一种用于太阳光度计多功能高精度二维转台

摘要

本发明公开了一种用于太阳光度计多功能高精度二维转台，在壳体的一侧面固定安装有俯仰轴传动部件，所述的俯仰轴传动部件的输出端可以连接有光学测量头组件，俯仰轴传动部件可以带动光学测量头组件进行俯仰角度的调整，在壳体的下端连接有方位轴传动部件，在方位轴传动部件下面固定在支撑腿上，方位轴传动部件带动壳体进行水平回转运动。本发明采用了高精度，静音传动控制系统，根据系统控制带动光学测量部件运转，来满足数据采取的位置要求，提高传动系统的动态响应，增加了数据采取的精确性和可靠性；具有集成精简、传动精度较高、控制速度快、定位精确；整体结构设计易于检修维护、可靠性高等优点。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于太阳光度计多功能高精度二维转台。

背景技术

太阳光度计主要用于太阳和天空在可见光和近红外的不同波段、不同方向、不同时间的辐射亮度，来推算大气气溶胶、水汽、臭氧、等成分特性。用于大气环境检测，卫星校正等应用。太阳光度计在测量过程中要求精确地跟踪太阳和扫描天空，通过转台的方位轴和俯仰轴的精确运动控制来实现测量动作过程。同时要求太阳跟踪精度要求优于0.1度，需要采用自动化快速跟踪方式来实现，同时要求具备感知雨水、气压、温度、湿度等功能。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种用于太阳光度计的多功能高精度二维转台。

本发明是通过以下技术方案实现的：

该转台包括有壳体，在壳体的侧面安装有俯仰轴传动部件，俯仰轴传动部件的输出轴末端连接光学测量头组件，带动光学测量头组件进行俯仰角度的转动；壳体的下端安装方位轴传动部件，方位轴传动轴末端通过法兰固定在支撑腿上，方位轴传动部件带动整个壳体水平回转运动。

所述的俯仰轴传动部件包括：Y轴精密传动系统的输出轴和Y轴支撑法兰，卡箍和水平托架。水平托架固定在Y轴支撑法兰上，Y轴支撑法兰连接在传动轴的末端。Y轴传动部件机架固定在壳体上，通过步进电机驱动精密传动系统来实现该轴的运动。

所述的方位轴传动部件包括，X轴精密传动系统的输出轴和X轴支撑法兰。X轴输出轴的末端和X轴支撑法兰连接，X轴支撑法兰固定在支撑腿上，整个仪器通过x轴的支撑法兰盘固定在支撑腿上。 方位轴传动部件机架固定在壳体的底端，通过步进电机驱动精密传动系统来实现该轴的运动。

所述的转台支撑腿为三脚支撑铸件成型，在仪器支撑腿的底面设有可调支撑螺杆。

所述的壳体采用高强耐腐铝合金材料成型，铝合金材料进行喷砂、阳极化、喷塑表面处理，防腐耐用又美观。

在所述的壳体的顶部安装有4G加GPS天线元件、雨水传感器检测元件和水平仪元件。在所述的壳体底部留有航空密封电源总线插头、上位机交互的数据总线密封插头、光学测量系统数据传输密封插座以及用于实时精确检测周边环境信息数据的环境传感器组件。

在壳体底部设计有后盖打开旋转支撑铰支座和限位结构。

本转台发明的优点是：相比较传统的转台结构的体积庞大笨重，运转噪声较大，传动精度不高，本发明采用了零背隙、大扭矩高精度静音传动控制系统，根据系统控制带动光学测量组件运转，来满足数据采取的位置要求，提高传动系统的动态响应，增加了数据采取的精确性和可靠性；通过控制传动系统，来实现空旷地方的任意位置对太阳精确动态跟踪和天空扫描，以供仪器光学系统进行相关数据的采取和传输；具有结构集成精简、传动精度高、控制速度快、定位精确、整体结构设计易于检修维护、可靠性高等优点。

附图说明

图1为本发明的主视图。

图2为本发明的俯视图。

图3为图1的A-A剖视图。

具体实施方式

如图1、2、3所示，一种用于太阳光度计多功能高精度二维转台，包括有壳体1，俯仰轴传动部件、方位轴传动部件，光学头连接部件，支撑腿部件等组成。

所述的俯仰轴传动部件安装在壳体1的一侧，Y传动系统的输出轴18末端连接有支撑法兰10，固定在法兰上的托架11，以及卡箍12.筒状光学测量头通过卡箍12固定在水平托架11上， 俯仰传动部件通过步进电机驱动传动系统带动光学头进行俯仰角度摆动。

所述的方位轴传动部件安装在壳体的底端，包括X轴传动套筒座7、X轴传动系统的输出支撑轴19和X轴支撑法兰5。X输出轴19末端和X轴支撑法兰5连接，X轴支撑法兰5固定在支撑腿6上，整个转台通过支撑法兰5固定在支撑腿6上； 方位轴传动部件，通过步进电机驱动传动系统来实现该轴的运动，进而带动转台整体的水平回转运动。

所述的壳体1采用高强耐腐铝合金材料成型，材料表面进行喷砂阳极化、喷塑处理；在壳体的四周留有圆弧，在加上其它的小圆角衔接，增加的壳体的美观性，整体壳体设计精简利落，易于加工成型，防腐耐用。壳体后盖4和壳体1有密封结构连接处理，让仪器在户外工作可靠耐用。

壳体1顶部安装有30度斜面雨水传感器检测元件15、4G加GPS天线元件14和水平仪元件13。 4G加GPS天线元件14用于远程交互、数据收发和GPS定位；水平仪元件13用于指导仪器调整工作状态；这些安装位置处通过壳体结构设计的封闭性和密封元件的结合为转台全天候户外作业提供的安装可靠的保障。

在所述的壳体1底部留有的供仪器运转的航空密封电源总线插头9、上位机交互的数据总线密封插头17、光学测量系统数据传输插座16以及用于实时精确检测环境信息数据的带有护罩的环境传感器组件8。环境传感器组件为温湿度压力传感器元件。

在壳体1的底部靠近后盖4的位置设有用于壳体后盖打开的旋转支撑铰支座3和铰链轴2，方便仪器安装和后期的检修维护；

所述的仪器支撑腿6为三支撑腿铸件成成型，表面光滑圆润，大范围支撑半径，提高仪器支撑稳固耐用性和户外因素的抗干扰性。同时支撑固定底面留有可调整支撑螺杆，用于仪器的户外固定和调整仪器的最佳工作状态，易于安装操作。

转台二维传动系统，由水平周转方位轴传动部件和俯仰角度摆动轴传动部件组成。

方位轴传动部件实现仪器整体的载荷的支撑固定和水平回转运动。X输出支撑轴19通过周向精确定位结构固定在X轴支撑法兰5上；这种结构连接方式处理提高了安装的简易性，连接固定的可靠性、美观性；为转台x轴跟踪运动打下坚实的“零间隙”基石。转台支撑腿6为三支撑铸件成成型，表面光滑圆润，大范围支撑半径，提高仪器支撑稳固耐用性和户外因素的抗干扰性。同时支撑固定底面留有可调整支撑螺杆，用于仪器的户外固定和调整仪器的最佳工作状态，易于安装操作。

俯仰轴传动部件可以带动光学测量头进行俯仰角度的运动调整，水平托架11用于筒状光学头测量部件卡箍式的固定连接。托架11设计有定心结构；卡箍12通过压块固定在托架支撑槽内，结构上预留一些预紧补偿空间，和方便光学头安装拆卸的空间伸缩余量。隐藏了元件连接处和紧固件，使托架部分浑然一体，提高结构连接的美观性。水平托架11通过径向定位精确嵌入式结构固定在Y轴支撑法兰10上，其通过周向的精确定位和Y输出轴18末端精确稳固连接。这种连接结构方式处理提高了安装的简易性、精确性，可靠性、实用美观性。并为Y轴的精确跟踪运动控制做好传动连接可靠的连接基础。

X输出轴19和Y输出轴18各自独立通过步进电机带动传动系统，给输出轴一定动力，带动负载进行运转。电机和传动系统，达到最佳性能参数匹配，结合控制系统使运转状态性能达到最优化处理,传动工作过程平稳无噪音。传动系统高度集成、精简了传动环节，减少因传动环节带来的精度误差，让系统跟踪和控制运动的动态响应、效率、定位精度大大提高。整体传动系统结构设计集成紧凑，减小了仪器安装空间，让仪器更灵巧。

该转台配置串口通信、GPRS通信、北斗报文传输，实现仪器在实验室工作、有GPRS信号的工作环境、偏远地区的工作环境下的数据采集与传输。

该二维转台可应用在大气物理研究，环境科学研究、气象局检测，卫星遥感定标等光谱仪器之中，该转台根据开发的嵌入式控制系统软件程序结合经纬度天文轨迹算法，进行太阳轨迹初步跟踪；结合光学探测器的光电效应差异性，对测量的数据进行推算，太阳斜射偏移量，对光学检测部件的方向位置和俯仰角度进行运动控制，得到精准对准太阳；并实现自动无人值守跟踪。该转台步不仅可以对太阳精准跟踪，完成仪器对太阳直射数据的测量，还可以平面测量和等纬圈测量的单个或全部工作模式，便于光学仪器进行所需数据的观测。