一种在线柜用在轨悬臂式可更换相机支架及在线柜操作箱

技术领域

本发明涉及在线柜相关技术领域，具体涉及一种在线柜用在轨悬臂式可更换相机支架及在线柜操作箱。

背景技术

随着载人航天技术的发展，在外太空建立长期有人居住和工作的环境成为人类航天事业的重心。国际空间站的后勤补给相对任何以往人类的自然探索活动来说都是十分昂贵和不易的，未来在月球和火星上建立基地面临的后勤问题更为严峻，尤其是应对突发事件，由地面保障延误带来的损失将无法估量。因此考虑到航天员的主动性，通过给人员提供一系列的工具和技术支持，增强设施的自主维修和保障的能力是解决后勤补给问题的重要措施。

在线维修装调操作柜(以下简称“在线柜”)是一种空间站应用系统规划的科学和技术实验平台，主要为空间站有效载荷提供一个进行在轨故障诊断、中继级维修和手工或机械操作的工作场所。在线柜可利用载人空间站提供的舱内空间环境条件，以及航天员在轨操作、维护、更换能力，基于外部机、电、热、信息、测控等资源约束，开展在轨的维修装调操作与实验研究。

相机组件属于在线柜在线维修操作支持单元(简称“操作箱”)的场景观测相机，由于箱体内空间有限，还要考虑不与内部机械臂的运动空间干涉，不使内部灯光照明影响到相机成像，因此操作箱内的相机可安装数量有限，为了保证在安装尽可能少的相机的同时，相机视场既能覆盖操作箱内的所有操作区域，相机组件又要足够小巧占用空间少，同时还要保证相机在轨可以更换，相机支架组件的设计就需要同时考虑多方面的设计因素和使用因素。

发明内容

本发明为了解决操作箱内复杂环境下相机布设安装的问题、解决悬臂式结构不易抵抗发射过载的问题、解决相机在轨无法更换的问题，保证在线柜中相机组件的快速装拆、承压等要求，提供了一种在线柜用在轨悬臂式可更换相机支架及在线柜操作箱。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种在线柜用在轨悬臂式可更换相机支架，包括相机支座和相机支架，所述相机支架包括第一相机支架和第二相机支架，所述第一相机支架和第二相机支架相互扣合形成两端开口的筒状结构，所述筒状结构的一端开口处用于夹持相机组件，所述筒状结构的另一端开口处具有支座安装面；所述相机支座的外侧壁上形成有成角度布置的箱体安装面和相机支架安装面，所述筒状结构通过支座安装面装配在所述相机支架安装面上。

本发明的有益效果是：本发明的在线柜用在轨悬臂式可更换相机支架，通过设置第一相机支架和第二相机支架，可将相机组件包裹设置在两个相机支架之间，使相机组件被夹紧在相机支架中，提高了相机组件整体悬臂部分的稳固性；通过设置相机支座，并设置成角度布置的箱体安装面和相机支架安装面，可为相机支架提供结构支撑，还考虑在轨更换需求，满足人机工效学要求。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述相机支座内具有线缆通道，所述相机支座的相机支架安装面处开设有第一线缆通孔，所述相机支座的外侧壁上还形成有线缆装配面，所述线缆装配面处设有第二线缆通孔，所述第一线缆通孔和第二线缆通孔均与所述线缆通道连通。

进一步，所述相机支座除第一线缆通孔和第二线缆通孔以外的其他侧壁均为封闭结构。

采用上述进一步方案的有益效果是：能够提高整体电磁兼容性。

进一步，所述线缆装配面垂直于所述箱体安装面布置，所述相机支架安装面与线缆装配面之间的夹角为锐角，所述相机支架安装面与所述箱体安装面之间的夹紧为锐角。

进一步，所述相机支架安装面上设有三个第一安装孔，两个第一安装孔位于相机支架安装面的上侧，一个第一安装孔位于相机支架安装面的下侧；所述筒状结构的支座安装面上设有三个第二安装孔，三个第二安装孔与三个第一安装孔一一对应布置并通过连接件进行连接固定。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置三个第一安装孔和三个第二安装孔，避免在轨更换的时候，将相机组件反置影响成像效果；在相机组件底部容手空间和视野受限的情况下，在相机支架安装面下侧设置一个第一安装孔，方便拆装。

进一步，所述第一相机支架为C型筒结构，所述第二相机支架为板状结构，所述第一相机支架的C型筒结构的开口侧通过连接件与第二相机支架的周侧边缘可拆卸连接；三个所述第二安装孔均设置在第一相机支架的支座安装面上。

采用上述进一步方案的有益效果是：可将相机组件都安装固定在第一相机支架上，方便安装更换等操作。

进一步，所述筒状结构的一端开口为与相机组件适配的圆孔结构，所述筒状结构的另一端开口为与相机支座的相机支架安装面适配的方孔结构。

进一步，所述箱体安装面为平面或L型面；所述相机支架和相机支座的厚度的厚度分别为4～7mm。

采用上述进一步方案的有益效果是：可根据操作箱内视场的需求，采用不同的箱体安装面。

进一步，所述第一相机支架和第二相机支架采用止口槽结构进行扣合连接；所述相机支架的支座安装面与相机支座上的相机支架安装面采用止口槽结构进行扣合连接；所述第一相机支架或第二相机支架上还设有用于连接相机组件的相机装配孔。

采用上述进一步方案的有益效果是：采用止口槽结构，进一步提高了整体的电磁兼容性。

一种在线柜操作箱，包括箱体和所述的在线柜用在轨悬臂式可更换相机支架，所述箱体的两相对侧壁的对角位置的顶部各设有一个所述在线柜用在轨悬臂式可更换相机支架。

本发明的有益效果是：本发明的在线柜操作箱，通过在箱体的两相对侧壁的对角位置顶部各设置一个相机支架，减少了相机支架上相机组件占用体积，减小相机组件占用的体积，避免相机组件与操作箱内的直线导轨行程有干涉，同时，避免灯带的亮度影响相机的成像效果。

附图说明

图1为本发明在线柜用在轨悬臂式可更换相机支架的立体结构示意图一；

图2为本发明在线柜用在轨悬臂式可更换相机支架的爆炸结构结构示意图一；

图3为本发明在线柜用在轨悬臂式可更换相机支架的立体结构示意图二；

图4为本发明在线柜用在轨悬臂式可更换相机支架的爆炸结构示意图二；

图5为本发明在线柜操作箱的立体结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

900、相机支座；901、第一相机支架；902、第二相机支架；903、支座安装面；904、箱体安装面；905、相机支架安装面；906、第一线缆通孔；907、第二线缆通孔；908、第一安装孔；909、第二安装孔；910、止口槽结构；911、相机装配孔；912、台阶结构；

1000、箱体。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1～图4所示，本实施例的一种在线柜用在轨悬臂式可更换相机支架，包括相机支座900和相机支架，所述相机支架包括第一相机支架901和第二相机支架902，所述第一相机支架901和第二相机支架902相互扣合形成两端开口的筒状结构，所述筒状结构的一端开口处用于夹持相机组件，所述筒状结构的另一端开口处具有支座安装面903；所述相机支座900的外侧壁上形成有成角度布置的箱体安装面904和相机支架安装面905，所述筒状结构通过支座安装面903装配在所述相机支架安装面905上。

其中，如图2和图4所示，本实施例的第一相机支架901和第二相机支架902的内侧壁上还设有多个台阶结构912，用于适配相机组件外侧壁上的台阶结构，能够将相机组件紧密的夹持在第一相机支架901和第二相机支架902之间。

本实施例的在线柜用在轨悬臂式可更换相机支架，通过设置第一相机支架和第二相机支架，可将相机组件包裹设置在两个相机支架之间，使相机组件被夹紧在相机支架中，提高了相机组件整体悬臂部分的稳固性；通过设置相机支座，并设置成角度布置的箱体安装面和相机支架安装面，可为相机支架提供结构支撑，还考虑在轨更换需求，满足人机工效学要求。

如图1和图3所示，本实施例的所述相机支座900内具有线缆通道，所述相机支座900的相机支架安装面905处开设有第一线缆通孔906，所述相机支座900的外侧壁上还形成有线缆装配面，所述线缆装配面处设有第二线缆通孔907，所述第一线缆通孔906和第二线缆通孔907均与所述线缆通道连通。

如图1～图4所示，本实施例的所述相机支座900除第一线缆通孔906和第二线缆通孔907以外的其他侧壁均为封闭结构，能够提高整体电磁兼容性。

如图1～图4所示，本实施例的所述线缆装配面垂直于所述箱体安装面904布置，所述相机支架安装面905与线缆装配面之间的夹角为锐角，所述相机支架安装面905与所述箱体安装面904之间的夹紧为锐角。

如图1～图4所示，本实施例的所述相机支架安装面905上设有三个第一安装孔908，两个第一安装孔908位于相机支架安装面905的上侧，一个第一安装孔908位于相机支架安装面905的下侧；所述筒状结构的支座安装面903上设有三个第二安装孔909，三个第二安装孔909与三个第一安装孔908一一对应布置并通过连接件进行连接固定。通过设置三个第一安装孔和三个第二安装孔，避免在轨更换的时候，将相机组件反置影响成像效果；在相机组件底部容手空间和视野受限的情况下，在相机支架安装面下侧设置一个第一安装孔，方便拆装。

如图2和图4所示，本实施例的所述第一相机支架901为C型筒结构，所述第二相机支架902为板状结构，所述第一相机支架901的C型筒结构的开口侧通过连接件与第二相机支架902的周侧边缘可拆卸连接；三个所述第二安装孔909均设置在第一相机支架901的支座安装面903上。可将相机组件都安装固定在第一相机支架上，方便安装更换等操作。

如图1～图4所示，本实施例的所述筒状结构的一端开口为与相机组件适配的圆孔结构，所述筒状结构的另一端开口为与相机支座900的相机支架安装面905适配的方孔结构。

如图1～图4所示，本实施例的所述箱体安装面904为平面或L型面；所述相机支架和相机支座900的厚度的厚度分别为4～7mm。可根据操作箱内视场的需求，采用不同的箱体安装面。

如图2和图4所示，本实施例的所述第一相机支架901和第二相机支架902采用止口槽结构910进行扣合连接；所述相机支架的支座安装面903与相机支座900上的相机支架安装面905采用止口槽结构910进行扣合连接；所述第一相机支架901或第二相机支架902上还设有用于连接相机组件的相机装配孔911。采用止口槽结构，进一步提高了整体的电磁兼容性。

如图1～图4所示，所述第一相机支架901和第二相机支架902之间扣合后可采用松不脱螺钉进行连接固定，松不脱螺钉的数量可以根据需要进行调整，方便在轨拆装。相机支座900与相机支架之间的连接固定也可以采用松不脱螺钉。所述相机支座900的箱体安装面904可用于与操作箱的箱体内侧壁进行连接固定，相机支座负责调整相机组件需要的视场角度，同时保证与箱体连接处的强度。相机支座900既要保证与操作箱箱体的可靠连接，又要保证有足够的刚度承受悬臂式安装相机的发射过载，同时，还要考虑相机组件整体的电磁兼容性，还要使相机布设的角度满足视场的需求。相机支座900的局部结构可进行加厚，厚度可达到6mm以上，以保证悬臂式的设计可以承受发射过载。相机支座整体体积尽可能的缩小，除了线缆通道以外，其余面均为封闭设计，与相机支架配合安装面采用止口槽设计，提高整体电磁兼容性；支座整体经过力学分析后，厚度适当增加，提高其力学强度。

现对本实施例的在线柜用在轨悬臂式可更换相机支架进行力学试验，包括进行加速度试验、振动试验、冲击试验，其中，加速度试验条件、正弦及随机振动试验条件、冲击试验条件，如下表所示。相机组件的冲击试验条件参照在线维修操作支持单元的组件级试验量级，与线维修操作支持单元的组件级试验量级保持一致。本实施例根据《在线柜相机组件力学试验大纲》的规定，对在线柜相机组件进行力学环境试验，用来考核在线柜货架产品对力学环境的适应性，依据及引用文件为，《空间应用系统实验舱Ⅱ在线维修装调操作柜货架部组件评估试验大纲》、《载人空间站工程空间应用系统实验舱II有效载荷环境试验要求》、GJB 150.16A.-2009《军用装备实验室环境试验方法第16部分：振动试验》、《实验柜力学环境试验夹具(仰视)设计方案报告》、GJB 1027A-2005《运载器、上面级和航天器试验要求》。

表1加速度试验条件(鉴定级)

表2正弦扫频振动试验条件(鉴定级)

表3随机振动试验条件(鉴定级)

表4冲击试验条件

其中，加速度允许偏差：0～10％；

振动频率允许的误差为±2％；

正弦扫频振动加速度幅值误差为±10％；

随机振动加速度功率谱密度：20Hz-1000Hz容差为±1.5db，1000Hz-2000Hz容差为±3db，总均方根值容差为±1db；

冲击加速度响应谱值(Q＝10,绝对加速度，自然频率间隔为1/6倍频程)：-2dB～+6dB；

其它试验条件允许偏差按GJB 1027A-2005；

试验所使用的振动台、试验测试设备及传感器都经过第三方计量且合格，根据振动试验实际试验控制曲线可知，振动试验条件和试验过程控制符合大纲要求。相机组件在进行加速度、振动、冲击试验时，每次完成一个方向的试验，均对相机的外观、结构件的外观、调焦螺钉是否松动进行了检查，检查结果均合格，同时，每个方向试验完成后，对相机的成像效果进行了测试，经测试，相机在力学试验结束后，成像效果正常，相机性能符合在线柜使用要求。试验后，对被试产品进行外观检查，相机、镜头无异常，相机结构件无异常，调焦螺钉无松动。产品在各个方向试验前后，产品成像效果等性能检查均无异常，且试验前后0.2g特征级基本无漂移。综上，在线柜相机组件经振动试验后，产品外观完好无异常，频率漂移满足试验大纲要求，试验成功。

如图5所示，本实施例还提供了一种在线柜操作箱，包括箱体1000和所述的在线柜用在轨悬臂式可更换相机支架，所述箱体1000的两相对侧壁的对角位置的顶部各设有一个所述在线柜用在轨悬臂式可更换相机支架。

本实施例的在线柜操作箱，通过在箱体的两相对侧壁的对角位置顶部各设置一个相机支架，减少了相机支架上相机组件占用体积，减小相机组件占用的体积，避免相机组件与操作箱内的直线导轨行程有干涉，同时，避免灯带的亮度影响相机的成像效果。本实施例的在线柜操作箱，通过采用对角设置两个相机支架，可为在轨的大型操作空间提供观测相机的固定方式，通过结构设计，保证尽可能用最少的相机，覆盖最大的视场体积，提高相机更换的便捷性。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。