距離感知器的製作方法

2023-12-10 04:34:51 1

專利名稱：距離感知器的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於航天自動化工程領域，具體地說是ー種能夠用於真空、高低溫狀態下的距離感知器。
背景技術：
人類 對於宇宙的探索從未間斷，而我國的探月計劃正在陸續展開。宇宙中月球表面環境極其複雜，其中月球表面存在惡劣的溫度和空間輻射等條件，影響月球探測器儀器的使用功能，其主要負面影響為光學系統靈敏度降低、視覺模糊、讀數錯誤、密封失效、機構堵塞、材料磨損、熱控系統故障、吸入等。在嫦娥系列登月衛星發射任務中，a粒子激發X射線譜儀(APXS)是安裝在巡視車上的科學載荷，是登月車上重要的科學儀器之一。月面距離感知器是APXS上的重要組成部件之一，它可以感知APXS與探測目標表面的距離，一方面可以使APXS處於有效探測距離之內，另ー方面可以保護APXS不與探測目標發生碰撞損壞。月面距離感知器採用紅外光學距離感知原理，是ー種非接觸式光電限位傳感器，具有體積小，重量輕，結構簡単，性能可靠等優點；距離感知器的工作方式採用紅外光漫反射原理，探頭紅外投光部照射在檢測目標表面產生光漫反射現象，利用反射光量推導探頭與目標距離。在系統中，距離感知器是APXS中的重要輔助部件，其作用是獲知APXS探測頭與月壤、月巖等之間的距離並保護APXS探頭。

實用新型內容本實用新型的目的在於提供ー種能夠用於真空、高低溫狀態下的距離感知器。該距離感知器本身具有結構堅固、小巧，距離感知精度高等特點。本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現的本實用新型包括外筒、濾光片組件、上端蓋組件及安裝座組件，其中上端蓋組件及濾光片組件分別安裝在外筒的上下兩端，所述安裝座組件位於外筒內；所述安裝座組件包括安裝座、紅外發射管及紅外接收管，紅外發射管及紅外接收管分別安裝在所述安裝座內，紅外發射管發射出的紅外光波穿過所述濾光片組件照射到被測物體表面，通過被測物體表面反射的紅外光波穿過所述濾光片組件照片到紅外接收管。其中所述安裝座為圓柱體，其內部開有兩個分別容置所述紅外發射管及紅外接收管的通孔，該紅外發射管與紅外接收管在安裝座軸向上存在高度差；所述紅外發射管及紅外接收管的頂端分別通過絕緣下層及絕緣上層與所述安裝座的頂端相連；所述紅外發射管及紅外接收管的軸線分別垂直於安裝座上下兩端的端面，紅外發射管及紅外接收管的頂端均沿徑向向外延伸、形成延伸部，所述絕緣下層位於紅外發射管頂端延伸部與安裝座上端面之間，所述紅外接收管頂端延伸部搭接在安裝座上端面、所述絕緣上層壓在紅外接收管頂端延伸部的上面；所述絕緣下層與絕緣上層的厚度相同；在紅外發射管與紅外接收管的上方設有雙孔墊片；所述濾光片組件包括隔熱環及濾光片，其中濾光片安裝在隔熱環的頂端端面上、位於所述安裝座組件的下方，且與外筒同軸，所述外筒罩在濾光片的外圍、並與所述隔熱環通過柱銷連接；所述隔熱環具有止口，外筒的下端抵接在隔熱環的止口處；所述外筒的圓周上對稱分布有兩個容置柱銷的圓孔，每個柱銷的一部分插入所述隔熱環內，另一部分沿徑向插入外筒上的圓孔內；所述隔熱環裸露在外筒以外的表面鍍有增加距離感知器光照反射率的鋁層；所述上端蓋組件包括帶有連接件的上端蓋和鍵，其中上端蓋與所述外筒的上端螺紋連接，連接件位於上端蓋的上表面；所述上端蓋上開有雙圓頭槽孔，該雙圓頭槽孔內安裝有鍵；所述鍵為單圓頭鍵，雙圓頭槽孔空出的半圓孔為紅外發射管及紅外接收管連接電線的預留出口；所述外筒內、位於上端蓋的下方設有壓緊所述安裝座組件的調整環；所述外筒的外表面鍍有減小宇宙射線對外筒內部溫度造成影響的金層。本實用新型的優點與積極效果為I.本實用新型適應性強，能夠在真空、高溫、低溫、輻射、振蕩等極端惡劣的環境條件下進行工作，可應用於航空、航天等領域。2.本實用新型能夠在一定範圍內精確感知目標距離，通過距離感知器中紅外接收管接收到的紅外發射管發出的紅外光的變化量，精確地測量出距離感知器距離被測物體表面的距離。

圖I為本實用新型的外形結構示意圖；圖2為本實用新型去除外筒後的右視圖；圖3為圖I的右視剖視圖；圖4為本實用新型中安裝座組件的結構示意圖；圖5為圖4的剖視圖；圖6為本實用新型濾光片組件的結構示意圖；圖7為本實用新型上端蓋組件的結構示意圖；其中1為隔熱環,2為濾光片,3為柱銷,4為外筒,5為上端蓋,6為安裝座,7為絕緣下層，8為絕緣上層,9為雙孔墊片，10為調整環，11為鍵，12為紅外接收管，13為紅外發射管，14為雙圓頭槽孔，15為連接件。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步詳述。如圖I 3所示，本實用新型包括外筒4、濾光片組件、上端蓋組件及安裝座組件，其中上端蓋組件及濾光片組件分別安裝在外筒4的上下兩端，所述安裝座組件位於外筒4內；外筒4由鋁合金材料加工而成，並在外筒4的外表面鍍金，可以減小宇宙空間輻射、空間光照對距離感知器內部器件電磁、溫度的影響。在外筒4靠近下端的筒壁上對稱開有兩個圓孔(即在外筒的軸向截面、兩個圓孔分別對稱位於外筒軸線的兩側)，用於與濾光片組件連接。如圖6所示，濾光片組件包括隔熱環I及濾光片2，濾光片2為半徑為O 12mm的圓形薄片，隔熱環I為圓環狀、其上具有止口，即隔熱環I上部的外徑小於下部的外徑，隔熱環上部的外徑大於濾光片2的直徑；濾光片2通過六個GD414硫化矽膠膠點固定在隔熱環外徑較小的上部端面上，並與隔熱環I同軸設置。隔熱環I外徑較小的上部環壁上與外筒4 一祥，也對稱開有兩個通孔；外筒4的下端抵接在隔熱環I的止ロ處，罩在濾光片2的外圍，外筒4與隔熱環I通過兩個柱銷3連接，每個柱銷3有Imm插入沿徑向插入外筒4上的圓孔內，其餘長度插入隔熱環I的相應圓孔內。隔熱環I裸露在外筒4以外的表面(包括隔熱環I外徑較大的下部 的外圓周表面及端面)進行鍍鋁處理，増加距離感知器表面亮度、提高光照反射率，減小宇宙空間陽光照射對內部的溫度影響。如圖4、圖5所示，安裝座組件包括安裝座6、絕緣下層7、絕緣上層8、雙孔墊片9、紅外發射管13及紅外接收管12，其中安裝座6放置在濾光片2上，是一段由聚四氟こ烯材料加工而成的圓柱體，並在圓柱體的端面及內部加工兩個直徑為の5. 3mm的通孔，兩個通孔的內表面光滑。紅外發射管13及紅外接收管12分別位於兩個通孔內，紅外發射管13及紅外接收管12與通孔之間為間隙配合。紅外發射管13及紅外接收管12的軸線分別垂直於安裝座6上下兩端的端面，紅外發射管13及紅外接收管12的頂端均沿徑向向外延伸、形成延伸部，在紅外發射管13頂端延伸部與安裝座6上端面之間安裝有絕緣下層7，紅外接收管12頂端延伸部搭接在安裝座6上端面、並在紅外接收管12頂端延伸部的上面安裝有絕緣上層8 ;絕緣下層7和絕緣上層8厚度相同、且大於紅外發射管13及紅外接收管12頂端延伸部的厚度，絕緣下層7和絕緣上層8分別位於紅外發射管13的下面和紅外接收管12的上面，使得紅外發射管13及紅外接收管12在安裝座6軸向上存在高度差，以避免紅外發射管13及紅外接收管12上端邊緣相互接觸造成短路。在紅外發射管13與紅外接收管12的上方設有雙孔墊片9，紅外發射管13與紅外接收管12的連接電線分別由雙孔墊片9上的兩個孔穿過。絕緣下層7、絕緣上層8的中心分別加工有圓形通孔，雙孔墊片9加工有兩個通孔；工作時通過絕緣下層8調節紅外發射管13與紅外接收管12之間的高度差，通過絕緣上層8和雙孔墊片9實現紅外發射管13與紅外接收管12上部的絕緣封裝；本實用新型的安裝座組件中所有零件均為非金屬材料製作而成，具有絕緣特性。如圖I 3及圖7所示，上端蓋組件包括帶有連接件15的上端蓋5和鍵11，其中上端蓋5與所述外筒4的上端螺紋連接，連接件15位於上端蓋5的上表面，連接件15的上端為帶有外螺紋的圓柱、下端為四邊形，整個距離感知器通過連接件15與機械臂末端(APXS)相連；所述上端蓋5上開有雙圓頭槽孔14，該雙圓頭槽孔14內安裝有鍵11，鍵與雙圓頭槽孔14為過盈配合；鍵11為單圓頭鍵，當把鍵11安裝在雙圓頭槽孔14內以後，雙圓頭槽孔14空出的半圓孔用來為紅外發射管13及紅外接收管12連接電線做預留出ロ ；在外筒4內、位於上端蓋5的下方設有壓緊雙孔墊片9的調整環10。本實用新型的安裝及工作原理為將濾光片2固接在隔熱環I的頂端端面，由外筒4下端插入，使外筒4下端抵接在隔熱環I的止ロ處，再插入兩個柱銷3使外筒4與隔熱環I相連。由外筒4上端放入安裝座6，將紅外發射管13與紅外接收管12分別通過絕緣下層7及絕緣上層8安裝在安裝座6內的兩個通孔中；再依次放入雙孔墊片9及調整環10，使雙孔墊片9的上表面保持水平，通過下壓調整環10將雙孔墊片9壓緊；紅外發射管13與紅外接收管12的連接電線先分別由雙孔墊片9上的兩個通孔引出，再穿過調整環10上的通孔。最後，將上端蓋5螺紋連接在外筒4的上端，紅外發射管13與紅外接收管12的連接電線由雙圓頭槽孔14空出的半圓孔引出。本實用新型主要工作在真空、高低溫狀態下。當主電路給紅外發射管13發送信號後，距離感知器中的紅外發射管13發射紅外波段不可見光，光波通過濾光片2從隔熱環I中心的通孔射出，當紅外光波照射到被測物體表面後，經物體表面反射回來；反射回來的紅外光波再通過隔熱環I中心的通孔向上通過濾光片2照射到紅外接收管12上，這樣距離感知器就能夠通過信號的變化感知與被測物體表面的距離。在本實 用新型的安裝後，其主要的外表面包括外筒4的外圓柱面，隔熱環I外徑較大的下部外圓柱面和下端面，其餘面為本實用新型的安裝面。本實用新型在外筒4的外圓柱面鍍金，在隔熱環I裸露在外的表面鍍鋁，兩項措施能夠在一定程度上將外界的輻射熱阻擋在距離感知器的往外面。所以距離感知器能夠工作在高、低溫環境條件下。
權利要求1.一種距離感知器，其特徵在於包括外筒(4)、濾光片組件、上端蓋組件及安裝座組件，其中上端蓋組件及濾光片組件分別安裝在外筒(4)的上下兩端，所述安裝座組件位於外筒(4)內；所述安裝座組件包括安裝座￠)、紅外發射管(13)及紅外接收管(12)，紅外發射管(13)及紅外接收管(12)分別安裝在所述安裝座(6)內，紅外發射管(13)發射出的紅外光波穿過所述濾光片組件照射到被測物體表面，通過被測物體表面反射的紅外光波穿過所述濾光片組件照片到紅外接收管(12)。
2.按權利要求I所述的距離感知器，其特徵在於所述安裝座(6)為圓柱體，其內部開有兩個分別容置所述紅外發射管(13)及紅外接收管(12)的通孔，該紅外發射管(13)與紅外接收管(12)在安裝座(6)軸向上存在高度差。
3.按權利要求2所述的距離感知器，其特徵在於所述紅外發射管(13)及紅外接收管(12)的頂端分別通過絕緣下層(7)及絕緣上層(8)與所述安裝座￠)的頂端相連。
4.按權利要求3所述的距離感知器，其特徵在於所述紅外發射管(13)及紅外接收管(12)的軸線分別垂直於安裝座(6)上下兩端的端面，紅外發射管(13)及紅外接收管(12)的頂端均沿徑向向外延伸、形成延伸部，所述絕緣下層(7)位於紅外發射管(13)頂端延伸部與安裝座(6)上端面之間，所述紅外接收管(12)頂端延伸部搭接在安裝座(6)上端面、所述絕緣上層(8)壓在紅外接收管(12)頂端延伸部的上面；所述絕緣下層(7)與絕緣上層(8)的厚度相同。
5.按權利要求2所述的距離感知器，其特徵在於在紅外發射管(13)與紅外接收管(12)的上方設有雙孔墊片(9)。
6.按權利要求I所述的距離感知器，其特徵在於所述濾光片組件包括隔熱環(I)及濾光片(2)，其中濾光片(2)安裝在隔熱環(I)的頂端端面上、位於所述安裝座組件的下方，且與外筒⑷同軸，所述外筒⑷罩在濾光片⑵的外圍、並與所述隔熱環⑴通過柱銷(3)連接。
7.按權利要求6所述的距離感知器，其特徵在於所述隔熱環(I)具有止口，外筒(4)的下端抵接在隔熱環(I)的止口處；所述外筒(4)的圓周上對稱分布有兩個容置柱銷(3)的圓孔，每個柱銷(3)的一部分插入所述隔熱環(I)內，另一部分沿徑向插入外筒(4)上的圓孔內；所述隔熱環(I)裸露在外筒(4)以外的表面鍍有增加距離感知器光照反射率的鋁層。
8.按權利要求I所述的距離感知器，其特徵在於所述上端蓋組件包括帶有連接件(15)的上端蓋(5)和鍵(11)，其中上端蓋(5)與所述外筒(4)的上端螺紋連接，連接件(15)位於上端蓋(5)的上表面；所述上端蓋(5)上開有雙圓頭槽孔(14)，該雙圓頭槽孔(14)內安裝有鍵(11)。
9.按權利要求8所述的距離感知器，其特徵在於所述鍵(11)為單圓頭鍵，雙圓頭槽孔(14)空出的半圓孔為紅外發射管(13)及紅外接收管(12)連接電線的預留出口 ；所述外筒(4)內、位於上端蓋(5)的下方設有壓緊所述安裝座組件的調整環(10)。
10.按權利要求I所述的距離感知器，其特徵在於所述外筒(4)的外表面鍍有減小宇宙射線對外筒內部溫度造成影響的金層。
專利摘要本實用新型屬於航天自動化工程領域，具體地說是一種能夠用於真空、高低溫狀態下的距離感知器，包括外筒、濾光片組件、上端蓋組件及安裝座組件，上端蓋組件及濾光片組件分別安裝在外筒的上下兩端，安裝座組件位於外筒內；安裝座組件包括安裝座、紅外發射管及紅外接收管，紅外發射管及紅外接收管分別安裝在安裝座內，紅外發射管發射出的紅外光波穿過濾光片組件照射到被測物體表面，通過被測物體表面反射的紅外光波穿過濾光片組件照片到紅外接收管。本實用新型適應性強，能夠在真空、高溫、低溫、輻射、振蕩等極端惡劣的環境條件下進行工作，可應用於航空、航天等領域；能夠通過紅外光的變化量，精確地測量出距離被測物體表面的距離。
文檔編號G01S17/08GK202372642SQ20112054107
公開日2012年8月8日 申請日期2011年12月21日 優先權日2011年12月21日
發明者李志強, 李斌, 江勇, 王聰, 龔海裡 申請人:中國科學院瀋陽自動化研究所