专利名称：距离感知器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于航天自动化工程领域，具体地说是ー种能够用于真空、高低温状态下的距离感知器。
背景技术：
人类 对于宇宙的探索从未间断，而我国的探月计划正在陆续展开。宇宙中月球表面环境极其复杂，其中月球表面存在恶劣的温度和空间辐射等条件，影响月球探测器仪器的使用功能，其主要负面影响为光学系统灵敏度降低、视觉�：�、读数错误、密封失效、机构堵塞、材料磨损、热控系统故障、吸入等。在嫦娥系列登月卫星发射任务中，a粒子激发X射线谱仪(APXS)是安装在巡视车上的科学载荷，是登月车上重要的科学仪器之一。月面距离感知器是APXS上的重要组成部件之一，它可以感知APXS与探测目标表面的距离，一方面可以使APXS处于有效探测距离之内，另ー方面可以保护APXS不与探測目标发生碰撞损坏。月面距离感知器采用红外光学距离感知原理，是ー种非接触式光电限位传感器，具有体积�。亓壳幔峁辜騾g，性能可靠等优点；距离感知器的工作方式采用红外光漫反射原理，探头红外投光部照射在检测目标表面产生光漫反射现象，利用反射光量推导探头与目标距离。在系统中，距离感知器是APXS中的重要辅助部件，其作用是获知APXS探测头与月壤、月岩等之间的距离并保护APXS探头。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供ー种能够用于真空、高低温状态下的距离感知器。该距离感知器本身具有结构坚固、小巧，距离感知精度高等特点。本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的本实用新型包括外筒、滤光片组件、上端盖组件及安装座组件，其中上端盖组件及滤光片组件分别安装在外筒的上下两端，所述安装座组件位于外筒内；所述安装座组件包括安装座、红外发射管及红外接收管，红外发射管及红外接收管分别安装在所述安装座内，红外发射管发射出的红外光波穿过所述滤光片组件照射到被测物体表面，通过被测物体表面反射的红外光波穿过所述滤光片组件照片到红外接收管。其中所述安装座为圆柱体，其内部开有两个分别容置所述红外发射管及红外接收管的通孔，该红外发射管与红外接收管在安装座轴向上存在高度差；所述红外发射管及红外接收管的顶端分别通过绝缘下层及绝缘上层与所述安装座的顶端相连；所述红外发射管及红外接收管的轴线分别垂直于安装座上下两端的端面，红外发射管及红外接收管的顶端均沿径向向外延伸、形成延伸部，所述绝缘下层位于红外发射管顶端延伸部与安装座上端面之间，所述红外接收管顶端延伸部搭接在安装座上端面、所述绝缘上层压在红外接收管顶端延伸部的上面；所述绝缘下层与绝缘上层的厚度相同；在红外发射管与红外接收管的上方设有双孔垫片；所述滤光片组件包括隔热环及滤光片，其中滤光片安装在隔热环的顶端端面上、位于所述安装座组件的下方，且与外筒同轴，所述外筒罩在滤光片的外围、并与所述隔热环通过柱销连接；所述隔热环具有止口，外筒的下端抵接在隔热环的止口处；所述外筒的圆周上对称分布有两个容置柱销的圆孔，每个柱销的一部分插入所述隔热环内，另一部分沿径向插入外筒上的圆孔内；所述隔热环裸露在外筒以外的表面镀有增加距离感知器光照反射率的铝层；所述上端盖组件包括带有连接件的上端盖和键，其中上端盖与所述外筒的上端螺纹连接，连接件位于上端盖的上表面；所述上端盖上开有双圆头槽孔，该双圆头槽孔内安装有键；所述键为单圆头键，双圆头槽孔空出的半圆孔为红外发射管及红外接收管连接电线的预留出口；所述外筒内、位于上端盖的下方设有压紧所述安装座组件的调整环；所述外筒的外表面镀有减小宇宙射线对外筒内部温度造成影响的金层。本实用新型的优点与积极效果为I.本实用新型适应性强，能够在真空、高温、低温、辐射、振荡等极端恶劣的环境条件下进行工作，可应用于航空、航天等领域。2.本实用新型能够在一定范围内精确感知目标距离，通过距离感知器中红外接收管接收到的红外发射管发出的红外光的变化量，精确地测量出距离感知器距离被测物体表面的距离。
图I为本实用新型的外形结构示意图；图2为本实用新型去除外筒后的右视图；图3为图I的右视剖视图；图4为本实用新型中安装座组件的结构示意图；图5为图4的剖视图；图6为本实用新型滤光片组件的结构示意图；图7为本实用新型上端盖组件的结构示意图；其中1为隔热环,2为滤光片,3为柱销,4为外筒,5为上端盖,6为安装座,7为绝缘下层，8为绝缘上层,9为双孔垫片，10为调整环，11为键，12为红外接收管，13为红外发射管，14为双圆头槽孔，15为连接件。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详述。如图I 3所示，本实用新型包括外筒4、滤光片组件、上端盖组件及安装座组件，其中上端盖组件及滤光片组件分别安装在外筒4的上下两端，所述安装座组件位于外筒4内；外筒4由铝合金材料加工而成，并在外筒4的外表面镀金，可以减小宇宙空间辐射、空间光照对距离感知器内部器件电磁、温度的影响。在外筒4靠近下端的筒壁上对称开有两个圆孔(即在外筒的轴向截面、两个圆孔分别对称位于外筒轴线的两侧)，用于与滤光片组件连接。如图6所示，滤光片组件包括隔热环I及滤光片2，滤光片2为半径为O 12mm的圆形薄片，隔热环I为圆环状、其上具有止口，即隔热环I上部的外径小于下部的外径，隔热环上部的外径大于滤光片2的直径；滤光片2通过六个GD414硫化硅胶胶点固定在隔热环外径较小的上部端面上，并与隔热环I同轴设置。隔热环I外径较小的上部环壁上与外筒4 一祥，也对称开有两个通孔；外筒4的下端抵接在隔热环I的止ロ处，罩在滤光片2的外围，外筒4与隔热环I通过两个柱销3连接，每个柱销3有Imm插入沿径向插入外筒4上的圆孔内，其余长度插入隔热环I的相应圆孔内。隔热环I裸露在外筒4以外的表面(包括隔热环I外径较大的下部 的外圆周表面及端面)进行镀铝处理，増加距离感知器表面亮度、提高光照反射率，减小宇宙空间阳光照射对内部的温度影响。如图4、图5所示，安装座组件包括安装座6、绝缘下层7、绝缘上层8、双孔垫片9、红外发射管13及红外接收管12，其中安装座6放置在滤光片2上，是一段由聚四氟こ烯材料加工而成的圆柱体，并在圆柱体的端面及内部加工两个直径为の5. 3mm的通孔，两个通孔的内表面光滑。红外发射管13及红外接收管12分别位于两个通孔内，红外发射管13及红外接收管12与通孔之间为间隙配合。红外发射管13及红外接收管12的轴线分别垂直于安装座6上下两端的端面，红外发射管13及红外接收管12的顶端均沿径向向外延伸、形成延伸部，在红外发射管13顶端延伸部与安装座6上端面之间安装有绝缘下层7，红外接收管12顶端延伸部搭接在安装座6上端面、并在红外接收管12顶端延伸部的上面安装有绝缘上层8 ;绝缘下层7和绝缘上层8厚度相同、且大于红外发射管13及红外接收管12顶端延伸部的厚度，绝缘下层7和绝缘上层8分别位于红外发射管13的下面和红外接收管12的上面，使得红外发射管13及红外接收管12在安装座6轴向上存在高度差，以避免红外发射管13及红外接收管12上端边缘相互接触造成短路。在红外发射管13与红外接收管12的上方设有双孔垫片9，红外发射管13与红外接收管12的连接电线分别由双孔垫片9上的两个孔穿过。绝缘下层7、绝缘上层8的中心分别加工有圆形通孔，双孔垫片9加工有两个通孔；工作时通过绝缘下层8调节红外发射管13与红外接收管12之间的高度差，通过绝缘上层8和双孔垫片9实现红外发射管13与红外接收管12上部的绝缘封装；本实用新型的安装座组件中所有零件均为非金属材料制作而成，具有绝缘特性。如图I 3及图7所示，上端盖组件包括带有连接件15的上端盖5和键11，其中上端盖5与所述外筒4的上端螺纹连接，连接件15位于上端盖5的上表面，连接件15的上端为带有外螺纹的圆柱、下端为四边形，整个距离感知器通过连接件15与机械臂末端(APXS)相连；所述上端盖5上开有双圆头槽孔14，该双圆头槽孔14内安装有键11，键与双圆头槽孔14为过盈配合；键11为单圆头键，当把键11安装在双圆头槽孔14内以后，双圆头槽孔14空出的半圆孔用来为红外发射管13及红外接收管12连接电线做预留出ロ ；在外筒4内、位于上端盖5的下方设有压紧双孔垫片9的调整环10。本实用新型的安装及工作原理为将滤光片2固接在隔热环I的顶端端面，由外筒4下端插入，使外筒4下端抵接在隔热环I的止ロ处，再插入两个柱销3使外筒4与隔热环I相连。由外筒4上端放入安装座6，将红外发射管13与红外接收管12分别通过绝缘下层7及绝缘上层8安装在安装座6内的两个通孔中；再依次放入双孔垫片9及调整环10，使双孔垫片9的上表面保持水平，通过下压调整环10将双孔垫片9压紧；红外发射管13与红外接收管12的连接电线先分别由双孔垫片9上的两个通孔引出，再穿过调整环10上的通孔。最后，将上端盖5螺纹连接在外筒4的上端，红外发射管13与红外接收管12的连接电线由双圆头槽孔14空出的半圆孔引出。本实用新型主要工作在真空、高低温状态下。当主电路给红外发射管13发送信号后，距离感知器中的红外发射管13发射红外波段不可见光，光波通过滤光片2从隔热环I中心的通孔射出，当红外光波照射到被测物体表面后，经物体表面反射回来；反射回来的红外光波再通过隔热环I中心的通孔向上通过滤光片2照射到红外接收管12上，这样距离感知器就能够通过信号的变化感知与被测物体表面的距离。在本实 用新型的安装后，其主要的外表面包括外筒4的外圆柱面，隔热环I外径较大的下部外圆柱面和下端面，其余面为本实用新型的安装面。本实用新型在外筒4的外圆柱面镀金，在隔热环I裸露在外的表面镀铝，两项措施能够在一定程度上将外界的辐射热阻挡在距离感知器的往外面。所以距离感知器能够工作在高、低温环境条件下。
权利要求1.一种距离感知器，其特征在于包括外筒(4)、滤光片组件、上端盖组件及安装座组件，其中上端盖组件及滤光片组件分别安装在外筒(4)的上下两端，所述安装座组件位于外筒(4)内；所述安装座组件包括安装座￠)、红外发射管(13)及红外接收管(12)，红外发射管(13)及红外接收管(12)分别安装在所述安装座(6)内，红外发射管(13)发射出的红外光波穿过所述滤光片组件照射到被测物体表面，通过被测物体表面反射的红外光波穿过所述滤光片组件照片到红外接收管(12)。
2.按权利要求I所述的距离感知器，其特征在于所述安装座(6)为圆柱体，其内部开有两个分别容置所述红外发射管(13)及红外接收管(12)的通孔，该红外发射管(13)与红外接收管(12)在安装座(6)轴向上存在高度差。
3.按权利要求2所述的距离感知器，其特征在于所述红外发射管(13)及红外接收管(12)的顶端分别通过绝缘下层(7)及绝缘上层(8)与所述安装座￠)的顶端相连。
4.按权利要求3所述的距离感知器，其特征在于所述红外发射管(13)及红外接收管(12)的轴线分别垂直于安装座(6)上下两端的端面，红外发射管(13)及红外接收管(12)的顶端均沿径向向外延伸、形成延伸部，所述绝缘下层(7)位于红外发射管(13)顶端延伸部与安装座(6)上端面之间，所述红外接收管(12)顶端延伸部搭接在安装座(6)上端面、所述绝缘上层(8)压在红外接收管(12)顶端延伸部的上面；所述绝缘下层(7)与绝缘上层(8)的厚度相同。
5.按权利要求2所述的距离感知器，其特征在于在红外发射管(13)与红外接收管(12)的上方设有双孔垫片(9)。
6.按权利要求I所述的距离感知器，其特征在于所述滤光片组件包括隔热环(I)及滤光片(2)，其中滤光片(2)安装在隔热环(I)的顶端端面上、位于所述安装座组件的下方，且与外筒⑷同轴，所述外筒⑷罩在滤光片⑵的外围、并与所述隔热环⑴通过柱销(3)连接。
7.按权利要求6所述的距离感知器，其特征在于所述隔热环(I)具有止口，外筒(4)的下端抵接在隔热环(I)的止口处；所述外筒(4)的圆周上对称分布有两个容置柱销(3)的圆孔，每个柱销(3)的一部分插入所述隔热环(I)内，另一部分沿径向插入外筒(4)上的圆孔内；所述隔热环(I)裸露在外筒(4)以外的表面镀有增加距离感知器光照反射率的铝层。
8.按权利要求I所述的距离感知器，其特征在于所述上端盖组件包括带有连接件(15)的上端盖(5)和键(11)，其中上端盖(5)与所述外筒(4)的上端螺纹连接，连接件(15)位于上端盖(5)的上表面；所述上端盖(5)上开有双圆头槽孔(14)，该双圆头槽孔(14)内安装有键(11)。
9.按权利要求8所述的距离感知器，其特征在于所述键(11)为单圆头键，双圆头槽孔(14)空出的半圆孔为红外发射管(13)及红外接收管(12)连接电线的预留出口 ；所述外筒(4)内、位于上端盖(5)的下方设有压紧所述安装座组件的调整环(10)。
10.按权利要求I所述的距离感知器，其特征在于所述外筒(4)的外表面镀有减小宇宙射线对外筒内部温度造成影响的金层。
专利摘要本实用新型属于航天自动化工程领域，具体地说是一种能够用于真空、高低温状态下的距离感知器，包括外筒、滤光片组件、上端盖组件及安装座组件，上端盖组件及滤光片组件分别安装在外筒的上下两端，安装座组件位于外筒内；安装座组件包括安装座、红外发射管及红外接收管，红外发射管及红外接收管分别安装在安装座内，红外发射管发射出的红外光波穿过滤光片组件照射到被测物体表面，通过被测物体表面反射的红外光波穿过滤光片组件照片到红外接收管。本实用新型适应性强，能够在真空、高温、低温、辐射、振荡等极端恶劣的环境条件下进行工作，可应用于航空、航天等领域；能够通过红外光的变化量，精确地测量出距离被测物体表面的距离。
文档编号G01S17/08GK202372642SQ20112054107
公开日2012年8月8日 申请日期2011年12月21日 优先权日2011年12月21日
发明者李志强, 李斌, 江勇, 王聪, 龚海里 申请人:中国科学院沈阳自动化研究所
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