车载防护罩体的制作方法

本发明属于防护罩技术领域，具体涉及一种车载防护罩体。

技术背景：

我国目前现役装备的车载光学自动跟踪侦查测量系统的防护要求较高，需要一种能够战时快速自动打开和关闭的防护罩体，打开时占用空间较小，关闭时防护空间很大，能够达到ip65防护等级，以提高我军的作战效能。而目前只能用帆布遮盖的方式进行防护，人工参与程度较高，作战效率较低。

技术实现要素：

本发明需解决技术问题是提供一种能快速自动打开和关闭的车载防护罩体。

为解决上述技术问题，本发明提供的车载防护罩体采取技术方案如下：

一种车载防护罩体，包括外围框、防护瓣、驱动机构、传动机构，所述驱动机构和传动机构由伺服电机、行星减速器和蜗轮蜗杆构成，防护瓣通过蜗轮蜗杆输出轴固定在外围框上方，外围框底部与车载方舱顶部固连；

所述防护瓣为层叠结构，顶部防护瓣在最外侧，左、右两侧的防护瓣依次靠内侧，在每个相邻防护瓣四周间隙处都有折弯的钩爪结构；

所述顶部防护瓣和右侧第一防护瓣由驱动机构和传动机构直接驱动；

所述顶部防护瓣安装有电气限位装置；

当防护瓣闭合时，伺服电机加行星减速器带动蜗轮蜗杆驱动顶部防护瓣沿轴线转动上升；当到达一定位置时，顶部防护瓣通过折弯钩爪勾住内侧防护瓣，带动左侧第一防护瓣上升，同时，蜗轮蜗杆输出轴带动右侧第一防护瓣开始转动；顶部防护瓣上升依次带动其他相邻内侧防护瓣上升，最后通过顶部防护瓣的电气限位装置感应，最终达到闭合状态；

当防护瓣打开时，伺服电机反转，防护瓣在重力作用下缓慢下降，最终到达限位位置。

进一步，所述驱动机构和传动机构采用双电机同步驱动方式，运行控制系统由以下几部分组成：

控制单元：用于判断各个分系统的状态，给出各个轴系的运行状态信息；根据程序中的控制算法，完成发送位置指令、速度指令的功能；

采集单元：采集各个轴系编码器的读数以及驱动单元的状态信息；

驱动单元：分为主驱动单元和辅驱动单元，驱动伺服电机、行星减速器和蜗轮蜗杆带动防护瓣运行，同时给出当前的状态以及位置信息，并通过总线完成两个驱动单元位置的实时传输；

电机测角单元：测量伺服电机运行的角度值；

保护单元：保护系统正常运行，并在故障状态下停止运行；

电机和负载：伺服电机带动防护瓣转动，是位置输出模块；

传动单元：从伺服电机输出转角到防护瓣运行中间的传动；

手动控制单元：通过本地手动控制发送指令；

远程控制单元：通过上位机发送远程指令；

具体执行步骤如下：

第一步：系统上电，各个单元模块开始工作，控制单元根据采集到各个单元状态开始判断系统的状态，如有故障发出警告，提示故障信息；如果系统正常，开始进行运动控制；在控制运行的各个过程中，保护单元一直有效，出现故障后，保护单元起作用，停止防护瓣运行；

第二步：控制系统位置闭环，伺服系统使能，开始向主驱动单元发送位置指令信号；

第三步：主驱动器开始运行，并实时向辅驱动器发送位置命令，辅驱动器跟随主驱动器运行；第四步：控制器实时采集主驱动伺服电机和辅驱动伺服电机的状态以及电机角位置信息，如果有故障或者两者同步位置误差超差，则停止当前运行；

第五步：主驱动器和辅驱动器运行到限位状态后，运行停止；

第六步：控制器实时采集各个状态信息并接受上位机和手动控制指令的输入，开始和停止防护瓣的运动，运行过程中如果出现异常，启动保护程序，停止当前运行；

第七步：人为控制系统停止，退出程序。

进一步，当顶部防护瓣沿轴线旋转20度时，顶部防护瓣通过内侧上侧面和左右侧面的折弯钩爪勾住内侧防护瓣；当每个防护瓣夹角20度，顶部防护瓣依次带动其他相邻内侧防护瓣上升。

进一步，所述防护瓣由9个层叠防护瓣构成，在所述每个钩爪结构连接处卡装防水密封胶条。

进一步，在所述顶部防护瓣的上部安装固定微型电动推杆，顶部防护瓣与右侧第一防护瓣分别设置两个支耳，在防护罩闭合到位，顶部防护瓣与右侧第一被动瓣在顶部交汇时，所述两个支耳通孔同心，防护瓣闭合到位，微型电动推杆推出，分别通过两个支耳通孔，将顶部防护瓣与右侧第一防护瓣锁紧固定。

进一步，所述防护瓣采用2mm厚的304不锈钢钣金件作为支撑骨架，在所述支撑骨架外侧焊接一层0.6mm厚不锈钢板。

进一步，所述支撑骨架为双u形结构，u形端闭合，双u骨架间通过若干横梁固定连接。

本发明保证自动打开和关闭罩体的情况下对内部设备不会有干涉，具有如下有益效果：①为外露在舱顶的光学设备提供防护，并具有自动开、关盖功能；人工参与程度较高，作战效率较低。②打开和关闭到位后有自锁功能，具有抗车载冲击振动要求；③关闭到位后具有防水和防沙尘的要求，具有ip65防护等级。

附图说明

图1为本发明罩体二维外形原理结构示意图；

图2为本发明防护罩体三维外形图；图3为本发明二维结构侧视图；

图4为本发明防护罩体运行示意图；

图5为本发明防护瓣支撑骨架三维示意图；

图6为本发明自锁结构示意图；

图7为本发明双电机控制系统框图；

图8为本发明双电机位置同步控制系统流程图；

图9为本发明控制系统各个功能单元的逻辑关系图。

具体实施方式

本发明包括外围框、防护瓣、驱动机构和传动机构，所述外围框为方形，采用不锈钢材料，防护瓣位于外围框上方，通过蜗轮蜗杆输出轴固定在外围框上方。外围框底部与方舱顶部通过螺钉固定，结构如图1至图3所示。

所述防护瓣为层叠结构，顶部防护瓣在最外侧，左、右两侧的防护瓣依次靠内侧，在每个相邻防护瓣四周间隙处都有折弯的钩爪结构。所述顶部防护瓣和右侧第一防护瓣由驱动机构直接驱动。所述驱动机构和传动机构由伺服电机、行星减速器和蜗轮蜗杆构成。在顶部防护瓣设置电气限位装置。

如图1所示，在一个优选的实施方式中，所述防护瓣由9个层叠防护瓣构成。防护瓣包括顶部防护瓣1、左侧第一防护瓣2、左侧第二防护瓣3、左侧第三防护瓣4、左侧第四防护瓣5、右侧第一防护瓣6、右侧第二防护瓣7、右侧第三防护瓣8、右侧第四防护瓣9。如图2所示，顶部防护瓣1在最外侧，左、右两侧的第一到第四防护瓣依次靠内侧，在每个相邻防护瓣四周间隙处都有折弯的钩爪结构，并在每个钩爪结构连接处卡装防水密封胶条，当防护罩闭合时，两侧胶条互相挤压，可有效防止灰尘及雨水的进入。

顶部防护瓣1和右侧第一防护瓣6为主动防护瓣，由伺服电机加行星减速器带动蜗轮蜗杆直接驱动，其他均为被动防护瓣。

防护瓣闭合时，伺服电机加行星减速器带动蜗轮蜗杆驱动顶部防护瓣1沿轴线转动上升，此时右侧第一防护瓣6处于空回状态，静止不动。当到达一定位置(旋转20度)时，顶部防护瓣1通过内侧上侧面和左右侧面的折弯钩爪勾住内侧防护瓣，如图4所示。顶部防护瓣1带动左侧第一防护瓣2上升，同时，蜗轮蜗杆输出轴带动右侧第一防护瓣6开始转动。顶部防护瓣上升到一定位置(每个防护瓣夹角20度)后依次带动其他相邻内侧防护瓣上升，最后通过顶部防护瓣的电气限位装置感应，最终达到闭合状态。

当防护瓣打开时，电机反转，防护瓣在重力作用下缓慢下降，最终到达限位位置。

由于每个防护瓣都处于悬臂状态，所需驱动转矩较大，对蜗轮蜗杆传动及电机的要求比较严格。因为防护瓣主要起防护作用，并非主要受力件，为了减轻结构重量而同时保证结构刚度，并考虑防护要求，在一个优选的实施方式中，防护瓣整体结构采用2mm厚的304不锈钢钣金件作为支撑骨架。所述支撑骨架为双u形结构，u形端闭合，双u骨架间通过若干横梁固定连接，如图5所示。在支撑骨架外侧焊接一层0.6mm厚不锈钢板，保持整体结构的热膨胀系数一致，防止结构受热变形。

蜗轮蜗杆传动具有自锁功能，但考虑到防护罩体是车载结构，在行车时会产生振动及冲击，并且防护瓣作为悬臂结构，冲击对传动轴产生的扭矩很大，仅仅依靠蜗轮蜗杆达不到自锁需要的强度要求。

在一个优选的实施方式中，采用微型电动推杆，安装固定在顶部防护瓣的上部，顶部防护瓣与右侧第一防护瓣分别设置有两个支耳，在防护罩闭合到位，顶部防护瓣与右侧第一被动瓣在顶部交汇时，顶部防护瓣与右侧第一防护瓣设置的两个支耳通孔同心。防护罩体闭合到位，电气限位装置感应，触发限位，电机停止运行，微型电动推杆推出，分别通过顶部防护瓣和右侧第一被动瓣的通孔，将顶部防护瓣与右侧第一防护瓣固定，从而可以用很小的推力将整个结构锁紧固定。其结构如图6所示。

由于防护瓣前后跨度较大，考虑到受力变形等问题，在一个优选的实施方式中，采用前后两个伺服电机同时驱动，将顶部防护瓣与被动瓣相互锁紧，提高系统稳定性，如图7所示。

控制系统采用双电机同步驱动方式，考虑到目前结构的柔性，采用两个伺服电机同步位置运动模式。传动系统采用伺服电机加行星减速器的传动方式，将伺服电机额定转速通过行星减速器转换到防护瓣所需的最高角速度和角位置，保证防护瓣运动运行顺畅，达到无卡滞的状态。

图8为防护瓣双位置同步运行控制系统流程图，从初始化到结束程序做了简要的介绍，将控制方法设计到程序中，解决闭环系统的双位置同步运行的问题。

其中虚拟单元主要由以下几部分组成：

控制单元：程序运行的平台，通过控制单元判断各个分系统的状态，给出各个轴系的运行状态信息；根据程序中的控制算法，完成发送位置指令、速度指令的功能，是控制系统的核心。

采集单元：采集各个轴系编码器的读数以及驱动单元的状态信息。

驱动单元：分为主驱动单元和辅驱动单元，驱动伺服电机、行星减速器和蜗轮蜗杆带动防护瓣运行，同时给出当前的状态以及位置信息，并通过总线完成两个驱动单元位置的同步运行。

电机测角单元：测量伺服电机运行的角度值，保证系统的定位精度。

保护单元：保护系统正常运行，并在故障状态下停止运行，防止发生意外对人身或者台体造成伤害。

电机和负载：伺服电机带动防护瓣转动，是位置输出模块。

传动单元：从伺服电机输出转角到防护瓣运行中间的传动。

手动控制单元：通过本地手动控制发送指令，来实现防护瓣的开合。

远程控制单元：通过上位机发送远程指令，在车载方舱实现防护瓣的开合。

图9为控制系统各个功能单元的逻辑关系图，其中控制算法在控制单元内执行，具体执行步骤如下：

第一步：系统上电，各个单元模块开始工作，控制单元根据采集到各个单元状态开始判断系统的状态，如有故障发出警告，提示故障信息；如果系统正常，开始进行运动控制。在控制运行的各个过程中，保护单元一直有效，出现故障后，保护单元起作用，停止防护瓣运行。

第二步：控制系统位置闭环，伺服系统使能，开始向主驱动单元发送位置指令信号。

第三步：主驱动器开始运行，并实时向辅驱动器发送位置命令，辅驱动器跟随主驱动器运行。

第四步：控制器实时采集主驱动电机和辅驱动电机的状态以及电机角位置信息，如果有故障或者两者同步位置误差超差，则停止当前运行。

第五步：主驱动器和辅驱动器运行到限位状态后，运行停止。

第六步：控制器实时采集各个状态信息并接受上位机和手动控制指令的输入，开始和停止防护瓣的运动，如果出现异常，在0.01s的时间内启动保护程序。

第七步：人为控制系统停止，退出程序。