一种防振稳像装置的制作方法

本实用新型涉及图像采集设备领域，特别是涉及到了一种防振稳像装置。

背景技术：

在一些情况下，需要对一定范围内的地形、地貌或者地面情况等进行观察以备后续需要，此种情况下，若全采用人工测绘和观察，效率显然是极为低下的。相比之下，高空扫描采集图像的方式在经济性、效率等方面显然占据着绝对的优势。高空扫描时需要用到稳像装置，具体是将图像采集仪器安装在弹体中，将弹体发射升空，在弹体降落的过程中完成图像采集。

弹体由于受到飞行气动限制，通常需要设计成狭长的圆柱体，这使得弹体内部除了采像仪器与弹体之间的极为有限的一些环槽以外，空间非常有限，无法像在地面设备上那样选用常规的板式减振器等减振装置，因此，目前的稳像装置的抗振性能是十分有限的。在振动量级过大、超出稳像能力的情况下，将会出现无法保持拍摄影像所需要的稳定状态、图像拖尾的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种防振稳像装置，以提高稳像装置对振动的适应能力。

为了解决上述问题，本实用新型的防振稳像装置采用以下技术方案：防振稳像装置，包括弹体及设在弹体中的采像仪器，所述采像仪器的中部与弹体之间有环形空间，弹体与采像仪器之间设有轴向减振装置，所述轴向减振装置包括设于所述环形空间中的、整体呈环形或者由同一圆环的相互分离的多段构成的中部弹性减振体。

所述中部弹性减振体为橡胶体。

所述中部弹性减振体有两个并且沿轴向分设于采像仪器上，两中部弹性减振体各自形成单向减振结构。

两中部弹性减振体中的一个卡在采像仪器外表面所设的环槽中而形成第一中部减振体，弹体内壁上设有与第一中部减振体对应的挡止面，另一个的靠近第一中部减振体的一侧与采像仪器外表面所设的台阶面挡止配合而形成第二中部减振体，第二中部减振体的远离第一中部减振体的一侧被弹体内装配的压圈压紧固定。

两中部弹性减振体沿弹体轴线分布在该防振稳像装置的质心两侧。

该防振稳像装置的质心位于两中部弹性减振体所形成的减振机构的刚度中心。

采像仪器与弹体之间设有径向减振装置，径向减振装置包括设在采像仪器相应端的端部弹性减振体，端部弹性减振体整体呈环形或者由同一圆环的相互分离的多段构成。

所述端部弹性减振体为橡胶体。

端部弹性减振体中的一个套在采像仪器上的轴承上而形成第一端部减振体。

端部弹性减振体中的另一个位于采像仪器的端部而形成第二端部减振体，第二端部减振体设于采像仪器的可沿轴向相对活动的两部分中间，通过调整该两部分之间的间隔可调整第二端部减振体的刚度。

在该防振稳像装置中，由于弹体与采像仪器之间设有轴向减振装置，并且轴向减振装置设于采像仪器与弹体之间的环形空间中，因此可不必改变弹体及采像仪器的尺寸的情况下，充分利用弹体内部的既有空间，限制采像仪器在轴向上两个方向的平动自由度，从而提高稳像装置对振动的适应能力。

附图说明

图1是被动减振弹性阻尼示意图；

图2是本实用新型的防振稳像装置的实施例1的结构示意图；

图3是第一端部减振体的主视图；

图4是第一端部减振体的A-A剖视图；

图5是第二端部减振体的主视图；

图6是第二端部减振体的A-A剖视图；

图7是第一中部减振体的主视图；

图8是第一中部减振体的A-A剖视图。

具体实施方式

减振技术广泛应用于机械设计的多个领域，主要目的是减小传递到设备或机构上的振动，避免设备受到损坏。减振可分为主动减振和被动减振。主动减振需要在设计初期就进行消除振动源或减小振动源的设计，这种减振方式包含一套控制器系统，根据外界激励信号的频率调整减振系统中的阻尼器和蓄能器达到衰减振动能量的目的。这种方法的特点是有针对性的减振，机构复杂。

被动减振分为隔振和吸振。主要应用于振动源难以量化或振动源已经确定的系统。与主动减振相比，被动减振不耗电能，简单可靠。本实用新型的防振稳像装置中，采用的是被动减振的减振形式。

被动减振的数学模型是弹性阻尼质量系统，其示意图如图1，运动微分方程为：mz"+c(z′-z′₀)+k(z-z₀)＝0，

其中：m为被减振体11的质量，z为被减振体11的位移，z₀为振源12的位移，k为减振器13的刚度，c为减振器13的阻尼。

假设外界扰动特性如下：

则系统响应为：

从上式可以看出，系统的响应受振动源12的频率ω和振幅A₀、系统固有频率ω_n及阻尼比D的影响。

对于有稳定特性要求的陀螺平台系统，外界扰动的幅值与频率将对产品的稳定特性产生综合影响。此类系统中，因陀螺自身的动态特性，除有特殊要求的系统，模型中一般将忽略高频振动。在本实施例的具体应用中，对于20～400Hz的振动，要求均方根值衰减至6g以下。这就要求在进行减振设计时，不但要对低频段的峰值点的放大倍数进行控制，还要对中频段的能量加以抑制。需要采用共振峰值小、阻尼适当、放大频带窄的减振技术。

根据上述对减振原理以及稳像装置所受振动因素的分析，稳像装置的实施例1具体采用以下结构。

如图2所示，该装置包括弹体21(外壳)和安装在弹体21中的采像仪器22，采像仪器22与弹体21之间形成的环形空间中设置了轴向减振装置。

弹体21呈细长的圆柱形，考虑到减重以及内部空间等问题，其内壁上在设定的部位进行了铣薄，由此使得没有进行铣削的部位沿轴向形成了三道凸环，三道凸环中的一道位于弹体一端，此处称之为第一凸环211，一道位于弹体另一端，此处称之为第二凸环212，另一道位于弹体的中部，此处将其称之为第三凸环213。此处以第一凸环211所在的一端为前端，第一凸环211以及第二凸环212上还分别设置了面向后方的台阶面，将第一凸环211上的台阶面定义为第一台阶面，将第二凸环212上的台阶面定义为第二台阶面。

采像仪器22包括传感器、电路部分等，其构成为现有技术，关于采像仪器22的构成及构造，此处不予赘述。在本实施例中，采像仪器22自后向前的安装至弹体21中，其前端与弹体21内的第一凸环211之间设置了轴承23，该轴承23是作为中间支撑使用的，此处不予赘述。轴承23的外部安装了端部弹性减振体，此处称为第一端部减振体24，作用是对采像仪器22相对于弹体21的径向振动进行缓冲，第一端部减振体24的结构如图3、4所示，其是由同一个圆环的多个圆弧段241(多瓣)构成，具体是将同一个环切段后去除一部分构成，各圆弧段241之间的间隔形成了走线通道242。为了方便对第一端部减振体24的安装，其内侧面的一个边缘处设置了角度为α的扩口结构243。

采像仪器22的后端与弹体21的第二凸台212之间也设置了端部弹性减振体，此处称为第二端部减振体25，第二端部减振体25的作用与第一端部减振体24的作用相同，也是用来缓冲采像仪器22的径向振动，与第一端部减振体24不同的是，第二端部减振体25采用的是截面为矩形的圆环形式，如图5、6，其安装设计成了减振刚度可调的形式，即第二端部减振体25具体是安装在采像仪器22的后端的可沿轴向相对活动的两部分(该两部分为采像仪器本身所必备的部分，具体可不做限制，仅需要是可轴向相对运动的两部分即可，此处分别称之为第一部分31、第二部分32，图中第一部分的引线有两条，表示第一部分的一体的两个部位)中间，通过调整该两部分之间的间隔可调整对第二端部减振体25的轴向挤紧力，从而调整第二端部减振体25的径向涨量，进而达到调整其减振刚度的目的。

第一端部减振体24与第二端部减振体25一起构成了径向减振装置，该径向减振装置可配合细长的弹体21的减振需要，有效地减缓因弹体21头尾处的振源存在相位差、质心不居中等问题而导致的偏摆现象。

采像仪器22的中部与弹体21的中部之间形成有环形空间，此处环形空间主要是由在第三凸环213上开槽形成，其中设置了轴向减振装置，本实施例中，轴向减振装置是由两个中部弹性减振体构成，两中部弹性减振体沿弹体21的轴向间隔设置在采像仪器22上，并且各自形成了单向减振结构，此处称单向减振结构，主要是指每个中部弹性减振体仅能在一个方向上受压减振，在本实施例中，则是位于前部的中部弹性减振体仅能起到向前减振的作用，位于后部的中部弹性减振体仅能起到向后减振的作用。此处上述的单向减振结构具体是这样实现的：采像仪器22上一前一后设置了一个环槽和一个面向后方的台阶面，两中部弹性减振体中的一个卡在采像仪器22外表面所设的环槽中而形成第一中部减振体26，第三凸环213上的台阶面构成与第一中部减振体26对应的挡止面，另一个的靠近第一中部减振体26的一侧与采像仪器22外表面所设的台阶面挡止配合而形成第二中部减振体27，第二中部减振体27的远离第一中部减振体26的一侧被弹体内装配的压圈28压紧固定，其中压圈28是外螺纹圈，旋装在弹体21内部，此处两中部弹性减振体实际上均是由压圈28进行固定的。关于两中部弹性减振体的分布位置，本实施例中进行了特别设计，其沿弹体轴线分布在该防振稳像装置的质心两侧，防振稳像装置的质心位于两中部弹性减振体所形成的减振机构的刚度中心。这样可以有效的减小加速度情况下弹体绕径向偏摆，利于提高产品稳定性能。再加上径向减振装置的辅助作用，可以保证产品质心与第一、第二中部减振体所形成的减振机构的刚度中心之间的重合，进一步提高产品性能。

第一中部减振体的结构如图7、8所示，其具体呈圆环形，并且在两端面上分别设计了环槽261，环槽261的设置主要是为了减小第一中部减振体26的刚度，当然，在其它实施例中，第一中部减振体26还可以根据需要，像第二中部减振体27一样，设计为单纯的、截面呈矩形的圆环结构。

本实施例中，端部弹性减振体和中部弹性减振体均采用了橡胶材质，这是因为橡胶材料具有大阻尼的特点，对高频振动的能量吸收尤为明显，因材料自身的阻尼特点，被减振体在通过共振区时的放大比较有限，因此没有额外加阻尼器。另外橡胶材料还具有成型简单、加工方便的特点，利用这种特点可以将产品中零件形成的“腔体”作为减振器的“固定支座”，不需要设计金属支撑骨架、有效的节省的减振器的空间。这种减震器的外形结构多种多样，根据空间的不同截面形式有所不同，根据弹体轴对称的特点，减振体可以方便的设计成分段均布的形式。

经试验，采用上述减振技术，在中频段的能量有效遏制的前提下，低频段的放大倍数也不高。陀螺平台采集到的隔离效果：采用上述方案之后的隔离度峰峰值比之前的减小了70％以上，稳像效果大大改善。

在防振稳像装置的其它实施例中，上述的径向弹性减振体和轴向弹性减振体还可以根据需要设计为截面呈“凸”字形的结构，或者整体设计为皮碗外圈形状，即将皮碗中部掏空后所形成的形状；所述的径向减振装置还可以省略，此种情况下，仅照相减振也是可以起到减振缓冲的作用的。