专利名称:内置ccd摄像和前视红外装置的机载转塔及其控制系统的制作方法
技术领域:
本发明涉及一种光电侦察跟踪装备,特别涉及一种内置(XD摄像和前视红外装置 的机载转塔。
背景技术:
在安防监控和道路车辆监控领域,多采用智能高速球,它能对监控目标进行巡航 扫描,但只能内置一种可见光摄像系统,没有设计自稳像陀螺系统,对于所有型号的高速球 都没有进行力学和适应环境天侯的设计,不能使用于机载装备,并且不能全天候、全天时的工作。
发明内容
本发明的目的在于提供内置(XD摄像和前视红外装置的机载转塔,该装置可克服 智能高速球存在的缺陷,设计能内置可见光CCD摄像系统、前视红外热像系统、自稳陀螺系 统,相当于精密经纬系统的机载转塔,实现全天时、全天候的监视和跟踪。本发明的技术方案在于一种内置(XD摄像和前视红外装置的机载转塔,包括转 塔本体,其特征在于所述本体内设有俯仰控制舱,所述俯仰控制舱中部设有固定隔板,可 见光CCD摄像系统和前视红外系统分别设于俯仰控制舱的固定隔板两侧,所述可见光CCD 摄像系统和前视红外系统的光轴共轴,所述旋转方位控制舱内与光轴平行地设有俯仰控制 轴系,俯仰控制主轴旁侧设有俯仰陀螺稳像控制系统,本体上侧部设有旋转方位控制舱,所 述旋转方位控制舱内沿纵向设有方位控制轴系,方位控制主轴旁侧设有方位陀螺稳像控制 系统。本发明目的在于提供一种内置(XD摄像和前视红外装置的机载转塔的控制系统, 该系统可有效控制CCD摄像系统和前视红外装置以进行全天候全区域探测,并可控制各运 动机构,确保转动和俯仰位置精确。本发明的另一技术方案在于所述俯仰机构和方位控制机构由单片机控制,控制 电路输出端一路连接俯仰电机,另一路连接方位电机,所述俯仰电机输出端一路连接至俯 仰控制机构,另一路连接至俯仰光电编码器和俯仰陀螺稳像控制系统,所述方位电机输出 端一路连接至方位控制机构,另一路连接至方位光电编码器和方位陀螺稳像控制系统,俯 仰、方位光电编码器及俯仰、方位陀螺的输出端一路连接至控制电路的信号接收端,另一路 分别与俯仰、方位舱主轴及陀螺稳速电路相连,所述CCD摄像系统和前视红外系统的输出 端与控制电路信号接收端相连。本发明的优点在于1、该机载转塔能在水平方向实现360° xN连续转动,俯仰方 向俯角不小于90°,仰角不小于-10° ;
2、可见光CCD摄像系统和前视红外成像系统共轴精度达0. 3mrad,共轴精度高,成像效 果好;3、抗过载能力强,垂直方向和水平方向均可达到5g。4、俯仰舱气密性好,可有效保护其内设置的(XD摄像系统和前视红外成像系统。
图1为本发明的结构示意图。图2为图1的侧视图。图3为本发明的俯仰舱结构示意图。图4为图3的仰视图。图5为本发明的方位控制轴系的结构示意图。图6为本发明的控制流程图。
具体实施例方式一种内置(XD摄像和前视红外装置的机载转塔,包括转塔本体,其特征在于所述 本体内设有俯仰控制舱1,所述俯仰控制舱中部设有固定隔板2,可见光CCD摄像系统3和 前视红外系统4分别设于俯仰控制舱的固定隔板两侧,所述可见光CCD摄像系统和前视红 外系统的光轴共轴,所述旋转方位控制舱内与光轴平行地设有俯仰控制轴系5,俯仰控制主 轴旁侧设有俯仰陀螺稳像控制系统6,本体上侧部设有旋转方位控制舱7,所述旋转方位控 制舱内沿纵向设有方位控制轴系8,方位控制主轴旁侧设有方位陀螺稳像控制系统9。所述俯仰控制轴系包括横向设置的俯仰主轴10,所述俯仰主轴与光轴平行,俯仰 主轴两端分别设有轴承11,俯仰主轴的一端还设有俯仰导电环12,所述俯仰主轴由俯仰电 机驱动13。俯仰主轴两端采用C级轴承安装在两端轴承座上,安装精度高,可确保俯仰机构 的传动误差满足设计要求。所述方位控制轴系包括纵向设置的方位主轴14,方位主轴靠近本体一侧设有导电 环15,方位主轴外周部设有轴套16,轴套下侧部与主轴轴肩17对应的位置开设有圆锥过渡 内孔,以使主轴轴肩与轴套之间形成放置下钢球18的空间,轴套上端面设有内倒角19,以 使主轴与轴套上端部之间形成放置上钢球20的空间,轴套上侧设有钢球压圈21,所述方位 主轴由方位电机驱动29。为了满足方位连续旋转360° xN,方位主轴上安装了导电环,同时由于方位控制 舱体积小,且转动控制精度高,采用高精度的钢球来作为轴承,可确保方位控制机构的传动 误差满足设计要求。所述(XD摄像系统通过螺钉22连接于固定隔板的一侧,(XD摄像系统与固定隔板 的连接侧还设有位置调节螺钉23,所述前视红外系统通过螺钉24连接于固定隔板的另一 侧。为了确保CCD摄像系统与前视红外系统的光轴同轴,将前视中波红外摄像系统通 过4个螺钉紧钉在俯仰舱的密封隔板上,再将CCD摄像系统用4个螺钉紧钉到密封隔板的 另一侧,把红外系统和CCD摄像系统分别接上电十字丝,调节转塔,使红外系统的电十字丝 对准目标中心,松开CCD摄像系统的紧钉螺钉,调节CCD摄像系统的调节螺钉,使CCD摄像 系统X,Y坐标改变,从而改变CCD的视频中心,当CCD的电十字丝与红外系统的电十字丝完全重合时,此时红外系统和CCD摄像系统共轴,锁紧CCD摄像系统的紧定螺钉将CCD摄像系 统锁紧在固定隔板上,则可确保两系统的光轴共轴。 本发明须承载的过载能力在垂直和水平方向过载各为5g,从本系统的结构可知, 水平方向过载比垂直方向过载更容易使结构发生形变,从而影响红外前视红外系统和(XD 摄像机的成像质量。通过水平方向5g过载的有限元分析,本系统总重量为20kg,受5g的过 载,则在水平方向受到的力为100kg,将该边界条件代到程序中做有限元分析,并把分析结 果转化光路变化,分析结果如下
表一未受过载的可见光光学传递函数
由上表可知,本发明的结构满足力学条件要求。为了保护俯仰控制舱内的C⑶摄像系统和前视红外系统,所述转塔本体包括上盖 24和下盖25,下盖底部设有密封气嘴26,俯仰控制舱与上下盖之间采用螺栓27连接,连接 处分别设有密封圈28,用真空泵通过密封气嘴抽真空,然后再向舱内充入纯氮气,可确保密 封圈保持舱气密压强为1. 2个大气压,30分钟后泄漏率小于8%。为了实现本发明在各方位及俯仰空间内精确稳定地转动,本发明采用单片机控制 各机构的运动,所述俯仰机构和方位控制机构由单片机控制,控制电路输出端一路连接俯 仰电机,另一路连接方位电机,所述俯仰电机输出端一路连接至俯仰控制机构,另一路连接 至俯仰光电编码器和俯仰陀螺稳像控制系统,所述方位电机输出端一路连接至方位控制机 构,另一路连接至方位光电编码器和方位陀螺稳像控制系统,俯仰、方位光电编码器及俯 仰、方位陀螺的输出端一路连接至控制电路的信号接收端,另一路分别与俯仰、方位舱主轴 及陀螺稳速电路相连,所述CCD摄像系统和前视红外系统的输出端与控制电路信号接收端 相连。控制电路的总体控制信号控制俯仰电机和方位电机,同时电机驱动俯仰机构和方位机构搜索目标,经前视红外装置和CCD摄像系统输出视频信号反馈给控制电路;俯仰电 机同时驱动俯仰、方位光电编码器及俯仰、方位陀螺稳像系统,光电编码器将俯仰、方位信 号返回至控制电路,陀螺稳速信号也反馈给控制电路;光电编码器的信号用于控制俯仰、方 位电机进行全天、区搜索扫描、精密跟踪,陀螺稳像系统的信号用于控制俯仰、方位电机稳 定图像,使摄像机、前视红外装置得到稳频图像。
权利要求
一种内置CCD摄像和前视红外装置的机载转塔,包括转塔本体,其特征在于所述本体内设有俯仰控制舱,所述俯仰控制舱中部设有固定隔板,可见光CCD摄像系统和前视红外系统分别设于俯仰控制舱的固定隔板两侧,所述可见光CCD摄像系统和前视红外系统的光轴共轴,所述旋转方位控制舱内与光轴平行地设有俯仰控制轴系,俯仰控制主轴旁侧设有俯仰陀螺稳像控制系统,本体上侧部设有旋转方位控制舱,所述旋转方位控制舱内沿纵向设有方位控制轴系,方位控制主轴旁侧设有方位陀螺稳像控制系统。
2.根据权利要求1所述的内置(XD摄像和前视红外装置的机载转塔,其特征在于所 述俯仰控制轴系包括横向设置的俯仰主轴,所述俯仰主轴与光轴平行,俯仰主轴两端分别 设有轴承,俯仰主轴的一端还设有俯仰导电环。
3.根据权利要求2所述的内置(XD摄像和前视红外装置的机载转塔,其特征在于所 述俯仰主轴由俯仰电机驱动。
4.根据权利要求1所述的内置(XD摄像和前视红外装置的机载转塔,其特征在于所 述方位控制轴系包括纵向设置的方位主轴,方位主轴靠近壳体一侧设有导电环,方位主轴 外周部设有轴套,轴套下侧部与主轴轴肩对应的位置开设有圆锥过渡内孔,以使主轴轴肩 与轴套之间形成放置下钢球的空间,轴套上端面设有内倒角,以使主轴与轴套上端部之间 形成放置上钢球的空间,轴套上侧设有钢球压圈。
5.根据权利要求4所述的内置C⑶摄像和前视红外装置的机载转塔,其特征在于所 述方位主轴由方位电机驱动。
6.根据权利要求1所述的内置(XD摄像和前视红外装置的机载转塔,其特征在于所 述(XD摄像系统通过螺钉连接于固定隔板的一侧,(XD摄像系统与固定隔板的连接侧还设 有位置调节螺钉,所述前视红外系统通过螺钉连接于固定隔板的另一侧。
7.根据权利要求1或2所述的内置C⑶摄像和前视红外装置的机载转塔,其特征在于 所述转塔本体包括上盖和下盖,下盖底部设有密封气嘴,俯仰控制舱与上下盖之间采用螺 栓连接,连接处分别设有密封圈。
8.一种内置C⑶摄像和前视红外装置的机载转塔的控制系统,其特征在于所述俯仰 机构和方位控制机构由单片机控制,控制电路输出端一路连接俯仰电机,另一路连接方位 电机,所述俯仰电机输出端一路连接至俯仰控制机构,另一路连接至俯仰光电编码器和俯 仰陀螺稳像控制系统,所述方位电机输出端一路连接至方位控制机构,另一路连接至方位 光电编码器和方位陀螺稳像控制系统,俯仰、方位光电编码器及俯仰、方位陀螺的输出端一 路连接至控制电路的信号接收端,另一路分别与俯仰、方位舱主轴及陀螺稳速电路相连,所 述CCD摄像系统和前视红外系统的输出端与控制电路信号接收端相连。
全文摘要
本发明涉及一种内置CCD摄像和前视红外装置的机载转塔及其控制系统,包括转塔本体,其特征在于所述本体内设有俯仰控制舱,所述俯仰控制舱中部设有固定隔板,可见光CCD摄像系统和前视红外系统分别设于俯仰控制舱的固定隔板两侧,所述可见光CCD摄像系统和前视红外系统的光轴共轴,所述旋转方位控制舱内与光轴平行地设有俯仰控制轴系,俯仰控制主轴旁侧设有俯仰陀螺稳像控制系统,本体上侧部设有旋转方位控制舱,所述旋转方位控制舱内沿纵向设有方位控制轴系,方位控制主轴旁侧设有方位陀螺稳像控制系统,该机载转塔运行稳定,图像清晰,定位精密,而且可对全天区进行巡航,能输出可见光视频图像和中波红外热像,从而对远距离目标进行全天时、全天候的侦察和跟踪。
文档编号G01V8/10GK101860684SQ201010204419
公开日2010年10月13日 申请日期2010年6月21日 优先权日2010年6月21日
发明者何文波, 周宝藏, 张清苏, 林春生 申请人:福建福光数码科技有限公司