一种相机外场照像试验转台驱动机构

    1 引 言

    由于试验相机工作条件非常复杂,欲验证相机在复杂工作条件下的成像质量,需对相机各种环境状态进行模拟试验。相机动态成像试验是通过试验转台来模拟实现的。为此,试验转台是相机动态成像试验不可缺少的设备之一,而试验转台的运转精度,平稳性直接影响到相机动态照像的成像质量,这就对转台的驱动和传动机构的设计提出了很高的要求。本文从满足相机动态照像需求角度出发,在多方案对比分析的基础上,优选出转台的驱动和传动机构方案,对该方案的组成及工作原理进行详细介绍,并给出转台驱动机构误差分析的部分结果。

    2 转台试验装置简介

    转台试验装置主要由转台、相机、连接板、转台驱动机构组成,试验装置的结构原理图如图1所示。

    相机借助连接板固定在转台上,连接板上面通过16个M10螺钉与相机固定,连接板下面通过3个M8螺钉与转台法兰面固定。转台驱动机构借助支承架固定在转台外圆周上,驱动电机通过减速机构,借助摩擦轮将力传递给转台,实现对转台的驱动。设计时,综合考虑研制周期经济合理性,采用在原有的回转精度较好,承载能力较高的回转平台,并借用面形精度、刚度较好的相机力学试验用支承板的基础上,增设一套驱动机构方案。

    3 转台驱动机构传动方案的选择与确定

    由于相机要求此转台工作时转速平稳度为D[2%,转速在0.001rad/s[X[0.025rad/s范围内,转台转速很低,如果用电机直接驱动转台主轴,结构比较简单,但由于目前没有如此低转速大力矩的电机,所以无法实现。因而电机与转台之间必须有一套减速装置,经计算,减速比要在500左右。

    3.1 几种传动方案对比分析

    该减速装置可供选择的方案有以下几种:1)齿轮传动;2)蜗轮、蜗杆传动;3)皮带传动;4)摩擦轮传动。

    a)齿轮传动。此种方案通过多级齿轮减速可获得较高的速比,对于单个齿轮在每转一周能获得较准确的传动比,但由于齿轮加工中形成的周节累积公差FP的存在,几组齿轮传动误差叠加很难保证较高的速度平稳度D。另外,由于相机质量较大,导致转动惯量较大,相机照像过程中需要经常起动、停止、反向,导致齿轮轴、电机轴的冲击也较大。

    b)蜗轮、蜗杆传动。此种方案的优点在于较小的结构可获得较高的传动比,但实现1:500的传动比需要多级传动,体积也较大,另外蜗轮周节累积公差FP的存在,同样降低速度的平稳度D,相机照像过程中的起动、停止、反向对蜗轮、蜗杆轴、电机轴同样存在较大的冲击。