光学载荷定位锁定系统

技术领域

本申请涉及航天技术领域，特别涉及一种光学载荷定位锁定系统。

背景技术

随着国际空间技术的发展和设计理念的进步，航天器的在轨维修性技术逐渐引起人们的重视，在轨维修性技术的发展将引导航天器的设计思想变革并改变航天器的运行模式。当航天器中的单元发生故障或需要升级时，需要对旧单元进行替换，有效延长航天器寿命，从而避免巨大的浪费，创造可观的经济价值。

目前国内对于在轨维修技术的研究处在方兴未艾的阶段，大部分航天器接口形式是采用螺钉固连(针对于空间不释放部分)，或爆炸螺栓等形式，非火工品压紧释放机构的应用较少。目前在公开报道中对于具有高精度在轨维修可重复应用的接口机构的成功应用暂时还是空白。

发明内容

鉴于此，有必要提供一种能够快速拆装、精确导向定位的、具有高刚度和高强度的力学性能的以及能够实现在轨维修的光学载荷定位锁定系统。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种光学载荷定位锁定系统，用于将光学载荷定位及锁定至载荷安装平台，光学载荷定位锁定系统包括第一定位锁定机构、第二定位锁定机构、第三定位锁定机构和安装导轨，安装导轨在光学载荷的装卸方向上延伸且用于在光学载荷相对载荷安装平台安装/拆卸时对准和导向；第一定位锁定机构和第二定位锁定机构分别位于光学载荷的两侧，第一定位锁定机构采取球头和球窝相互配合的定位机构；第二定位锁定机构采取轴孔配合的定位机构且其定位轴线的延伸方向垂直于光学载荷的装卸方向；第三定位锁定机构位于光学载荷的插入后端，第三定位机构采用轴孔配合的定位机构且其定位轴线的延伸方向与光学载荷的装卸方向一致，第三定位锁定机构用于限定光学载荷在装卸方向上的位置；第一、第二、第三定位锁定机构的定位机构分别用于将光学载荷的相应位置定位至载荷安装平台的对应位置上，第一、第二、第三定位锁定机构均包括用于将各自定位机构分别进行锁定和/或解锁的锁定解锁机构。

其中，第一、第二、第三定位锁定机构的锁定解锁机构分别与各自的定位轴线同轴设置。

其中，第一、第二、第三定位锁定机构的锁定解锁机构均通过电动或手动的方式实现锁定或解锁。

其中，第一定位锁定机构包括连接至光学载荷的第一动块组件和连接至载荷安装平台的第一定块组件，第一动块组件包括定位螺杆和与定位螺杆相连接的第一定位操作杆，第一定块组件包括第一定位座、设置于第一定位座上的球窝和第一到位反馈件，以及设置于球窝中的球头，定位螺杆通过螺纹连接的方式与球头连接以实现第一定位锁定机构的定位功能。

其中，第一动块组件还包括第一动块，定位螺杆转动设置于第一动块内，第一动块包括外侧齿牙；第一定块组件还包括第一卡爪、卡爪球窝座、第一盘丝轴以及第一角接触球轴承，卡座球窝座连接至球窝座一起限定球头，卡爪球窝座还用于为第一卡爪提供导槽，第一盘丝轴嵌套于卡座球窝座外，且第一盘丝轴通过第一角接触球轴承连接至第一定位座；第一卡爪的端面齿牙与第一盘丝轴的齿牙形成配合，第一盘丝轴正向/反向转动带动第一卡爪夹紧/松开第一动块的外侧齿牙，以实现第一定位锁定机构的锁定/解锁功能，第一定位锁定机构的锁定解锁结构至少包括第一动块、第一卡爪和第一盘丝轴。

其中，第一定块组件还包括第一解锁操作杆、解锁小齿轮、解锁大齿轮和第一步进电机，解锁小齿轮嵌套至第一盘丝轴外侧且二者通过键槽连接，解锁大齿轮与解锁小齿轮啮合，第一解锁操作杆和第一步进电机之间呈180°的状态连接至解锁大齿轮的转轴上。

其中，第二定位锁定机构包括连接至光学载荷的第二动块组件和连接至载荷安装平台的第二定块组件，第二动块组件包括第二动块，第二定块组件包括第二定位座、定位轴、第二到位反馈件、第二定位操作杆、定位换向伞齿轮、伞齿轮螺母和第二角接触球轴承，第二定位操作杆连接至定位换向伞齿轮，定位换向伞齿轮和第二到位反馈件设置于第二定位座上，正向转动第二定位操作杆带动定位换向伞齿轮，进而带动伞齿轮螺母推动与之键连接的定位轴横向运动，以使得定位轴插入第二动块的定位孔中，第二到位反馈件用于检测和反馈定位轴插入定位孔的位置。

其中，第二动块包括外侧齿牙；第二定块组件还包括第二解锁操作杆、第二手动解锁伞齿轮、第二卡爪座、第二盘丝、第二盘丝轴、第二卡爪、第二步进电机以及第二电机伞齿轮；第二解锁操作杆连接第二手动解锁伞齿轮，第二步进电机连接第二电机伞齿轮，第二手动解锁伞齿轮和第二步进电机设置于第二定位座上，第二卡爪设置于第二卡爪座上，第二卡爪的端面齿牙与第二盘丝轴的齿牙形成配合，第二盘丝轴与第二盘丝通过键连接在一起，第二盘丝轴通过第二角接触球轴承连接至第二定位座，第二手动解锁伞齿轮和第二电机伞齿轮之间呈180°对称分布且与第二盘丝的齿牙配合，第二定位锁定机构的锁定解锁机构至少包括第二动块、第二卡爪和第二盘丝轴。

其中，第二动块组件还包括第二弹性箍和第二弹性箍压圈，第二弹性箍和第二弹性箍压圈设置于第二动块的定位孔中，用于消除定位孔和定位轴之间的间隙。

其中，第三定位锁定机构包括连接至光学载荷的第三动块，第三定块组件包括第三定位座和第三到位反馈件，第三到位反馈件设置于第三定位座上，第三定位座具有沿装卸方向凹设的方形孔，在将光学载荷安装至载荷安装平台的过程中，第三动块的凸轴插入方形孔中，第三到位反馈件用于检测和反馈第三动块的凸轴插入于方形孔的位置。

其中，第三动块还包括连接凸轴的锁定部，锁定部的直径大于凸轴的直径，且锁定部包括外侧齿牙；第三定块组件还包括第三解锁操作杆、第三手动解锁伞齿轮、第三盘丝、第三角接触球轴承、第三盘丝轴、第三步进电机、第三电机伞齿轮、第三卡爪和第三卡爪座，第三解锁操作杆连接第三手动解锁伞齿轮，第三步进电机连接第三电机伞齿轮，第三步进电机和第三手动解锁伞齿轮设置于第三定位座上，第三卡爪设置于第三卡爪座上，第三卡爪的端面齿牙与第三盘丝轴的齿牙形成配合，第三盘丝轴与第三盘丝通过键连接在一起，第三手动解锁伞齿轮和第三电机伞齿轮之间呈180°对称分布且与第三盘丝的齿牙配合，第三定位锁定机构的锁定解锁机构至少包括第三动块、第三卡爪和第三盘丝轴。

其中，第三动块组件还包括第三弹性箍，第三弹性箍设置于第三定位座的方形孔中，用于消除方形孔和凸轴之间的间隙。

相较于现有技术，本申请光学载荷定位机构适用于空间光学在轨可维修的机械定位与锁定一体化装置，光学载荷不仅能够承受航天器发射时受到的巨大冲击，在轨重力回弹后的精度保持；还能应对空间环境巨大的温差变化，完成在轨热应力释放，保证光学载荷焦平面的稳定性和准确性；当光学载荷需要维修时可以通过航天员完成在轨快速更换，快速复位的功能。此系统设计合理，操作简单，定位精度高，可靠性好，占用空间尺寸及质量和功耗等资源少，具有很好的通用性和适用性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为采用本申请光学载荷定位锁定系统将光学载荷定位及锁定至载荷安装平台的结构示意图；

图2为图1所示光学载荷定位锁定系统的运动学原理图；

图3为图1所示光学载荷定位锁定系统的第一定位锁定机构纵向剖视图；

图4为图1所示光学载荷定位锁定系统的第一定位锁定机构横向剖视图；

图5为图1所示光学载荷定位锁定系统的第二定位锁定机构剖视结构图；

图6为图1所示光学载荷定位锁定系统的第三定位锁定机构纵向剖视图；

图7为图1所示光学载荷定位锁定系统的第三定位锁定机构横向剖视图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

请参照图1和图2，本申请保护一种光学载荷定位锁定系统，用于将光学载荷1定位及锁定至载荷安装平台7。

光学载荷定位锁定系统包括第一定位锁定机构2、第二定位锁定机构6、第三定位锁定机构5和安装导轨3。

安装导轨3在光学载荷1的装卸方向上延伸且用于在光学载荷1相对载荷安装平台7安装/拆卸时对准和导向。安装导轨3包括安装在光学载荷1上的滑块和安装在载荷安装平台7上的轨道。

第一、第二定位锁定机构2、6分别位于光学载荷1的两侧，第一定位锁定机构2采取连接至光学载荷1的球头与设置于载荷安装平台7上的球窝相互配合的定位机构，第二定位锁定机构6采用轴孔配合的定位机构且其定位轴线的延伸方向垂直于光学载荷1的装卸方向；第三定位锁定机构5位于光学载荷1的插入后端、其采用轴孔配合的定位机构且其定位轴线的延伸方向与光学载荷1的装卸方向一致，第三定位锁定机构5用于限定光学载荷1在装卸方向上的位置；第一、第二、第三定位锁定机构2、6、5的定位机构分别用于将光学载荷1的相应位置定位至载荷安装平台7的对应位置上，第一、第二、第三定位锁定机构2、6、5均包括用于将各自定位机构分别进行锁定和/或解锁的锁定解锁机构。

本申请光学载荷定位锁定系统的设计原理是基于3-2-1运动学定位原理，通过第一定位锁定机构2、第二定位锁定机构6、第三定位锁定机构5三个点定位实现。第一定位锁定机构2(请参照图2所示a点)为球副，在重力作用下限制了刚体在空间三个方向的位移。第二定位锁定机构6为球与V槽的接触(请参照图2所示b点)，在重力作用下限制了刚体在y、z两方向(其中，z方向为重力方向，y方向为垂直于装卸方向的水平方向)的位移。第一定位锁定机构2、第二定位锁定机构6锁定两点的同时作用则限制了刚体沿y轴、z轴的转动，但是允许沿x方向(x方向为光学载荷的装卸方向)的伸展。第三定位锁定机构5为球与面的接触(请参照图2所示c点)，允许刚体在x、y平面内的运动，阻止沿x轴的转动。第一定位锁定机构2、第二定位锁定机构6、第三定位锁定机构5三处定位点共同作用实现对光学载荷1六个自由度的定位，实现了光学载1荷在空间静定支撑。在保证定位精度的前提下具有适应变温环境的能力和应力释放的能力，满足空间在轨环境的使用。

光学载荷1在轨维修时采用整体推拉的形式实现旧光学载荷的拆卸拉出和新光学载荷的推入安装，基于这种维修方式，第一定位锁定机构2、第二定位锁定机构6、第三定位锁定机构5均需包括对准导向功能，每个定位锁定机构均包括两部分，分别是安装在光学载荷的动块组件部分和安装在载荷安装平台上的定块部分，在安装导轨3配合下实现对光学载荷1安全平稳地安装/拆卸。

如上所述，第一、第二、第三定位锁定机构2、6、5均既包括定位机构(第一定位锁定机构的定位机构为球头球窝机构，第二、第三定位锁定机构的定位机构为轴孔机构)，又包括锁定解锁机构。锁定解锁机构在发射振动环境中对定位锁定机构的定位机构进行保护，并且替代定位机构实现光学载荷与载荷安装平台的连接。优选地，所述第一、第二、第三定位锁定机构2、6、5的锁定解锁机构均与各自的定位轴线同轴设置。换言之，第一、第二、第三定位锁定机构2、6、5的锁定解锁机构与定位机构均采用同轴嵌套的一体化设计集成固定于载荷安装平台上，对光学载荷各动块组件部分进行抱紧锁定，从而实现发射状态时光学载荷1与载荷安装平台7间的刚性连接，同时在锁定解锁机构抱紧前后不破坏定位机构的定位精度。因为锁定解锁机构仅在发射阶段工作，入轨后即采用电驱解锁释放，在轨期间仅定位机构工作。当然为了保证可靠性，在优先采用电机驱动解锁功能的情况下冗余设计有手动解锁功能，必要时可通过航天员出舱解锁。因此，所述第一、第二、第三定位锁定机构2、6、5的锁定解锁机构均可以通过电动和手动的方式实现锁定/解锁。

为了方便拆装，三个定位锁定机构的锁定位点构成一个平面，该构成平面应与光学载荷1的拆装方向(图2所示x方向)平行。

第一定位锁定机构2既承担在轨时定位的功能又承担发射时力学承载的作用，因此，第一定位锁定机构2需要具有高精度定位结构，也需要锁定解锁结构。在有限的空间内将定位功能与锁定功能进行一体化设计，将锁定机构与定位机构采用同轴嵌套的一体化设计集成将有效地减少结构尺寸。

具体地，请一并结合图3和图4，第一定位锁定机构2包括连接至光学载荷的第一动块组件和连接至载荷安装平台的第一定块组件。

所述第一动块组件包括定位螺杆2-2和与其相连接的第一定位操作杆2-1，所述第一定块组件包括第一定位座2-16、设置于第一定位座2-16上的球窝2-7和第一到位反馈件2-10，以及设置于球窝2-7中的球头2-8，所述定位螺杆2-2通过螺纹连接的方式与球头2-8连接以实现第一定位锁定机构2的定位功能，即，定位螺杆2-2、第一定位操作杆2-1、第一定位座2-16、球窝2-7、第一到位反馈件2-10和球头2-8为第一定位锁定机构的定位机构的组成部分。第一定位锁定机构的定位机构的结构形式是运动学安装中的球头和球窝的结构，这种结构的特点是限制球在球窝内三维平动自由度而释放各向的转动自由度。

所述第一动块组件还包括第一动块2-3，所述定位螺杆2-2转动设置于第一动块2-3内，所述第一动块2-3包括外侧齿牙；所述第一定块组件还包括第一卡爪2-4、卡爪球窝座2-5、第一盘丝轴2-6、第一角接触球轴承2-9，所述卡座球窝座2-5连接至球窝座2-7一起限定球头2-8，所述卡爪球窝座2-5还用于为第一卡爪2-4提供导槽，所述第一盘丝轴2-6嵌套于所述卡座球窝座2-5外，且第一盘丝轴2-6通过所述第一角接触球轴承2-9连接至第一定位座2-16；所述第一卡爪2-4的端面齿牙与所述第一盘丝轴2-6齿牙形成配合，第一盘丝轴2-6正向/反向转动带动所述第一卡爪2-4夹紧/松开所述第一动块2-3外侧齿牙实现第一定位锁定机构2的锁定/解锁功能,。即，所述第一定位锁定机构2的锁定解锁结构至少包括第一动块2-3、第一卡爪2-4和第一盘丝轴2-6。

为了实现第一定位锁定机构的电动和手动锁定/解锁功能，进一步地，第一定块组件还包括第一解锁操作杆2-11、解锁小齿轮2-12(亦称为盘丝)、解锁大齿轮2-13和第一步进电机2-14。所述解锁小齿轮2-12嵌套至所述第一盘丝轴2-6外侧且二者通过键连接，解锁小齿轮2-12与解锁大齿轮2-13啮合，第一解锁操作杆2-11和第一步进电机2-14呈180°连接至解锁大齿轮2-13的转轴上。

第一定位锁定机构的锁定/解锁功能采用三爪卡盘结构。当锁紧时，第一步进电机2-14正转带动解锁小齿轮2-12和与之配合的解锁大齿轮2-13转动。解锁大齿轮2-13与第一盘丝轴2-6外侧通过键连接带动第一盘丝轴2-6转动，第一盘丝轴2-6带动与之配合的三个同心第一卡爪2-4抱死第一动块2-3，实现锁紧功能。当解锁时，第一步进电机2-14反转，同理第一卡爪2-4沿径向向外移动实现释放被锁件，第一卡爪2-4的径向移动的动力源是通过第一步进电机2-14驱动第一盘丝轴2-6的旋转实现的。当自动解锁无法完成时，则是通过第一手动解锁操作杆2-11对解锁小齿轮2-12进行动力源的输入完成整个解锁功能。

在锁紧前需进行的定位操作，定位操作的具体过程包括：第一定位锁定机构2的第一动块组件随着光学载荷1的推入，慢慢靠近第一定块组件，当第三定位锁定机构5实现定位之后，正向转动第一定位操作杆2-1，第一定位操作杆2-1随着定位螺杆2-2的旋进，带动光学载荷1前进。

为了使定位螺杆2-2能够准确导入球头2-8中，优选地，在定位螺杆2-2前端设置一小段光杆方便导入，根据第一到位反馈件2-10确定定位螺杆2-2和球头2-8的配合程度，完成第一定位锁定机构2定位。

第二定位锁定机构6是典型的轴-孔结构，实现两维平动自由度的限制而释放另一维平动和一维转动自由度。其中轴的装卸采用一套丝杠螺母副形式，将与丝杠啮合的螺母外轮缘设计成伞齿轮结构，通过与另一个伞齿轮啮合实现换向，实现了轴的横向移动，最终在光学载荷1固定时实现横向定位紧固功能。第二定位锁定机构6同样需要具有高精度定位机构和锁定解锁机构，在有限的空间内将定位功能与锁定功能进行一体化设计，将锁定解锁机构与定位机构采用同轴嵌套的一体化设计集成将有效地减少结构尺寸。

请一并结合图5，第二定位锁定机构6包括连接至光学载荷1的第二动块组件和连接至载荷安装平台7的第二定块组件。

第二动块组件包括第二动块6-1，第二定块组件包括第二定位座6-18、定位轴6-21、第二到位反馈件6-14、第二定位操作杆6-10、定位换向伞齿轮6-12、伞齿轮螺母6-15和第二角接触球轴承6-16。所述第二定位操作杆6-10连接至所述定位换向伞齿轮6-12，所述定位换向伞齿轮6-12和所述第二到位反馈件6-14设置于所述第二定位座6-18上，正向转动第二定位操作杆6-10带动定位换向伞齿轮6-12，进而带动伞齿轮螺母6-15推动与之键连接的定位轴6-21横向运动至插入所述第二动块6-1的定位孔中，当第二到位反馈件6-14检测所述定位轴6-21到位后即实现第二定位锁定机构6的定位功能。即，第二动块6-1、第二定位座6-18、定位轴6-21、第二到位反馈件6-14、第二定位操作杆6-10、定位换向伞齿轮6-12、伞齿轮螺母6-15和第二角接触球轴承6-16为第二定位锁定机构6的定位机构的组成部分。第二定位锁定机构6通过一组减速比4:1的伞齿轮来驱动第二盘丝轴6-5转动，其减速比足以满足第二步进电机6-19驱动盘丝进行锁定解锁要求。

为了满足在轨稳定性需要，定位机构的定位轴和定位孔之间的间隙越小定位精度越高。但是为了便于航天员在轨装卸，则要求轴孔间的摩擦阻力越小越好，因此平衡定位为精度和工效学的两方面要求，间隙就不能太小，当然也不能太大。在存在间隙的情况下，在轨工作期间的稳定性就会受到干扰，尤其是有振动或外力冲击时，稳定性不能保持，为了解决这个问题专门设计了起到抗震消隙作用的消隙机构。消隙机构包括第二弹性箍6-3、6-4和第二弹性箍压圈6-2，所述第二弹性箍6-3、6-4和第二弹性箍压圈6-2设置于第二动块6-1的定位孔中，用于消除定位孔和定位轴6-21之间的间隙。

所述第二动块6-1包括外侧齿牙；所述第二定块组件还包括第二解锁操作杆6-9、第二手动解锁伞齿轮6-8、第二卡爪座6-7、第二盘丝6-6、第二盘丝轴6-5、第二卡爪6-20、第二步进电机6-19、第二电机伞齿轮6-17，所述第二解锁操作杆6-9连接第二手动解锁伞齿轮6-8，所述第二步进电机6-19连接所述第二电机伞齿轮6-17，所述第二手动解锁伞齿轮6-8和第二步进电机6-19设置于第二定位座6-18上，所述第二卡爪6-20设置于所述第二卡爪座6-7上，所述第二卡爪6-20的端面齿牙与所述第二盘丝轴6-5齿牙形成配合，所述第二盘丝轴6-5与第二盘丝6-6通过键连接在一起，所述第二盘丝轴6-5通过第二角接触球轴承6-16连接至第二定位座6-18，所述第二手动解锁伞齿轮6-8和所述第二电机伞齿轮6-17呈180°对称分布且与盘丝6-6的齿牙配合，所述第二定位锁定机构6的锁定解锁机构至少包括第二动块6-1、第二卡爪6-20和第二盘丝轴6-5。不论第二步进电机6-19驱动还是手动解锁两条路径均可实现三个第二卡爪6-20的径向开合，其中第二盘丝轴6-5的转动是在第二角接触轴承6-16的轴线上完成，确保运转舒适灵活。

当需要锁紧时，第二步进电机6-19正向转动，带动第二电机伞齿轮6-17完成动力源的输入，第二电机伞齿轮6-17带动与之配合的第二盘丝6-6、第二盘丝轴6-5的旋转，带动第二卡爪6-20同心径向移动，抱紧第二动块6-1完成锁紧。解锁时，第二步进电机6-19反转，实现解锁。当需要宇航员手动操作时，此时第二步进电机6-19换成与第二手动解锁伞齿轮6-8相连的第二解锁操作杆6-9，完成动力源的输入。

在锁紧前先要完成的是B点定位功能，当第一、第三定位锁定机构2、5完成定位之后，正向转动第二定位操作杆6-10，带动与之配合的定位换向伞齿轮6-12，定位换向伞齿轮6-12与伞齿轮螺母6-15配合，实现丝杠螺母副的功能，带动伞齿轮螺母6-15与之配合的定位轴6-21横向运动，根据第二到位反馈件6-14检测和反馈定位轴6-21插入所述定位孔的位置，实现第一、第二、第三定位锁定机构2、6、5的共同定位。如欲解除定位功能，只需反向转动第二定位操作杆6-10即可轻松完成。

第三定位锁定机构5采用的是典型的键-槽结构，作用是限定单向的自由度。第三定位锁定机构5定位及脱离仅通过对光学载荷1的拆装动作直接实现，无需另外操作。其中弹性消隙设计与第二定位锁定机构6相同，区别在于仅限制一个方向的间隙。第三定位锁定机构5与第二定位锁定机构6结构和排布形式上类似，同样采用电机轴垂直盘丝轴布置，手动解锁伞齿轮与电机驱动轴成90°分布布置，电驱或手动输入驱动盘丝轴旋转带动三个卡爪径向开合，实现对被锁件的锁定和脱开。

请一并结合图6-图7，具体地，第三定位锁定机构5包括连接至光学载荷1的第三动块5-4，第三定块组件包括第三定位座5-7和第三到位反馈件5-9。所述第三到位反馈件5-9设置于第三定位座5-7上，所述第三定位座5-7具有沿插入方向凹设的方形孔，将光学载荷1安装至所述载荷安装平台1的过程中，第三动块5-4的凸轴插入所述方形孔中，第三到位反馈件5-9用于检测和反馈所述第三动块5-4的凸轴插入于方形孔的位置。即，第三动块5-4、第三定位座5-7和第三到位反馈件5-9为第三定位锁定机构5的定位机构的组成部分。

第三动块5-4还包括连接凸轴的锁定部，锁定部的直径大于凸轴的直径，且锁定部包括外侧齿牙。第三定块组件还包括第三解锁操作杆5-1、第三手动解锁伞齿轮5-2、第三盘丝5-3、第三角接触球轴承5-5、第三盘丝轴5-6、第三步进电机5-10、第三电机伞齿轮5-11、第三卡爪5-8和第三卡爪座5-12。所述第三解锁操作杆5-1连接第三手动解锁伞齿轮5-2，所述第三步进电机5-10连接所述第三电机伞齿轮5-11，所述第三步进电机5-10和第三手动解锁伞齿轮5-2设置于所述第三定位座5-7上，所述第三卡爪5-8设置于第三卡爪座5-12上，所述第三卡爪5-8的端面齿牙与第三盘丝轴5-6齿牙形成配合，所述第三盘丝轴5-6与第三盘丝5-3通过键连接在一起，所述第三手动解锁伞齿轮5-2和所述第三电机伞齿轮5-11呈180°对称分布且与第三盘丝5-3的齿牙配合，所述第三定位锁定机构5的锁定解锁机构至少包括第三动块5-4、第三卡爪5-8和第三盘丝轴5-6。

第三动块组件还包括第三弹性箍5-13，第三弹性箍5-13设置于第三定位座5-7的方形孔中，用于消除方形孔和凸轴之间的间隙。

当锁紧时，第三步进电机5-10正转带动与之配合的第三电机伞齿轮5-11，第三盘丝5-3和第三盘丝轴5-6依次旋转，最终带动第三卡爪5-8沿着第三卡爪座5-7径向运动，实现对第三动块5-4的锁紧。如欲解锁，可通过第三步进电机5-10反转，实现第三卡爪5-8沿径向的反向运动，实现被锁件的解锁。当航天员需要手动解锁时，只需要转动第三解锁操作杆5-1，带动与之配合的第三手动解锁伞齿轮5-2，即可完成动力源第三步进电机5-10的转换，实现手动解锁。

在锁紧前需先完成的定位功能，当第三动块5-4随着光学载荷1的推入，第三动块5-4的凸轴与第三定位座5-7上的方形孔实现定位配合，同时与之配合的第三弹性箍5-13起到消间隙的作用。根据到第三位反馈件5-9可以判断第三定位锁定机构5的配合程度。如欲解除第三定位锁定机构5的定位操作，在第二定位锁定机构6和第一定位锁定机构5两点依次解除定位功能后，第三动块5-4随着光学载荷1的反向拉出实现定位解除。

光学载荷通过本申请光学载荷定位锁定系统定位至载荷安装平台的过程大致如下：

1)使光学载荷1的滑块准确对入载荷安装平台7的轨道中，轻微推入光学载荷1感觉轻便无阻力时可以持续推入，反之轻微调动光学载荷1直至光滑无阻力。

2)推入光学载荷1直至第三定位锁定机构5的第三动块5-4的凸轴与第三定位座5-7的方形孔完全接触，可通过第三到位反馈件5-9进行判断；

3)正向转动第一定位锁定机构2的第一定位操作杆2-1，实现第一定位锁定机构2定位螺杆2-2和球头2-8的最终配合；

4)正向转动第二定位锁定机构6的第二定位操作杆6-10，实现第三定位锁定机构6定位轴6-21和第二动块6-1定位孔的完美配合，通过每个点的到位反馈最终确定光学载荷1的在轨安装。

在轨维修操作流程大致如下：

1)先对第二定位锁定机构6的第二定位操作杆6-10进行反转操作，实现第二定位锁定机构6的定位轴6-21和第二动块6-1的定位孔的分离；

2)对第一定位锁定机构2的第一定位操作杆2-1进行反转操作，实现第一定位锁定机构2的定位螺杆2-2和球头2-8的分离；

3)当第一定位锁定机构2和第二定位锁定机构6实现分离之后，拉动光学载荷1可以直接实现与载荷安装平台7的分离。

相较于现有技术，本申请光学载荷定位机构适用于空间光学在轨可维修的机械定位与锁定一体化装置，光学载荷不仅能够承受航天器发射时受到的巨大冲击，在轨重力回弹后的精度保持；还能应对空间环境巨大的温差变化，完成在轨热应力释放，保证光学载荷焦平面的稳定性和准确性；当光学载荷需要维修时可以通过航天员完成在轨快速更换，快速复位的功能。此系统设计合理，操作简单，定位精度高，可靠性好，占用空间尺寸及质量和功耗等资源少，具有很好的通用性和适用性。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。