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航空、航天工业发展水平是一个国家国防实力、经济实力、科研实力和工业技术水平的具体表现，是国家综合国力强弱的重要标志。随着我国综合国力提高，在信息化、资源、气象、农业以及海洋等众多领域，对航空航天技术提出了更高的要求。
实验技术作为技术研发工作中不可或缺的手段，在航天航空工业发展进程中有着举足轻重的地位。本系统作为空间物体姿态模拟和探测的试验设备，对研究空间物体图片成像有着重要的意义。该系统由入射源、姿态模拟转台和周视探测平台组成，姿态模拟转台位于系统中心，安装空间物体模型，可实现入射和探测方位角、俯仰角模拟； 入射源一般为光线或电磁波等；周视探测平台安装探测器，可对模型进行探测。1 系统结构方案设计
系统具体布局如图1所示，具体包括姿态模拟转台、周视探测平台、测试轨道以及电控系统等部分，配合入射源，可实现空间物体姿态模拟和探测试验。
1.姿态模拟转台；
2.周视探测平台；
3.测试轨道；
4.入射源；
5.控制室
图1 系统布局图
试验时，打开入射源，使入射光线通过轨道中心处的姿态模拟转台；空间物体模型安装在姿态模拟转台各机构回转中心交点处，姿态模拟转台各机构进行运动模拟入射，并且观察方位角和俯仰角变化情况；探测器安装在周视探测平台上，调整好探测姿态后，沿轨道作圆周运动，对模 拟目标进行探测，并把探测数据传输到控制中心。1.1 姿态模拟转台
姿态模拟转台为系统核心装置，在入射源不变的情况下，可模拟入射和探测方位角与俯仰角变化情况。根据试验要求，入射和探测方位角范围为0°～
360°、俯仰角为-52.5°～+52.5°；考虑试验时设备对模型的遮挡率，设计姿态模拟转台结构形式如图2所示。
1.方位机构；
2.俯仰机构；
3.自旋机构；
4.模型支撑杆
图2 姿态模拟转台
姿态模拟转台由方位机构、俯仰机构、自旋机构和模型支撑杆等组成，各部位功能如下。
（1）方位机构。安装在圆形底座上，由交流伺服电机驱动谐波减速器，使安装在减速机输出轴上的齿轮与带有内齿的高精度回转支撑圈啮合传动，可实现0°～360°方位运动。
（2）俯仰机构。在方位运动机构上安装圆弧运动轨道，圆弧轨道侧面安装大直径圆弧齿圈，圆弧轨道上安装运动
小车，小车通过交流伺服电机驱动精密行星减速器；减速可实现-52.5°～+52.5°俯仰运动。
（3为0°～360°。
（4（郑州机械研究所有限公司，郑州 450052）
摘 要：为研究空间物体在太空中各种姿态下的图片成像问题，须在地面试验室建立一套空间物体姿态模拟和探测系统。针对系统功能需求研究和设计了姿态模拟转台、周视探测平台、测试轨道以及控制系统等装置，同时配置电缆随动系统、传感器和防护装置可建立一套完整的模拟和探测系统。
关键词：姿态模拟 周视探测 控制系统
1.2 周视探测平台
周视探测平台是具有升降、方位、俯仰及滚转功能的移动测试平台，用于承载安放探测器，并带动探测器沿着轨道进行圆周运动。
周视探测平台包括移动机构、升降机构、方位、俯仰以及滚转机构等部分，其中方位、俯仰、滚转机构集成为一台三轴电控平台。通过软件可视化和智能化控制，对探测器进行位置、角度调整，使探测器能够对准目标中心位置，实现轨道中心模型探测。
周视探测平台如图3所示。
1.行走机构；
2.升降机构；
3.三轴电控平台；
4.平台车架
图3 周视探测平台
无油空压机结构图周视测试平台主体为框架结构，便于安装及维护。主体框架两侧分别设置1个行走轮与2个行走轮同步
驱动。交流伺服电机驱动行星减速器，行星减速器输出轴安装行走轮，带动移动测试平台实现正、反两个方向的周向行走。
周视测试平台上安装有升降机构，升降机构依附在平台车架上，车架上安装有精密齿条和精密直线滚动导轨，通过交流伺服电机、精密蜗轮减速器驱动齿轮与齿条啮合实现上、下升降运动。
升降机构上安装有电控三轴平台，探测器安装在电控三轴平台上，可实现探测器方位、俯仰以及滚转姿态调整，网格密度选择较大密度，以便提高计算精度。
姿态模拟转台选用Q235钢板制作，取安全系数N=1.41，则许用应力不大于167MPa，试验要求最大变形不超过5mm，模型重量为65kg。
考虑到圆弧机构在不同位置受力、应变情况不同，将圆弧机构运行分别运行到-52.5°、0°和52.5°三个特殊位置进行应变、应力计算，结果如图4～图6所示；数据分析情况如表1所示。
图4 -52.5°时应力、应变图
计算结果显示，在圆弧机构运动到52.5°时，应力最大为68.24MPa，小于钢材许用应力为167MPa，此时应变也最大为1.89mm，位置在三个机构回转中心处，小于5mm，结构设计满足强度、刚度要求，且有较大安全储备，因此该结构设计合理。
3 电控系统设计
目标光学动态测试校验系统的电控系统主要包括电源
图5 0°时应力、应变图
图6 52.5°时应力、应变图表1 应力、应变统计表
序号圆弧机构位置/°
应变/mm 应力/MPa ）
1-52.50.27 3.9320 1.451.443
52.5
1.89
68.24
姿态模拟系统全向测试系统
伺服电机1
伺服电机4
伺服电机5
伺服电机6伺服电机7伺服电机2伺服电机3
文件传输伺服电机8伺服电机9
图7 电控系统结构图
3.1 电源系统
电源管理系统将配电柜提供的电源转化为各个分系统电源系统主要包含单向220V 以及48V 直流电源。单向220V
3.2 运动控制系统
运动控制系统包括主控计算机、Twin CAT运动控制软件、总线耦合器、总线端子模块、伺服电机以及限位传感器等部分。
主控计算机负责对整个系统的运动控制、人机界面、运动参数数据计算处理以及试验结果存储与打印。主控计算机系统选用德国BECKHOFF的工业PC，通过主板上自带的以太网接口，安装BECKHOFF的运动控制软件Twin CAT，可以在工控机上实现运动控制。
Twin CAT软件系统可以将一个基于PC的系统转换成一个运动控制系统，仅需要一个软件即可实现运动控制，可以方便地进行复杂系统配置和控制软件编程。
使用Ether CAT总线通过交换机连接主控计算机、总线耦合器与伺服驱动器，可实现对多个伺服电机的控制，系统结构简洁，接线简化，控制精度高。
4 结语
本文概述了一套空间物体姿态模拟和探测系统，从结构、材料、力学以及控制等方面进行设计及研究，确保对空间物体模型可以进行方位与俯仰姿态模拟，并实现探测器沿圆周运动，这对空间物体制造和运行提供了重要的试验数据和依据。目前，该系统已研制成功，并在某航天研[2]浦广益.ANSYS Workbench基础教程与实例详解[M].北京：中
国水利水电出版社，2013.
[3]成大先.机械设计手册[M].5版.北京：化学工业出版社，
2010.
[4]田宇.伺服与运动控制系统设计[M].北京：人民邮电出版社，
dopc
2010.
Design and Research of Space Object Attitude Simulation and Detection System
HE Bin, OU KaiLiang, WEI Long, HE Yanna, WANG Yafei
（Zhengzhou Research Institute of Mechanical Engineering, Zhengzhou 450052）lc低通滤波器
Abstract: In order to study the image imaging problems of space objects in various poses in space, a space object attitude simulation and detection system must be established in the ground laboratory. According to the system function requirements, the attitude simulation turntable, the weekly vision detection platform, the test track and the control system are studied and designed. At the same time,
the cable follower system, sensors and guards can be configured to establish a complete simulation and detection system.
Key words: attitude simulation, circle detection, control system
（上接第71页）
Structure Design of PCB High Speed Drilling and Milling Machine
LIN Zuzheng, DING Wei
of Guangxi University of Science and top and moving parts are installed on it. The spindle adopts high-speed electric spindle with rated speed of 8000. Rad/min; screw and nut for transmission and commutation, to ensure smooth motion transmission and compact structure; guide and load to achieve the relative position and accuracy of the moving parts; using relay-contactor electrical control system, Based on the open CNC system of motion control card, this research has certain reference value for the design and manufacture of numerical control equipment.
Key word: Printed Circuit Board, high speed drilling and milling machine, numerical control system
；
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