连续变倍热像仪的导向定位装置的制作方法

本发明涉及红外热像仪领域，尤其是一种提高光轴稳定性，保持光轴稳定，满足热像仪产品对跟踪和瞄准精度要求的连续变倍热像仪的导向定位装置。

背景技术：

目前，市场上的的连续变倍热像仪的驱动和导向定位主要有以下几种型式：

第一种是在圆柱凸轮上同时设计变焦曲线槽和补偿曲线槽实现驱动，采用镜筒组的内圆柱面和直线槽实现导向定位，在这种变焦机构中，结构主要由镜筒组、变倍组、圆柱凸轮、凸轮导钉和补偿组组成，在圆柱凸轮上的变焦曲线和补偿曲线，分别均布在互成180°的柱面上，凸轮内腔中间设计为中空，穿套在镜筒组上，变倍组和补偿组的外径与镜筒组的内径为配合面，镜筒组沿轴向设计有直线槽，作为变倍组和补偿组沿轴向移动的导向定位面，在凸轮的旋转带动下，变倍组和补偿组互相联动，完成调焦变倍过程；这种结构形式，热像仪在调焦变倍过程中变倍精度高，径向尺寸小，但光轴稳定精度差，漂移严重，低温试验容易卡死。

第二种是在圆柱凸轮上同时设计变焦曲线槽和补偿曲线槽实现驱动，采用两根圆柱导杆实现导向定位，在这种变焦机构中，结构主要由前物镜组、变倍组滑架、圆柱凸轮、凸轮导轨和补偿组滑架组成。这种结构与上一种结构相像，只是把镜筒组上的两个直线槽换成两根导轨，运动过程同第一种；这种结构形式，热像仪在调焦变倍过程中变倍精度高，光轴稳定精度比上一种佳，但还达不到瞄准和跟踪的精度，且径向尺寸大，低温试验也容易卡死。

第三种是在圆柱凸轮上同时设计变焦曲线槽和补偿曲线槽实现驱动，分别采用三根均布的导柱导轮实现变倍组和补偿组的导向定位，在这种变焦机构中，结构主要由主轴体、变倍组、变倍组滑架、圆柱凸轮、导柱导轮、补偿组滑架和补偿组物镜组成；变倍组滑架和补偿组滑架镜框上都安装有三根导柱，每根导柱上均分别安装有3～5个带偏心结构的导轮，导轮与主轴体导向槽两侧接触，形成滚动运动，变倍组和补偿组导柱的安装位置相差60°，主轴体沿轴向设计有直线槽。在凸轮的旋转带动下，变倍组和补偿组互相联动，完成调焦变倍过程；这种结构形式，热像仪在调焦变倍过程中运动舒适、平稳，不易产生卡死现象，但运动精度低，根本达不到瞄准和跟踪的精度，且径向尺寸大。

第四种是在圆柱凸轮上同时设计变焦曲线槽和补偿曲线槽实现驱动，分别采用三根均布的导柱和保持架实现变倍组和补偿组的导向定位，这种变焦机构，主体结构采用型式3中的三根均布的导轨导轮滑动变焦型式，对其结构在局部做了改进。保持架组件由钢球、保持架和定位螺钉组成，钢球安装在保持架上加工好的孔内，设计安装孔时，控制加工尺寸，使钢球在另外一侧不能掉出，在安装面上用工具在安装好的钢球四周轻轻冲几点，使钢球能够含在保持架中，保持架组件通过螺钉、变倍组和补偿组镜框连接，使其能够和对应的镜框一起运动，使补偿镜框、主体轴和轴承保持架形成滑动轴承副。通过严格设计、加工和装配，使镜框在轴向运动舒适，提高了变焦机构的运动精度，使光轴稳定精度保持在0.01mm以内；这种结构形式，热像仪在调焦变倍过程中运动舒适、平稳，运动精度高，光轴稳定性也好，但径向尺寸太大，且装调工艺性差，装配复杂。

第五种是采用电子凸轮实现连续变倍的功能。因为其决定的变倍透镜组和补偿透镜组运动轨迹可以根据温度变化而作适应性地改变。变倍组和补偿组两套机构轴向相对运动，它们之间的运动曲线可以根据热像仪机内温度传感器数值实时进行修正，因此称作电子凸轮；热像仪连续变倍功能由变倍机构组和补偿机构组共同实现，变倍机构组和补偿机构组采用相同的原理进行设计，由电机带动丝杆做螺旋运动，通过连接到镜架上的消间隙螺母把丝杆的螺旋运动转化为镜组的直线运动，在主导轨的定向作用下，实现沿光轴方向的直线运动。镜架通过一个丝杆和消间隙螺母沿着光轴方向进行定位安装，消间隙螺母采用法兰盘接口形式安装到镜架上，丝杆两端分别安装有支撑轴承。主导轨上安装有两个直线轴承，次导轨上安装有一个直线轴承，采用主导轨和次导轨可以有效消除镜架运动过程中丝杆的螺旋运动引起的镜架绕丝杆轴的旋转。高精度位置编码器可以实时有效地反馈机构的位置信息。在产品调试过程中，在不同温度条件下读取位置编码器的位置信息，形成温度位置信息表并固化到热像仪软件中，在热像仪开机时，通过调用该信息表，可实现在不同温度条件下热像仪能快速清晰成像和快速变倍；为保证光轴偏差满足系统要求，在装配过程中不仅需要对变倍机构组和补偿机构组的主导轨、丝杆和次导轨的各自直线度进行调节，还需要对丝杆、主导轨和次导轨间的平行度进行调节。如果运动单元的直线度或者相互间的平行度不能满足要求，变倍组和补偿组在运动过程中会出现运动不平稳现象，在低温条件下由于电机性能的下降出现卡滞甚至是卡死的现象，抑或是出现变倍组和补偿组运动不匹配，系统不能清晰成像，从而造成产品不能有效地对可疑目标进行观测、搜索跟踪、探测和识别。同时，变倍机构组/补偿机构组和系统光轴之间的平行度也应进行调节，如果变倍机构组/补偿机构组和系统光轴间的平行度超差，光学性能和视场会受到影响，产品的作用距离会下降。

技术实现要素：

本发明所要解决的就是现有连续变倍热像仪的驱动和导向定位存在的问题，提供一种提高光轴稳定性，保持光轴稳定，满足热像仪产品对跟踪和瞄准精度要求的连续变倍热像仪的导向定位装置。

本发明的连续变倍热像仪的导向定位装置，安装在连续变倍热像仪上，与连续变倍热像仪的变倍组和补偿组连接，其特征在于该定位装置包括有导向轨、凸轮筒和导钉组，导向轨为两根，分别固定在连续变倍热像仪左、右两侧；凸轮筒为中空圆柱状，连续变倍热像仪设置在凸轮筒内部，凸轮筒筒壁上设置有两组曲线型滑槽，分别为变焦曲线组和补偿曲线组，变焦曲线组滑槽设置在凸轮筒前半段，补偿曲线组滑槽设置在凸轮筒后半段；导钉组为两对，其中一对导钉组与变倍组连接，另一对导钉组与补偿组镜头连接，每对导钉组均为两个，分别安装在两根导向轨上，且沿导向轨滑动，每个导钉组顶部均设置有滑轮，滑轮设置在对应的滑槽内，沿滑槽运动。

所述的变焦曲线组滑槽包括两根变焦曲线滑槽，两根变焦曲线滑槽对称设置在筒壁两侧，每根变焦曲线滑槽的首、尾间的圆面夹角为120°；与变倍组连接的两个导钉组分别设置在两根变焦曲线滑槽内，通过滑轮沿变焦曲线滑槽运动。

所述的补偿曲线组滑槽包括两根补偿曲线滑槽，两根补偿曲线滑槽对称设置在筒壁两侧，每根补偿曲线滑槽的首、尾间的圆面夹角为120°；与补偿组镜头连接的两个导钉组分别设置在两根补偿曲线滑槽内，通过滑轮沿补偿曲线滑槽运动。

本发明的连续变倍热像仪的导向定位装置，结构简单，设计科学，使用方便，通过圆柱状的凸轮筒提供驱动源，利用分别均布在圆柱面上的变焦曲线组和补偿曲线组使调焦变倍组和补偿组联动，在导向轨的定向作用下，实现沿光轴方向的直线运动，整个变焦过程运行平稳，光轴稳定性较好，根据现有样机装调后，全视场光轴一致性可达2mrad。

附图说明

图1为本发明内部结构示意图。

图2为本发明凸轮筒结构示意图。

其中，变倍组1，补偿组2，导向轨3，凸轮筒4，导钉组5，变焦曲线组6，补偿曲线组7，滑轮8。

具体实施方式

实施例1：一种连续变倍热像仪的导向定位装置，安装在连续变倍热像仪上，与连续变倍热像仪的变倍组1和补偿组2连接，该定位装置包括有导向轨3、凸轮筒4和导钉组5，导向轨3为两根，分别固定在连续变倍热像仪左、右两侧；凸轮筒4为中空圆柱状，连续变倍热像仪设置在凸轮筒4内部，凸轮筒4筒壁上设置有两组曲线型滑槽，分别为变焦曲线组6和补偿曲线组7，变焦曲线组6滑槽设置在凸轮筒4前半段，补偿曲线组7滑槽设置在凸轮筒4后半段；导钉组5为两对，其中一对导钉组5与变倍组1连接，另一对导钉组5与补偿组2镜头连接，每对导钉组5均为两个，分别安装在两根导向轨3上，且沿导向轨3滑动，每个导钉组5顶部均设置有滑轮8，滑轮8设置在对应的滑槽内，沿滑槽运动。变焦曲线组6滑槽包括两根变焦曲线滑槽，两根变焦曲线滑槽对称设置在筒壁两侧，每根变焦曲线滑槽的首、尾间的圆面夹角为120°；与变倍组1连接的两个导钉组5分别设置在两根变焦曲线滑槽内，通过滑轮8沿变焦曲线滑槽运动。补偿曲线组7滑槽包括两根补偿曲线滑槽，两根补偿曲线滑槽对称设置在筒壁两侧，每根补偿曲线滑槽的首、尾间的圆面夹角为120°；与补偿组2镜头连接的两个导钉组5分别设置在两根补偿曲线滑槽内，通过滑轮8沿补偿曲线滑槽运动。