专利名称：一种船载激光成像稳瞄平台的制作方法
技术领域：
本实用新型属于船载设备技术领域，具体涉及一种船载激光成像稳瞄平台，即一种为船载激光成像系统提供稳定及瞄准指向的平台设备。
背景技术：
船载激光成像系统是应用在海上航行的船只(如军舰、海监船、海关稽查船、志愿船等)在雾天、雨天及夜间等恶劣环境下对海上船只、礁石等物体进行远距离监视、跟踪与识别的仪器。但船载激光成像设备应用于船舶时不仅需要精确控制观测角度和方向，更要隔离船舶摇摆和波动的影响，因此需使用船用稳定及瞄准指向的平台设备，即建立一个隔离船体运动的惯性平台，为安装其上的激光成像系统提供一个惯性基准，它能使成像设备在外来干扰作用下相对惯性空间保持方位不变。目前，船载稳瞄平台普遍采用两轴框架式结构，不仅体积大、惯量大，而且对引起视轴旋转方向的扰动无法消除，而大量的研究表明视轴滚动引起的图像旋转严重影响了激光成像系统对目标的识别与跟踪。因此，有必要提供一种新型的船载激光成像稳瞄平台。
发明内容本实用新型的目的是提供一种船载激光成像稳瞄平台，针对船载激光成像设备在实际应用中需要隔离船舶摇摆和升沉的影响，同时考虑到目前常用的两轴船载惯性平台设备无法消除视轴滚动的原理性缺陷而进行设计的一种三轴激光成像设备稳瞄平台。此平台设备可以有效隔离空间三个方向对视轴的扰动，同时具有大离轴角，重量轻，结构紧凑等优点。与光电成像设备构成伺服控制回路可以同时实现视轴的稳定以及目标跟踪的功能。该平台系统还可以应用在各种有指向、稳定或跟踪要求的船载武器和通信设备中，具有非常广泛的应用前景。本实用新型的装置，包括有底座和用于放置激光成像系统的负载盘，其特征在于，还包括有用于保持负载盘上激光成像系统图像稳定的机电稳定系统，所述的机电稳定系统由用于调节负载盘水平摆动的内框架和内框电机，以及调节负载盘垂直摆动的中框架和中框电机组成。所述的内框架通过内框轴安装在矩形箱体上，且内框轴受安装在矩形箱体内的内框电机的控制，所述中框架为U型；上述的中框架通过两个中框轴安装在矩形箱体上，且两个中框轴与内框轴之间通过万向铰结构连接。上述的一个中框轴通过轴承安装在中框架上，而另一个中框轴还连接有中框电机。在底座内安装外框电机，所述外框电机通过外框轴安装在中框架上。所述的负载盘上开有配重块安装槽。本实用新型设计了一种基于三轴稳定的激光成像设备稳瞄平台，该平台系统俯仰轴与滚动轴通过一个万向支架连接在一起，整个万向支架安装在底座上并由方位电机驱动，将滚动轴电机安装在万向支架的中心以充分减小其对方位轴的负载及耦合效应。采用该结构可以充分增大设备的离轴角，提高稳瞄平台的扰动隔离能力。更加重要的在于此三轴稳定设计可以消除视轴滚动的影响，克服两轴稳定跟踪的原理性缺陷。
图1:本实用新型的总体结构示意图。图2:本实用新型的负载盘结构图。图3:本实用新型的控制原理框图其中1、激光器阵列面板封装箱体2、内框架3、负载盘4、中框电机5、中框架6、外框轴7、外框电机8、底座9、接收物镜封装腔体10、中框轴11、内框轴12、内框电机13、矩形箱体14、配重块安装槽。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的设备进行详细描述。本实用新型将船载激光成像设备封装在激光器阵列面板封装箱体I中，将成像接收物镜安装在与激光器光轴平行的圆柱密闭腔体9内，稳瞄平台的基本负载即由激光器和接收物镜两部分组成。光电成像设备安装在稳瞄平台的负载盘3上，在负载盘3的下底面上加工有若干配重块安装槽14，如图2所示，可用于安装配重以调整稳瞄平台的负载不平衡力矩。双轴光纤速率陀螺安装在负载盘正下方，两敏感轴分别与内框轴和中框轴平行，用于检测成像设备的受扰空间角速度。内框架2的一端与负载盘通过螺钉固连在一起，另外一端与内框轴11连接以传递驱动力矩。内框电机12作为内框的驱动元件安装在矩形箱体13中，中框轴10通过法兰连接于矩形箱体13固连在一起。中框轴10分为左右两个根，右侧轴与中框电机4连接传递扭矩，左侧轴通过滚动轴承架在中框架10上。中框架5设计成一 U型，为了尽量降低其作为外框电机7的惯量负载，将框架两侧边开矩形孔。考虑到远距离激光成像设备整机负载较大，且稳定精度要求较高，因此整个中框架5采用铸铝材料。内框架2、中框轴11、中框架5和中框轴10共同构成了 一个万向铰的结构，在机械极限位置内可以实现空间任意角度的指向。外框电机7安装在底座8内，通过外框轴6驱动中框架5实现360°的任意回转。控制部分的实施方式如图3所示，整个系统的控制由陀螺稳定回路和位置跟踪回路两个回路构成，同时实现系统的稳定和跟踪功能。其中稳定回路为速度控制回路，跟踪回路为位置控制回路。当有来自船体的扰动力矩作用在激光成像设备上时它所引起的被稳定的输出轴的角速度被速率陀螺检测，陀螺产生对应的输出电压信号，经过和指令信号比较后给出误差信号，由误差信号通过功率放大电路控制内框和中框电机，产生控制力矩以抵消扰动力矩，保持成像设备光轴的空间稳定。在位置跟踪回路中由CCD和图像处理电路及软件算法构成了图像跟踪传感器，它将捕获目标位置，得出目标特征点在视场二维平面上的坐标，将两帧图像之间目标特征点的图像误差信号送入误差处理器进行解算得到目标的位置误差，由误差信号通过功率放大电路控制外框力矩电机转过确定角度保证负载平台上成像设备光轴始终指向目标。
权利要求1.一种船载激光成像稳瞄平台，包括有底座(8)和用于放置激光成像系统的负载盘(3)，其特征在于，还包括有用于保持负载盘(3)上激光成像系统图像稳定的机电稳定系统，所述的机电稳定系统由用于调节负载盘(3)水平摆动的内框架(2)和内框电机(12)，以及调节负载盘(3)垂直摆动的中框架(5)和中框电机(4)组成。
2.如权利要求1所述的平台，其特征在于所述的内框架(2)通过内框轴(11)安装在矩形箱体(13 )上，且内框轴(11)受安装在矩形箱体(13 )内的内框电机(12 )的控制。
3.如权利要求1所述的平台，其特征在于所述的中框架(5)为U型。
4.如权利要求3所述的平台，其特征在于所述的中框架(5)通过两个中框轴(10)安装在矩形箱体(13)上，且两个中框轴(10)与内框轴(11)之间通过万向铰结构连接。
5.如权利要求4所述的平台，其特征在于所述的一个中框轴(10)通过轴承安装在中框架(5)上，而另一个中框轴(10)还连接有中框电机(4)。
6.如权利要求1所述的平台，其特征在于所述的底座(8)内安装外框电机(7)，所述的外框电机(7)通过外框轴(6)安装在中框架(5)上。
7.如权利要求1所述的平台，其特征在于所述的负载盘(3)上开有配重块安装槽(14)。
专利摘要本实用新型涉及一种船载激光成像稳瞄平台，包括有底座和用于放置激光成像系统的负载盘，其特征在于，还包括有用于保持负载盘上激光成像系统图像稳定的机电稳定系统，所述的机电稳定系统由用于调节负载盘水平摆动的内框架和内框电机，以及调节负载盘垂直摆动的中框架和中框电机组成。本实用新型设计了一种基于三轴稳定的激光成像设备稳瞄平台，该平台系统俯仰轴与滚动轴通过一个万向支架连接在一起，整个万向支架安装在底座上并由方位电机驱动，将滚动轴电机安装在万向支架的中心以充分减小其对方位轴的负载及耦合效应。采用该结构可以充分增大设备的离轴角，提高稳瞄平台的扰动隔离能力。
文档编号B63B49/00GK202953150SQ201220688489
公开日2013年5月29日 申请日期2012年12月12日 优先权日2012年12月12日
发明者崔晓, 盖志刚, 刘孟德, 杨立, 初士博, 石磊, 惠力, 朱洪海, 赵杰, 鲁成杰, 杨俊贤, 周扬, 赵彬, 杨英 申请人:山东省科学院海洋仪器仪表研究所