具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本发明提供了一种二维运动平台装置，包括动力系统1、轴向运动模组2、径向运动模组10、换向组件25、换向模组24、安装基座8以及载物平台6；如图1、图2以及图3所示，所述动力系统1、换向组件25均安装在所述安装基座8上，所述动力系统1与轴向运动模组2连接，所述轴向运动模组2一端轴向固定，另一端可轴向移动。在一个优选例中，所述动力系统1设置在所述安装基座8的一端。在一个优选例子中，所述动力系统1包括电机，且动力系统1上设置无油陶瓷轴承。在一个优选例中，所述动力系统1通过联轴器与轴向运动模组2连接，为轴向运动模组2的轴向运动提供动力，输出转速可根据需要进行调节；所述轴向运动模组2可采用滑块与丝杠配合的方式，结合所述动力系统1实现所述轴向运动模组2一端轴向固定，另一端可轴向移动的目的。在一个优选例中，所述轴向运动模组2采用非标设计的梯形丝杠，所述丝杠螺旋槽与开合螺母滚珠之间的配合间隙大于丝杠导轨热胀冷缩的变化量，保证丝杠在高低温温度下结构的热胀冷缩不影响丝杠使用。丝杠表面采用喷涂二硫化钼及采用铜制开合螺母内衬的形式减小了丝杠与开合螺母之间的摩擦，提高了丝杠的运动流畅性。利用所述非标丝杠设计独特的设计能使二维运动平台装置在真空冷热辐射环境下正常高速运行，有效解决了真空条件下的运动机构润滑困难和冷热辐射环境下运动机构冷热收缩导致的运动机构卡顿问题，从而提高了真空冷热辐射环境下运动机构的可靠性。

所述换向模组24、所述径向运动模组10以及所述轴向运动模组2均与所述载物平台6连接；所述换向模组24与所述径向运动模组10相匹配，且所述换向模组24与所述径向运动模组10的接触面与二维运动平台装置的长度方向呈第一角度；轴向运动模组2安装在所述安装基座8上；

所述径向为所述二维运动平台装置的宽度方向；所述轴向为所述二维运动平台装置的长度方向。所述第一角度大于20°，且小于60°。

所述动力系统1能够驱动所述轴向运动模组2带动所述载物平台6沿所述二维运动平台装置的长度方向在第一位置与第二位置间运动，当所述载物平台6触碰到所述换向组件25时，在所述换向模组24的作用下，所述径向运动模组10能够带动所述载物平台6沿所述二维运动平台装置的宽度方向在第三位置与第四位置间运动；如图1、图2以及图3所示，第一位置为载物平台6轴向运动轨迹中距离动力系统1最近的位置，第二位置为载物平台6轴向运动轨迹中距离动力系统1最远的位置；第三位置为载物平台6径向运动轨迹中距离安装基座8轴向中心线最近的位置，第四位置为载物平台6运动轨迹中距离安装基座8轴向中心线最远的位置。在一个优选例中，所述当载物平台6位于径向方向第三位置时，所述载物平台6的轴向中心线与所述安装基座8的轴向中心线重合。

所述换向组件25包括第一导轮组4以及第二导轮组。所述第一导轮组4包括一个或多个导轮，如图1、图2以及图3所示，在一个优选例中，所述第一导轮组4中导轮的数量为2个。所述第一导轮组4与所述安装基座8的一端有预设距离，所述预设距离大于0。所述第二导轮组包括第一导向轮26，第二导向轮27、以及第三导向轮28，且所述第二导轮组沿所述安装基座8的长度方向布置。

所述二维运动平台装置还包括传感器模组以及控制系统；所述控制系统与所述传感器模组电连接；所述传感器模组包括位置感知组件以及第一温度传感器；所述位置感知组件包括第一位置传感器16、第二位置传感器15；所述第一位置传感器16以及第二位置传感器15均安装在所述载物平台6上，在一个优选例中，所述第一位置传感器16以及第二位置传感器15所在的径向位置不同，第一位置传感器16的安装位置更靠近所述安装基座8轴向中心线。当所述载物平台6的轴向位置运动到所述第一位置，且所述径向位置运动到第四位置时，所述载物平台6与所述第一位置传感器16相接触；当所述载物平台6的轴向位置运动到所述第二位置，且所述径向位置运动到第三位置时，所述载物平台6与所述载物平台6与所述第二位置传感器15相接触；在一个优选例中，第一位置传感器16、第二位置传感器15分别为耐低温机械式接触传感器、耐高温机械式接触传感器。

所述换向模组24包括第一导轨5、第二导轨7以及第一支撑块13；

所述第一导轨5、第二导轨7分别设置在所述第一支撑块13的两端；所述第一导轨5与所述第二导轨7平行，且所述第一导轨5、第二导轨7均与所述二维运动平台装置的长度方向呈第一角度。

所述径向运动模组10包括第一滑轮组件3与第二滑轮组件21；所述第一滑轮组件3能够在所述第一导轨5上滑动；第二滑轮组件21能够在所述第二导轨7上滑动；所述第一滑轮组件3与第二滑轮组件21均与所述载物平台6连接，所述第一滑轮组件3与第二滑轮组件21能够带动所述载物平台6运动。

所述第一导轨5、第二导轨7均设置成突出状，所述第一滑轮组件3与第二滑轮组件21均设置成凹槽状；突出状与所述凹槽状相匹配。通过所述突出状与所述凹槽状的设计，增大了第一导轨5与第一滑轮组件3之间、第二导轨7与第二滑轮组件21之间的摩擦力，所述摩擦力能在一定程度上防止换向模组24与径向运动模组10的相对位移，起到一定的自锁功能。

所述载物平台6包括底板22、盖板23、安装板骨架11以及测试件安装板12；所述换向模组24紧固安装在所述底板22上，所述径向运动模组10紧固安装在所述盖板23上；所述安装板骨架11与所述底板22紧固连接；所述测试件安装板12与所述盖板23紧固连接，所述轴向运动模组2与所述盖板23紧固连接。尤其地，测试件安装板12采用铜质或不锈钢304等导热性能良好的材质；在一个优选例中，所述底板22上还设置有矩形槽道，所述换向模组24的安装位置可通过所述矩形槽道进行位置调整。如图6所示，在一个优选例中，所述载物平台6上还设置有第一连接件29，所述第一连接件设置在所述盖板23靠近测试件安装板12一端的下方，且与所述安装板骨架11连接，所述第一连接件29上设置有倾斜面30，当所述安装板骨架11触碰到所述第二导轮组，并导致所述载物平台6从轴向运动转换到径向运动时，所述载物平台6与所述第二导轮组的接触点依次经过所述测试件安装板12以及第一连接件29，经过所述倾斜面30后完成第一连接件29与所述第二导轮组的分离，所述倾斜面30与所述第二导轮组的夹角为30°—45°。所述倾斜面30用于载物平台6与第二导轮组之间的过度，避免载物平台6与第二导轮组之间的卡死。所述二维运动平台装置还包括配重块14，所述配重块14安装在所述载物平台6上，所述配重块14用于对载物平台6的重心进行调整，防止载物平台6因为测试件安装板12的质量过大而重心不稳。

所述二维运动平台装置，还包括隔热结构9。所述隔热结构9分布在真空冷热辐射循环环境下的二维运动平台装置各个位置，用于隔绝装置的各个部分之间的热传递以及用于使真空冷热辐射循环环境下的二维运动平台装置各个组件之间形成封闭的热环境，保护机构正常运行。在一个优选例中，所述载物平台6与换向模组24之间、所述换向模组24与所述径向运动模组10之间均设置有隔热结构9，载物平台6与运动平台安装基座8之间、运动平台安装基座8四周均设置隔热结构，所述测试件安装板12与安装板骨架11之间设置有隔热结构9。除此以外，所述第一位置传感器16以及第二位置传感器15上也设置有隔热结构9，使所述第一位置传感器16以及第二位置传感器15能在-170℃—+200℃温度范围内正常工作。

所述轴向运动模组2驱动所述载物平台6运动的工作原理如下：

图7所示，轴向运动模组2带动所述盖板23沿轴向运动，所述盖板驱动所述径向运动模组10轴向运动，径向运动模组10带动所述换向模组24轴向运动，所述换向模组24带动所述底板22轴向运动，自此所述载物平台6整体沿轴向运动。

所述载物平台6触碰到所述换向组件25时，所述径向运动模组10的工作原理如下：

图7所示，所述载物平台6触碰到所述换向组件25时，具体的，是当所述安装板骨架11触碰到所述换向组件25时，所述动力系统1驱动所述轴向运动模组2继续带动所述盖板23使所述径向运动模组10轴向运动，但由于安装板骨架11被所述换向组件25抵挡，所述底板22并不能继续轴向运动，此时所述换向模组24与所述径向运动模组10产生相对位移，由于所述换向模组24与所述径向运动模组10的接触面与二维运动平台装置的长度方向呈第一角度，因此所述相对位移在所述二维运动平台装置的宽度方向上有位移分量，即所述径向运动模组10能够带动所述盖板23沿所述二维运动平台装置的宽度方向运动，从而达到所述径向运动模组10驱动所述载物平台6在沿所述二维运动平台装置的宽度方向运动的效果。

本发明还提供了一种真空冷热辐射模拟实验方法，如图5所示，采用真空容器20、隔热板18以及所述二维运动平台装置；所述真空容器内部的左侧为冷辐射背景17，所述冷辐射背景17中设置有冷板(未在图中画出)，所述真空容器内部的右侧为热辐射背景19，所述热辐射背景19中设置有高温加热笼(未在图中画出)，所述冷辐射背景17与热辐射背景19间设置隔热板18，所述隔热板18上具有镂空区域。(所述镂空区域未在图中画出)

如图5所示，所述模拟实验方法包括如下步骤：

步骤S1：将测试件安装到所述载物平台6上；

步骤S2：控制系统发送信号驱动所述动力系统1，所述动力系统1驱动所述轴向运动模组2带动所述载物平台6运动到所述第二位置，此时载物平台6触碰到所述第二位置传感器15，定义所述载物平台6此时的位置为载物平台6的位置零点，发送信号给控制系统进行位置存储，并使所述动力系统1停止工作；载物平台6此时的径向位置为第三位置；

步骤S3：测试件在热辐射背景19下升温，当测试件安装板12上温度传感器检测到温度达到高温温度要求时，控制模块发送信号给动力系统1，所述动力系统1驱动所述轴向运动模组2将载物平台6沿轴向向所述冷板运动；途中所述载物平台6从所述隔热板18的所述镂空区域穿过；

步骤S4：当载物平台6运动碰到第一导轮组4时，所述换向模组24与所述径向运动模组10配合，将所述载物平台6的轴向运动转换为径向运动，当载物平台6沿径向运动至第四位置时，所述载物平台6触碰到所述第一位置传感器16，所述控制系统发送信号给所述动力系统1并使所述动力系统1停止运动；此时载物平台6上的测试件安装板12正好紧贴在真空容器冷板上。

步骤S5：测试件在冷辐射背景17下降温，当测试件安装板12上的所述第一温度传感器检测到温度达到低温温度要求时，所述控制系统发送信号给所述动力系统1并使所述动力系统1工作，驱动所述轴向运动模组2使所述载物平台6向高温加热笼方向轴向运动，当载物平台6沿轴向运动到触碰到所述第一导向轮26时，载物平台6在所述换向模组24以及径向运动模组10的作用下，在所述径向方向复位到所述第三位置，载物平台6径向复位之后，继续沿轴向向所述高温加热笼方向运动，途中所述载物平台6从所述隔热板18的所述镂空区域穿过；当载物平台6运动到触碰到所述第二位置传感器15时，所述控制系统发送信号给所述动力系统1并使所述动力系统1工作，此时载物平台6上的测试件安装板12正好处在高温加热笼中心热辐射区；

步骤S6：根据实验要求，重复步骤S3至步骤S5，直至实验结束；

步骤S7：实验结束后，根据步骤S1中所记录的位置零点，所述载物平台6在所述控制系统的作用下进行复位。

值得注意的是，在所述真空冷热辐射模拟实验方法中，所述冷板与所述测试件安装板12平行设置，并且由于在所述实验方法中，对低温温度要求严格，一般为-170℃左右，因此采用将测试件安装板12与冷辐射背景17中的冷板紧密接触的方式，使测试件更快降温，为了确保测试件安装板12与所述冷板的紧密接触，所述载物平台6便需要在径向方向上有一定的运动。

其次，所述第一导向轮26设置在所述隔热板18左侧；所述第二导向轮27的一端位于所述隔热板18左侧；另一端位于所述隔热板18右侧；第三导向轮28设置在所述隔热板18右侧。在二维运动平台装置正常工作时，所述第二导向轮27与所述第三导向轮28均不产生作用；但当由于外界扰动，或二维运动平台装置自身故障，导致载物平台6在穿过隔热板18前、后，载物平台6异常改变径向位置至第四位置时，所述第二导向轮27与所述第三导向轮28的设置可将所述载物平台6的径向方向位置重新调整至第三位置。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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申请和简化描述，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申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。