伞状多层分布式负载结构光电跟踪平台的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种全新的光电经纬仪跟踪平台结构，能够满足宽视场体系应用的光电跟踪需求。伞状多层分布式负载结构光电跟踪平台，包括多层转台，相邻层的转台之间均通过过渡连接罩采用螺钉固定连接；每一层转台上均设置有方位跟踪系统和整体固定安装于方位跟踪系统上方的俯仰跟踪系统，俯仰跟踪系统包括伺服液压缸、光栅尺组件和多套连杆组件；连杆组件包括采用旋转销钉依次铰接的驱动连杆、中间连杆以及旋转连杆，其中在旋转连杆上固定安装有光学系统负载；连杆组件的一端为旋转连杆通过旋转销钉与固定臂铰接，连杆组件的另一端为驱动连杆固定安装于液压活塞上，实现液压活塞沿竖直轴向方向的往复运动经连杆组件带动光学系统负载的俯仰动作。
【专利说明】伞状多层分布式负载结构光电跟踪平台
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种光电经纬仪跟踪平台。
【背景技术】
[0002]众所周知，传统的光学跟踪设备，其跟踪架是一个包含垂直轴和水平轴的两轴系统，按照载物台的连接和负载分布方式不同通常定义为U型和T型结构，这种传统结构的跟踪架设计简便，并且从刚性和固有谐振频率的角度分析也有利于提高系统的测量精度。但是基于此结构的光电跟踪设备，光学载荷是沿垂直水平轴系方向平行放置的，因此即使配置多个光学探测器，但所有探测器的视轴指向在无穷远处汇结为同一空间位置，其系统的光学视场由某一个光学载荷的探测器靶面大小和光学系统的焦距决定，为了保证一定的测量距离和分辨能力，最大的光学视场相对也非常有限。相应单台经纬仪在工作时只能对单个同一目标进行跟踪。
[0003]上述的两个问题是由传统两轴跟踪架固有缺陷造成的，因此解决的途径是唯一的，必须对跟踪架本身结构进行根本的创新设计。令人遗憾的是受到传统思想的束缚，人们只重视光电跟踪设备作为目标运动轨迹测量与实况记录功能的应用，而忽视其在宽视场等更宽领域的应用拓展。因此对光电跟踪系统结构的设计近年来多集中在提高作用距离、提高测量精度等环节，对于旨在解决上述问题的研究几乎是空白，近年来在国内外相关文献没有发现类似报道。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种全新的光电经纬仪跟踪平台结构，能够满足宽视场体系应用的光电跟踪需求。
[0005]本发明的基本方案如下:
[0006]伞状多层分布式负载结构光电跟踪平台，包括多层转台，相邻层的转台之间均通过过渡连接罩采用螺钉固定连接；每一层转台上均设置有方位跟踪系统和整体固定安装于方位跟踪系统上方的俯仰跟踪系统，所述俯仰跟踪系统包括伺服液压缸、光栅尺组件和多套连杆组件；
[0007]所述连杆组件包括采用旋转销钉依次铰接的驱动连杆、中间连杆以及旋转连杆，其中在旋转连杆上固定安装有光学系统负载；伺服液压缸的侧壁在同一水平面内均勻分布有多个固定臂，与所述多套连杆组件一一对应，在伺服液压缸的液压活塞上根据固定臂位置相应分布有多个连杆固定位置，即连杆组件的一端为旋转连杆通过旋转销钉与固定臂铰接，连杆组件的另一端为驱动连杆固定安装于液压活塞上，实现液压活塞沿竖直轴向方向的往复运动经连杆组件带动光学系统负载的俯仰动作。
[0008]基于上述基本方案，本发明还做如下优化限定和改进:
[0009]所述光栅尺组件包括光栅尺、光栅读数器和光栅尺座，光栅尺座通过螺钉固定安装于液压活塞上，光栅读数器通过螺钉固定安装于光栅尺座上，与安装于过渡连接罩上的所述光栅尺进行液压伺服精确反馈。光栅尺可以采用粘接的方式与过渡连接罩固联。
[0010]所述方位跟踪系统主要由精密轴系、力矩电机、光学编码器组成，与传统方案的安装结构相同。
[0011]所述中间连杆的两端是通过旋转销钉和A型轴用弹性挡圈的组合与驱动连杆、旋转连杆分别铰接。
[0012]光学系统负载设置有一组安装耳座(一般为两个)，所述旋转连杆穿过安装耳座，通过螺钉固定连接，并采用螺钉锁紧挡圈通过紧定螺钉加强固定。
[0013]每一层转台的方位跟踪系统与俯仰跟踪系统通过螺钉紧固过渡件的方式固定连接。
[0014]本发明具有以下有益效果:
[0015]根据实际需要内外转台可以安装不同数量、不同类型的光学系统负载，通过各个光学系统的视场规划和拼接，完全可以实现一定扇区的全方位视场，静态指向时理论可以达到360°全方位的视场。即使静态的工作视场拼接后达不到全方位周视，但每个光学负载需要动态搜索的区域相对原先跟踪架结构中同样的光学负载也大大减少。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本发明实 施例的整体结构示意图。
[0017]图2为俯仰跟踪系统中任一层的结构示意图(主视图)。
[0018]图3为图2的俯视图。
[0019]附图标号说明:
[0020]1-内转台俯仰跟踪系统，2-内转台方位跟踪系统，3-外转台俯仰跟踪系统，4-外转台方位跟踪系统，5、6_过渡连接罩，7、8_过渡件，9、10、11、12、13、14、15-固定螺钉，16-光栅尺，17-光栅尺座，18-光栅尺读数器，19-液压活塞，20-伺服液压缸，21-A型轴用弹性挡圈，22-螺钉锁紧挡圈，23-紧定螺钉，24-驱动连杆，25-中间连杆，26-旋转连杆，27-旋转销钉，28-模拟负载。
【具体实施方式】
[0021]本发明的多个光学载荷是均匀分布在垂直轴上液压缸的各个侧壁上，工作时通过伺服液压系统和联动装置，控制各侧壁的载荷的张开幅度，从而达到光学视轴在俯仰方向的调整，工作结束时收拢，由于每个探测器的视轴方位指向都不同，是在一个圆周内均匀分布，通过各个视场规划和拼接，理论可以实现静态360°全方位的视场大小。多层的含义是指由于省略了水平轴系的设计，只需对垂直轴及联动装置进行复合框架的设计，即可实现由上至下垂直轴多轴转动，控制不同的方位调整，同时由于控制俯仰调整的伺服液压系统也是各层独立的，因此实现单台设备同时跟踪多个目标。由于结构稳定性、刚度等限制，上层转台通常小于下层转台。
[0022]以下通过两层结构的实施例来详细阐述本发明；对于三层以上的情况，其原理与两层转台相同，可以分别定义为第一转台、第二转台、第三转台……。由于只有两层，因此可分别定义为外转台和内转台。传统方案的跟踪系统通过方位、俯仰跟踪系统实现单目标跟踪；本实施例通过构建内转台和外转台双层独立结构实现多目标的跟踪。按照设计思路，整个系统由沿垂直轴方向转动的内、外两个转轴组成(即内转台、外转台)，两者都为双轴跟足示系统，包括方位跟S示系统和俯仰跟S示系统，其中方位跟S示系统由精S轴系、力矩电机、光学编码器组成，俯仰跟踪由液压伺服系统、联动装置、直线光栅尺等组成。该系统的设计可以保证单台经纬仪同时跟踪两个目标。
[0023]该跟踪架平台结构的外形简图如图1所示，图2可以认为是内转台的外形简图，夕卜转台俯仰和内转台俯仰的结构基本相同。工作时犹如倒立撑开的伞一样，实现目标探测功能及多目标的跟踪功能，各个模拟负载之间的分割角度为90°。该发明由外转台方位跟踪系统、外转台俯仰跟踪系统、内转台方位跟踪系统、内转台俯仰跟踪系统、过渡件、过渡件、过渡连接罩、过渡连接罩、多个固定螺钉构成，如图1所示。内外俯仰跟踪系统结构形式完全相同，包括模拟负载、旋转连杆、中间连杆、驱动连杆、过渡连接罩、光栅尺、光栅尺座、光栅尺读数器、液压活塞、伺服液压缸、A型轴用弹性挡圈、螺钉锁紧挡圈、固定螺钉、紧定螺钉,如图2所示。
[0024]外转台方位跟踪系统与地面固定地标连接，实现第一层的方位无限转动。过渡件在外转台俯仰跟踪系统与外转台方位跟踪系统中间，通过固定螺钉紧固过渡件和外转台方位跟踪系统，固定螺钉紧固过渡件和外转台方位跟踪系统。此时外转台的过渡连接罩成为内外转台连接的桥梁，位于外转台伺服液压缸和内转台方位跟踪系统之间，通过固定螺钉与外转台伺服液压缸固联，内转台方位跟踪系统通过固定螺钉与其固联。作为第二层且独立工作的内转台同外转台结构形式一样，内转台俯仰跟踪系统位于内转台方位跟踪系统之上，中间通过过渡件进行连接。固定螺钉连接内转台俯仰跟踪系统与过渡件，固定螺钉连接内转台方位跟踪系统与过渡件。过渡连接罩位于内转台伺服液压缸之上，通过固定螺钉连接，参阅图1。
[0025]内转台和外转台的结构形式完全类似，方位跟踪系统由精密轴系、电机和编码器组成，在此不进行详述。俯仰跟踪系统分别由伺服液压缸，光栅尺、各种连杆组成。伺服液压缸作为该系统的基座位于系统的最下方，四周通过旋转销钉与旋转连杆铰接。模拟负载连接在旋转连杆上，固定螺钉完全约束住模拟负载的自由度，螺钉锁紧挡圈通过紧定螺钉加强固定的可靠性。液压活塞在伺服液压缸的竖直轴向方向往复运动，固定螺钉将驱动连杆与液压活塞固联，实现驱动连杆与液压活塞的联动。在驱动连杆和旋转连杆之间，中间连杆通过旋转销钉和A型轴用弹性挡圈与二者进行铰接，实现液压活塞带动模拟负载的俯仰动作。驱动连杆分别成90°均匀分布在液压活塞上，形成模拟负载在单层上90°分布进行伞状联动，液压活塞上有光栅尺座，固定螺钉将二者固定。光栅读数器通过固定螺钉固联在光栅尺座上，与过渡连接罩上的光栅尺进行液压伺服精确反馈，参阅图2、3。
【权利要求】
1.伞状多层分布式负载结构光电跟踪平台，其特征在于:包括多层转台，相邻层的转台之间均通过过渡连接罩采用螺钉固定连接；每一层转台上均设置有方位跟踪系统和整体固定安装于方位跟踪系统上方的俯仰跟踪系统， 所述俯仰跟踪系统包括伺服液压缸、光栅尺组件和多套连杆组件； 所述连杆组件包括采用旋转销钉依次铰接的驱动连杆、中间连杆以及旋转连杆，其中在旋转连杆上固定安装有光学系统负载；伺服液压缸的侧壁在同一水平面内均匀分布有多个固定臂，与所述多套连杆组件一一对应，在伺服液压缸的液压活塞上根据固定臂位置相应分布有多个连杆固定位置，即连杆组件的一端为旋转连杆通过旋转销钉与固定臂铰接，连杆组件的另一端为驱动连杆固定安装于液压活塞上，实现液压活塞沿竖直轴向方向的往复运动经连杆组件带动光学系统负载的俯仰动作。
2.根据权利要求1所述的伞状多层分布式负载结构光电跟踪平台，其特征在于:所述光栅尺组件包括光栅尺、光栅读数器和光栅尺座，光栅尺座通过螺钉固定安装于液压活塞上，光栅读数器通过螺钉固定安装于光栅尺座上，与安装于过渡连接罩上的所述光栅尺进行液压伺服精确反馈。
3.根据权利要求1所述的伞状多层分布式负载结构光电跟踪平台，其特征在于:所述方位跟踪系统主要由精密轴系、力矩电机和光学编码器组成。
4.根据权利要求1所述的伞状多层分布式负载结构光电跟踪平台，其特征在于:所述中间连杆的两端是通过旋转销钉和A型轴用弹性挡圈的组合与驱动连杆、旋转连杆分别铰接。
5.根据权利要求1所述的伞状多层分布式负载结构光电跟踪平台，其特征在于:光学系统负载设置有 一组安装耳座，所述旋转连杆穿过安装耳座，通过螺钉固定连接，并采用螺钉锁紧挡圈通过紧定螺钉加强固定。
6.根据权利要求1所述的伞状多层分布式负载结构光电跟踪平台，其特征在于:每一层转台的方位跟踪系统与俯仰跟踪系统通过螺钉紧固过渡件的方式固定连接。
【文档编号】G01C1/02GK104019791SQ201410198349
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年5月12日 优先权日:2014年5月12日
【发明者】乔永明, 靳虎敏, 郝伟 申请人:中国科学院西安光学精密机械研究所