專利名稱：一種簡(jiǎn)便的三自由度氣浮臺(tái)平衡指示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)于三自由度氣浮臺(tái)上的平衡指示裝置。
技術(shù)背景
三自由度氣浮臺(tái)是衛(wèi)星姿態(tài)控制與物理仿真常用的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)備。典型的三自由度氣浮臺(tái)的結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示，主要包含試驗(yàn)設(shè)備1、裝載平臺(tái)2、氣浮軸承3、螺桿支架 4、砝碼螺母5、圓環(huán)6、支柱7和底座8 ；試驗(yàn)設(shè)備1是指裝配于氣浮臺(tái)上的試驗(yàn)儀器及工裝等；裝載平臺(tái)2是指用于搭載試驗(yàn)設(shè)備1的平臺(tái)，通常為一個(gè)有較大面積的平板；螺桿支架 4用于連接裝載平臺(tái)2與圓環(huán)6的螺桿；砝碼螺母5可在支架上通過螺旋調(diào)整位置以調(diào)節(jié)整個(gè)氣浮臺(tái)的重心分布；砝碼螺母5為內(nèi)有螺紋的質(zhì)量塊，在螺桿支架4上通過螺旋調(diào)整位置以調(diào)節(jié)整個(gè)氣浮臺(tái)的重心分布；與螺桿支架4連接的圓環(huán)6起支撐和重心調(diào)節(jié)作用；支柱7 用于支撐氣浮軸承3及裝載平臺(tái)2，裝有高壓進(jìn)氣管9是為了向氣浮軸承3提供有壓力的氣體以使氣浮軸承3懸浮起來。
球面氣浮軸承結(jié)構(gòu)原理如圖2所示，一般將球體10及球窩11做成等半徑，當(dāng)高壓氣體通過進(jìn)氣通道12進(jìn)入球面軸承時(shí)，上面的球體10會(huì)沿著垂直方向有一個(gè)微小的位移， 在球體10與球窩11之間形成一定的間隙，即氣膜13。在氣浮軸承的球體10與球窩11之間形成氣膜13，整個(gè)裝載平臺(tái)、螺桿支架、砝碼螺母、圓環(huán)及試驗(yàn)設(shè)備為一個(gè)整體，可以在氣浮軸承的支撐下做接近無阻尼的三自由度轉(zhuǎn)動(dòng)。理想的工作狀態(tài)下，三自由度氣浮臺(tái)試驗(yàn)時(shí)要將裝載平臺(tái)、螺桿支架、砝碼螺母、圓環(huán)及試驗(yàn)設(shè)備的重心(稱為試驗(yàn)平臺(tái)重心)調(diào)節(jié)到與氣浮軸承球心。為保證平臺(tái)的穩(wěn)定平衡，通常試驗(yàn)時(shí)將試驗(yàn)平臺(tái)重心調(diào)節(jié)到氣浮軸承球心的正下方，從俯視角度看，試驗(yàn)平臺(tái)重心(平面重心)與球心重合。這時(shí)，裝載平臺(tái)處于水平狀態(tài)。
通常裝載平臺(tái)是否處于水平狀態(tài)需要靠肉眼觀測(cè)，而普通的水平尺只能測(cè)量一個(gè)方向的水平度，要判斷兩個(gè)方向水平度需要同時(shí)使用兩個(gè)水平尺，并且對(duì)操作人員的判讀能力有很高的要求。普通水平尺只能在正上方進(jìn)行判讀才準(zhǔn)確，對(duì)操作空間要求也較高。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是本發(fā)明是為了提供一種簡(jiǎn)便的三自由度氣浮臺(tái)平衡指示裝置，以克服現(xiàn)有三自由度平臺(tái)搭建時(shí)對(duì)平臺(tái)水平面判斷的不便，并且閱讀方便，對(duì)于后續(xù)的平衡調(diào)整操作提供便利。
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是
本發(fā)明所述的一種簡(jiǎn)便的三自由度氣浮臺(tái)平衡指示裝置包括刻度盤、指針、水平支架圓環(huán)組和多個(gè)支柱，所述水平支架圓環(huán)組包括外環(huán)、內(nèi)環(huán)、內(nèi)環(huán)支架軸和外環(huán)支架軸； 刻度盤、水平支架圓環(huán)組由上至下安裝由所述多個(gè)支柱構(gòu)成的主架體上；內(nèi)環(huán)支架軸的兩端安裝在內(nèi)環(huán)上，內(nèi)環(huán)通過外環(huán)支架軸連接在外環(huán)內(nèi)且內(nèi)環(huán)可繞外環(huán)支架軸旋轉(zhuǎn)，指針安裝在內(nèi)環(huán)支架軸上且指針可繞內(nèi)環(huán)支架軸轉(zhuǎn)動(dòng)并始終保持在垂直狀態(tài)。
本發(fā)明的有益效果是
本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于調(diào)整，本發(fā)明的應(yīng)用使三自由度平臺(tái)搭建時(shí)對(duì)平臺(tái)水平面判斷更加方便，并且閱讀方便，對(duì)于后續(xù)的平衡調(diào)整操作提供便利。


圖1為現(xiàn)有的三自由度氣浮臺(tái)結(jié)構(gòu)圖，圖2為圖1中的氣浮軸承部分結(jié)構(gòu)的放大圖；圖3為本發(fā)明所述的平衡指示裝置的主視圖，圖4為圖1的A-A向視圖，圖5為本發(fā)明所述的平衡指示裝置與三自由度氣浮臺(tái)組合工作示意圖；圖6是利用本發(fā)明調(diào)整之后的示意圖(裝載平臺(tái)2處于水平狀態(tài))，圖7是6的俯視圖。
具體實(shí)施方式
具體實(shí)施方式
一如圖3 7所示，本實(shí)施方式所述的一種簡(jiǎn)便的三自由度氣浮臺(tái)平衡指示裝置包括刻度盤14、指針15、水平支架圓環(huán)組16和多個(gè)支柱17，所述水平支架圓環(huán)組16包括外環(huán)18、內(nèi)環(huán)19、內(nèi)環(huán)支架軸20和外環(huán)支架軸21 ；刻度盤14、水平支架圓環(huán)組 16由上至下安裝由所述多個(gè)支柱17構(gòu)成的主架體上；內(nèi)環(huán)支架軸20的兩端安裝在內(nèi)環(huán)19 上，內(nèi)環(huán)19通過外環(huán)支架軸21連接在外環(huán)18內(nèi)且內(nèi)環(huán)19可繞外環(huán)支架軸21旋轉(zhuǎn)，指針 15安裝在內(nèi)環(huán)支架軸20上且指針15可繞內(nèi)環(huán)支架軸20轉(zhuǎn)動(dòng)并始終保持在垂直狀態(tài)。
本實(shí)施方式所述內(nèi)環(huán)19和外環(huán)18同軸設(shè)置，且指針15安裝在內(nèi)環(huán)支架軸20上中心處。
所述刻度盤14的上端面上標(biāo)有刻度和中心，如果指針15指向中心，則表明裝載平臺(tái)2為水平，指針15可繞內(nèi)環(huán)支架軸20旋轉(zhuǎn)，保證當(dāng)平臺(tái)向任意方向傾斜時(shí)，指針15都保持在垂直狀態(tài)。
所述指針15受重力作用保持垂直狀態(tài)，指針15可以繞內(nèi)環(huán)支架軸20做一個(gè)自由度的旋轉(zhuǎn)，而內(nèi)環(huán)19可以繞外環(huán)支架軸21做另一個(gè)自由度的旋轉(zhuǎn)，從而保持無論框架(框架是指本發(fā)明)如何傾斜，指針15始終保持垂直狀態(tài)，如圖5所示。
具體實(shí)施方式
二 如圖3 5所示，本實(shí)施方式所述刻度盤14為由透明的材料制成的刻度盤。所述刻度盤14采用透明的材料制作，可方便操作者從下方和上方閱讀指針方向。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三如圖3 5所示，本實(shí)施方式所述刻度盤14為由透明的材料制成的刻度盤。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一或二相同。
具體實(shí)施方式
四如圖3 5所示，本實(shí)施方式的進(jìn)一步技術(shù)方案是螺桿支架4 在裝載平臺(tái)2下方安裝時(shí)為均布的四個(gè)方向，可以分別被定義為+X、-X、+Y和-Y方向，構(gòu)成 X-Y坐標(biāo)系。所述的裝置刻度盤14上的刻度指向方向與所定義的X-Y坐標(biāo)系方向保持一致，當(dāng)指針偏向于某方向時(shí)，只需將該指向方向的螺桿支架4上的砝碼螺母5向遠(yuǎn)端調(diào)節(jié)， 或?qū)?duì)側(cè)方向的螺桿支架4上的砝碼螺母5向上端調(diào)節(jié)，能夠起到調(diào)節(jié)平面重心的效果。
刻度盤14與裝載平臺(tái)2是平行的，根據(jù)指針15指向刻度盤14上的位置，通過刻度盤14的刻度標(biāo)識(shí)可讀取裝載平臺(tái)2的偏轉(zhuǎn)角度，然后再調(diào)節(jié)螺桿支架4上的砝碼螺母5 的位置。
內(nèi)環(huán)19與外環(huán)18靠外環(huán)支架軸21連接，內(nèi)環(huán)19可以繞外環(huán)支架軸21自由旋轉(zhuǎn)；指針15可以繞內(nèi)環(huán)支架軸20自由旋轉(zhuǎn)；支柱17安裝在被測(cè)平面上，當(dāng)被測(cè)平面傾斜時(shí)，支架與刻度盤隨被測(cè)平面傾斜，支架圓環(huán)組16保證指針15自由旋轉(zhuǎn)，指針15受重力作用保持垂直姿態(tài)；保持垂直姿態(tài)的指針15偏離刻度盤中心，偏離角度與方向顯示了被測(cè)平面的傾斜角度與方向。
如圖5所示，本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施方式是將此裝置安裝在裝載平臺(tái)2上，指針15 的重心在內(nèi)環(huán)支架軸20的下方，當(dāng)裝載平臺(tái)2傾斜時(shí)，指針15受重力作用始終保持垂直方向。
凡符合上述權(quán)利要求的用于水平測(cè)量的裝置，除應(yīng)用于三自由度氣浮臺(tái)之外，無論應(yīng)用于任何平面水平度測(cè)量的實(shí)施方案，均屬于本專利要求范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種簡(jiǎn)便的三自由度氣浮臺(tái)平衡指示裝置，其特征在于所述平衡指示裝置包括刻度盤(14)、指針(15)、水平支架圓環(huán)組(16)和多個(gè)支柱(17)，所述水平支架圓環(huán)組(16)包括外環(huán)(18)、內(nèi)環(huán)(19)、內(nèi)環(huán)支架軸00)和外環(huán)支架軸；刻度盤(14)、水平支架圓環(huán)組(16)由上至下安裝由所述多個(gè)支柱(17)構(gòu)成的主架體上；內(nèi)環(huán)支架軸OO)的兩端安裝在內(nèi)環(huán)(19)上，內(nèi)環(huán)(19)通過外環(huán)支架軸連接在外環(huán)(18)內(nèi)且內(nèi)環(huán)(19)可繞外環(huán)支架軸旋轉(zhuǎn)，指針(1 安裝在內(nèi)環(huán)支架軸OO)上且指針(1 可繞內(nèi)環(huán)支架軸OO) 轉(zhuǎn)動(dòng)并始終保持在垂直狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種簡(jiǎn)便的三自由度氣浮臺(tái)平衡指示裝置，其特征在于所述刻度盤(14)上設(shè)有用于表示裝載平臺(tái)( 傾斜角度的刻度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種簡(jiǎn)便的三自由度氣浮臺(tái)平衡指示裝置，其特征在于 所述刻度盤(14)為由透明的材料制成的刻度盤。
全文摘要
一種簡(jiǎn)便的三自由度氣浮臺(tái)平衡指示裝置，它涉及一種應(yīng)于于三自由度氣浮臺(tái)上的平衡指示裝置。本發(fā)明為了克服現(xiàn)有三自由度平臺(tái)搭建時(shí)對(duì)平臺(tái)水平面判斷的不便，并且閱讀方便，對(duì)于后續(xù)的平衡調(diào)整操作提供便利。所述水平支架圓環(huán)組包括外環(huán)、內(nèi)環(huán)、內(nèi)環(huán)支架軸和外環(huán)支架軸；刻度盤、水平支架圓環(huán)組由上至下安裝由所述多個(gè)支柱構(gòu)成的主架體上；內(nèi)環(huán)支架軸的兩端安裝在內(nèi)環(huán)上，內(nèi)環(huán)通過外環(huán)支架軸連接在外環(huán)內(nèi)且內(nèi)環(huán)可繞外環(huán)支架軸旋轉(zhuǎn)，指針安裝在內(nèi)環(huán)支架軸上且指針可繞內(nèi)環(huán)支架軸轉(zhuǎn)動(dòng)并始終保持在垂直狀態(tài)。本發(fā)明適用于三自由度平臺(tái)的搭建。
文檔編號(hào)G01C9/00GK102519432SQ20111044756
公開日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)明者呂建婷, 張顯, 李彥江 申請(qǐng)人:黑龍江大學(xué)