现较为精准控制定标板1展开和闭合的位置。
59.示例性地，上述定位结构31包括第一定位部311和第二定位部312；上述第一定位部311配置于上述定标板1，上述第二定位部312配置于上述遮光罩2对应上述第一定位部311的位置，上述第一定位部311和上述第二定位部312适配插接。
60.具体地，通过在定标板1和遮光罩2对应的位置分别配置有第一定位部311和第二定位部312，第一定位部311和第二定位部312插接，实现将定标板1和遮光罩2在闭合状态进行轴向转动的限制，操作简单便捷，提高定标装置装配的可靠性。
61.其中，定位结构31的作用是，当定标板1处于闭合状态，在发射的过程中可以限制
定标板1的横向位移，提高定标板1的抗力学性能。
62.其中，定位结构31的第一定位部311可以为定位座，第二定位部312可以为定位柱，定位柱安装在定标板1两侧，随定标板1运动，定位座安装在遮光罩2两侧，定位柱与定位座设计为锥套机构，定标板1闭合时，定位柱与定位座形成锥形对中配合的形式。
63.值得一提的是，锁紧机构32优选为热刀锁紧结构；通过大力马绳将定标板1和遮光罩2之间通过热刀锁紧机构绑紧，限制定标板1的轴向转动运动；定位结构31利用锥形配合结构中心定位的作用，限制定标板1的横向位移，双重固定保证了定标板1锁紧时的状态；定位结构31配合热刀51形式的锁紧结构32，保证了定标板1的锁紧状态，确保定标板1在火箭发射、飞行时以及星箭分离时的安全。
64.如图4至图6所示，还包括解锁机构5；上述解锁机构5固定于上述定标板1上，上述解锁机构5用于将上述锁紧结构32解锁。
65.示例性地，上述锁紧结构32为热刀锁紧结构；上述定标装置还包括回收机构6，上述回收机构6固定于上述遮光罩2的侧壁，上述回收机构6用于将上述解锁机构5解除的绑扎线进行回收。
66.示例性地，上述回收机构6包括支架61和扭簧62；上述支架61固定于所述遮光罩2，上述支架61上配置有穿引孔63，上述扭簧62的上部与上述支架61铰接，上述扭簧62的下端配置有拉环；上述绑扎线能够通过上述穿引孔63连接至上述扭簧62的拉环，上述扭簧62能够将切断的绑扎线压在上述遮光罩2的一侧。
67.具体地，绑扎线的回收机构6包括支架61和扭簧62；扭簧62的上端与支架61铰接，例如扭簧62的上端与之间通过带销螺钉转动连接；定标板1处于锁紧状态时，绑扎线穿过扭簧62上的拉环，拉环压在定标板1的一侧；当热刀51切断绑扎线后，扭簧62发生回弹，将切断后的绑扎线压在遮光罩2一侧，防止绑扎线的端头进入星载相机视场，干扰星载相机成像。
68.如图3和图4所示，上述定标板1上设置有第一止口71，上述遮光罩2上对应上述第一止口71的位置设置有第二止口72，上述第一止口71和第二止口72适配连接以形成定标板1和遮光罩2之间的遮光结构7，定标板1闭合后可有效阻挡外界光线对定标板1的干扰。
69.其中，在遮光罩2和定标板1对应连接位置配置有第一止口71和第二止口72，第一止口71和第二止口72相互配合形成止口结构，实现定标板1与遮光罩2闭合时能够较为紧密，避免漏光的问题。值得一提的是，第一止口71可以为凸止口，对应第二止口72则为凹止口，两者成对配合，属于间隙配合。
70.本发明还提供星载相机，包括上述的定标装置。
71.本发明的星载相机工作原理是，利用蜗轮和蜗杆422形成的减速器放大步进电机的输出力矩，控制定标板1的展开与闭合，节省了机构的重量和能源的消耗；同时利用蜗轮和蜗杆422减速的自锁特性，保证定标板1展开后的刚度，角度传感器43的使用，可以精准的控制定标板1展开的角度和定标板1的复位；利用定位结构31的锥形结构进行定位，热刀51切断绑扎线后，利用回收机构6中扭簧62的扭转将绑扎线收到遮光罩2一侧，防止较长的绑扎线进入遮光罩2，干扰星载相机的成像。定标板1闭合后与遮光罩2之间设计了一个遮光结构7，防止定标板1闭合进行定标的时候，外界光线干扰定标的效果。本发明实现了星载相机的定标机构能够精准控制展开和复位，定标板1展开后刚度好，保证了星载相机的成像效果，回收机构6的设计，解决了热刀51解锁后多余的绑扎线的问题；定标过程中，遮光结构7
的利用能够有效防止外界光线的干扰；本星载相机制作简单、价格低廉，应用范围广，可批量生产，在航天器相机定标领域具有很好的推广性。
72.实施例二
73.如图9所示，本实施例与实施例一的区别在于：自锁减速传动结构42包括四连杆机构；上述四连杆机构包括第一连杆423和第二连杆424，上述第一连杆423和第二连杆424转动处于死点位置时，上述定标板1于上述遮光罩2上处于展开至预设位置后自锁。
74.具体地，通过第一连杆423和第二连杆424组成的自锁减速传动机构，控制定标板1的展开和闭合，利用第一连杆423和第二连杆424的自锁特性，保证定标板1在展开后保持在预设角度后具有一定刚度。
75.其中，第一连杆423和第二连杆424形成的位于同一水平线时，第一连杆423和第二连杆424形成死点，也即动力源41带动定标板1展开预设角度后处于自锁状态。
76.其中，控制机构4包括自锁减速传动结构42、连接耳板和支架61，通过动力源41步进驱动第一连杆423和第二连杆424转动，带动定标板1的展开与闭合。
77.显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调节整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

技术特征：
1.定标装置，其特征在于，包括：定标板(1)，所述定标板(1)与遮光罩(2)的端部连接，且所述定标板(1)能够沿所述遮光罩(2)的边沿展开或者闭合；固定机构(3)，所述固定机构(3)包括定位结构(31)和锁紧结构(32)，所述定位结构(31)用限制所述定标板(1)于所述遮光罩(2)上处于闭合状态下的移动，所述锁紧结构(32)用于限制所述定标板(1)于所述遮光罩(2)上处于闭合状态下的转动；控制机构(4)，所述控制机构(4)与所述定标板(1)连接，所述控制机构(4)包括动力源(41)和自锁减速传动结构(42)，所述动力源(41)能够驱动所述自锁减速传动结构(42)带动所述定标板(1)于所述遮光罩(2)上处于展开至预设位置后自锁。2.根据权利要求1所述的定标装置，其特征在于，所述自锁减速传动结构(42)包括涡轮(421)和蜗杆(422)；所述蜗杆(422)的一端与所述动力源(41)连接，所述蜗杆(422)的另一端与所述涡轮(421)连接，所述涡轮(421)与所述定标板(1)连接，且所述蜗杆(422)的导程角小于等于三度。3.根据权利要求1所述的定标装置，其特征在于，所述自锁减速传动结构(42)包括四连杆机构；所述四连杆机构包括第一连杆(423)和第二连杆(424)，所述第一连杆(423)和所述第二连杆(424)转动处于死点位置时，所述定标板(1)于所述遮光罩(2)上处于展开至预设位置后自锁。4.根据权利要求1-3任一项所述的定标装置，其特征在于，所述控制机构(4)还包括传感器(43)；所述传感器(43)与所述动力源(41)连接，所述传感器(43)用于感应所述定标板(1)于所述遮光罩(2)上的展开角度或闭合状态并将将信号传递至所述动力源(41)。5.根据权利要求1所述的定标装置，其特征在于，所述定位结构(31)包括第一定位部(311)和第二定位部(312)；所述第一定位部(311)配置于所述定标板(1)，所述第二定位部(312)配置于所述遮光罩(2)对应所述第一定位部(311)的位置，所述第一定位部(311)和所述第二定位部(312)适配插接。6.根据权利要求1所述的定标装置，其特征在于，还包括解锁机构(5)；所述解锁机构(5)固定于所述定标板(1)上，所述解锁机构(5)用于将所述锁紧结构(32)解锁。7.根据权利要求6所述的定标装置，其特征在于，所述锁紧结构(32)为热刀锁紧结构；所述定标装置还包括回收机构(6)，所述回收机构(6)固定于所述遮光罩(2)的侧壁，所述回收机构(6)用于将所述解锁机构(5)解除的绑扎线进行回收。8.根据权利要求7所述的定标装置，其特征在于，所述回收机构(6)包括支架(61)和扭簧(62)；所述支架(61)固定于所述遮光罩(2)，所述支架(61)上配置有穿引孔(63)，所述扭簧(62)的一端部与所述支架(61)铰接，所述扭簧(62)的另一端配置有拉环；所述绑扎线能够通过所述穿引孔(63)连接至所述扭簧(62)的拉环，所述扭簧(62)能够
将切断的绑扎线压在所述遮光罩(2)的一侧。9.根据权利要求1所述的定标装置，其特征在于，所述定标板(1)上设置有第一止口(71)，所述遮光罩(2)上对应所述第一止口(71)的位置设置有第二止口(72)，所述第一止口(71)和第二止口(72)适配连接以形成定标板(1)和遮光罩(2)之间的遮光结构(7)。10.星载相机，其特征在于，包括如权利要求1-9任意一项所述的定标装置。

技术总结
本发明属于摄像设备的技术领域，公开了一种定标装置及星载相机。旨在解决现有的定标装置闭合状态锁定效果差，展开状态对定标板产生扰动的问题。定标装置，包括:定标板、固定机构和控制机构；定标板与遮光罩的端部连接，且定标板能够沿遮光罩的边沿展开或者闭合；固定机构包括定位结构和锁紧结构，定位结构用限制定标板于遮光罩上处于闭合状态下的移动，锁紧结构用于限制定标板于遮光罩上处于闭合状态下的转动，将定标板在闭合状态下进行牢固的固定；控制机构与定标板连接；动力源与自锁减速传动结构连接，动力源能够驱动自锁减速传动结构带动定标板于遮光罩上处于展开至预设位置后自锁，在展开后具有一定刚度，提高成像效果。提高成像效果。提高成像效果。


技术研发人员：李保平
受保护的技术使用者：起源太空（南京）科技有限公司
技术研发日：2023.04.28
技术公布日：2023/7/25