太陽輻射計多軸掃描裝置的製作方法

2023-05-22 16:55:26

本實用新型涉及一種掃描裝置，尤其是一種太陽輻射計多軸掃描裝置。

背景技術：

太陽輻射計在大氣光學、氣象研究和空氣汙染監測中具有重要的應用價值，在實際應用中，通過測量不同波長的太陽直接輻射特性光譜，可反演出氣溶膠粒子譜和光學特性等參數。近期，人們為了獲得實時性好、精度高、探測範圍大的太陽輻射計，做出了不懈的努力，如中國發明專利CN 102722183B於2014年3月12日公告的一種雙筒多視場太陽光度計圖像跟蹤系統及算法。該發明專利中提及的太陽跟蹤轉臺由置於底座箱上的俯仰轉動臂、水平轉動臂和探測器盒組成，其中，俯仰轉動臂和水平轉動臂中的轉軸均由步進電機經蝸輪蝸杆帶動；跟蹤太陽時，系統中的工控機根據位於俯仰轉動臂和水平轉動臂上的探測器盒輸出的限位信號，驅動俯仰和水平步進電機轉動，以使探測器盒中的成像光筒始終對著太陽。這種太陽跟蹤轉臺雖可用於跟蹤太陽，卻也存在著欠缺之處，首先，傳動結構過於複雜，蝸輪蝸杆對俯仰軸或方位軸的傳動，均需使用至少5個滾動軸承，其裝配極其繁瑣，一旦出現傳動故障，需要將蝸杆、蝸輪及軸承全部拆卸進行檢查，極易造成蝸杆失效及影響蝸輪蝸杆的嚙合精度；其次，裝拆的不便，不利於對其進行日常的維護保養；再次，沒有防雨防塵的功能，當在外場監測遇到諸如雨雪、沙塵等惡劣天氣時，需專業人員進行維護，使其不能用於野外無人探測的場合。

技術實現要素：

本實用新型要解決的技術問題為克服現有技術中的欠缺之處，提供一種傳動結構簡單、實用，維護便捷，可用於野外無人探測的太陽輻射計多軸掃描裝置。

為解決本實用新型的技術問題，所採用的技術方案為：太陽輻射計多軸掃描裝置由置於箱座上的觀測部件、俯仰掃描部件和方位掃描部件組成，其中，觀測部件經轉軸動配合連接於俯仰掃描部件的U型支架的兩端間，U型支架與方位掃描部件的方位轉軸連接，特別是，

所述U型支架的一端固定連接有諧波減速器和第一步進電機，所述諧波減速器的輸入軸與第一步進電機軸同軸套接、輸出軸與左俯仰轉軸同軸套接，所述左俯仰轉軸的另一端與觀測部件固定連接；

所述U型支架的另一端固定連接有軸承座，所述軸承座與調心球軸承的外圈過渡配合連接，且軸承座經軸承外壓圈與調心球軸承的外圈牴觸連接，所述調心球軸承的內圈與右俯仰轉軸過渡配合連接，且右俯仰轉軸經軸承內壓圈與調心球軸承的內圈牴觸連接，所述右俯仰轉軸與觀測部件經第一螺釘固定連接；

所述左俯仰轉軸與諧波減速器的殼體間、右俯仰轉軸與軸承座間置有防雨軸套，所述固定連接有諧波減速器和第一步進電機，以及軸承座的U型支架處罩有防塵罩；

所述U型支架的底部經第二螺釘與方位轉軸固定連接；

所述方位轉軸為帶有與箱座上的凸圈動配合連接的密封溝槽的轉軸，所述帶有密封溝槽的轉軸與方位掃描部件的中空旋轉平臺的輸出軸同軸套接，所述中空旋轉平臺的輸入軸與第二步進電機軸同軸套接。

作為太陽輻射計多軸掃描裝置的進一步改進：

優選地，諧波減速器與U型支架靜配合連接。

優選地，第一步進電機經其上的步進電機座和第三螺釘與諧波減速器固定連接。

優選地，軸承座與U型支架靜配合連接。

優選地，軸承外壓圈與軸承座間經螺紋連接。

優選地，軸承內壓圈與右俯仰轉軸間經螺紋連接。

本實用新型經實際測量，其主要的技術指標為：

俯仰掃描的範圍為-45°～+180°，精度優於0.005°，定位精度優於0.01°。

方位掃描的範圍為-180°～+180°，精度優於0.005°，定位精度優於0.01°。

相對於現有技術的有益效果是：

採用這樣的結構後，本實用新型的傳轉動結構均既簡單、實用——俯仰傳動僅需安裝1個軸承、方位傳動不需另行安裝軸承就可實現其相應的軸系傳動；又使各傳轉動機件均具備了模塊化的特性，極便於各機件的裝拆，不僅利於提高裝配的精度，也易於日常的維護保養；還由於諧波減速器的高精度傳動特性及調心球軸承具有的調心特性，提高了觀測部件的俯仰掃描精度，杜絕了俯仰轉軸與軸承座間不同軸對其掃描精度的影響；更因防雨軸套、防塵罩和方位轉軸上帶有的密封溝槽，而使其具有了防塵防雨的性能，進而使其可廣泛地應用於野外無人場合對太陽的高精度跟蹤探測。

附圖說明

圖1是本實用新型的一種基本結構剖面示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型的優選方式作進一步詳細的描述。

參見圖1，太陽輻射計多軸掃描裝置的構成如下：

觀測部件11、俯仰掃描部件和方位掃描部件依次置於箱座1上，其中，觀測部件11經轉軸動配合連接於俯仰掃描部件的U型支架4的兩端間，U型支架4與方位掃描部件的方位轉軸連接，具體的連接關係如下：

俯仰掃描部件的U型支架4的一端固定連接有諧波減速器5和第一步進電機7；其中，諧波減速器5與U型支架4靜配合連接，第一步進電機7經其上的步進電機座8和第三螺釘6與諧波減速器5固定連接。諧波減速器5的輸入軸與第一步進電機7軸同軸套接、輸出軸與左俯仰轉軸10同軸套接，左俯仰轉軸10的另一端與觀測部件11固定連接。

U型支架4的另一端固定連接有軸承座14；其中，軸承座14與U型支架4靜配合連接。軸承座14與調心球軸承15的外圈過渡配合連接，且軸承座14經軸承外壓圈16與調心球軸承15的外圈牴觸連接；其中的軸承外壓圈16與軸承座14間經螺紋連接。調心球軸承15的內圈與右俯仰轉軸13過渡配合連接，且右俯仰轉軸13經軸承內壓圈17與調心球軸承15的內圈牴觸連接；其中的軸承內壓圈17與右俯仰轉軸13間經螺紋連接。右俯仰轉軸13與觀測部件11經第一螺釘12固定連接。

左俯仰轉軸10與諧波減速器5的殼體間、右俯仰轉軸13與軸承座14間置有防雨軸套9。固定連接有諧波減速器5和第一步進電機7，以及軸承座14的U型支架4處罩有防塵罩3。

俯仰掃描部件的U型支架4的底部經第二螺釘18與方位轉軸固定連接。

方位轉軸為帶有與箱座1上的凸圈動配合連接的密封溝槽的轉軸2，該帶有密封溝槽的轉軸2與方位掃描部件的中空旋轉平臺19的輸出軸同軸套接，中空旋轉平臺19的輸入軸與第二步進電機20軸同軸套接。

使用時，第一步進電機7在接到驅動信號後，將轉矩經諧波減速器5傳遞至觀測部件11，並在調心球軸承15的支撐下，實現觀測部件11的俯仰掃描；第二步進電機20在接到驅動信號後，將轉矩經中空旋轉平臺19和帶有密封溝槽的轉軸2傳遞至俯仰掃描部件的U型支架4，實現觀測部件11的方位掃描。防雨軸套9、防塵罩3和帶有密封溝槽的轉軸2實現了防雨和防塵。

顯然，本領域的技術人員可以對本實用新型的太陽輻射計多軸掃描裝置進行各種改動和變型而不脫離本實用新型的精神和範圍。這樣，倘若對本實用新型的這些修改和變型屬於本實用新型權利要求及其等同技術的範圍之內，則本實用新型也意圖包含這些改動和變型在內。