坡度指示器闪光通断机构的制作方法

本发明涉及航空器材技术领域，尤其涉及一种基于转盘传动结构的坡度指示器闪光通断机构。

背景技术

三色目视近进坡度指示器是一种用于引导飞行员在近进轨道时正确调整飞行坡度的灯光指示设备。如图1所示，机场使用的三色目视近进坡度指示器能够为飞行员提供三种坡度信号，分别为：黄色-高于近进航道、绿色-处于近进航道、红色-低于近进航道。光束垂直方向的张角为14°，其中黄光8°、绿光2°、红光4°，水平张角为32°。闪光机构要求有黄色闪光、红色闪光和侧面闪光三种，三种闪光的频率各不相同。黄色闪光频率为0.7hz，红色闪光频率为1.4hz，面对出射光束，左侧边缘闪光频率为2.1hz，侧面闪光的遮光范围为顺着发光方向黄色和绿色发光区域右边缘的10％。根据客户的实际使用要求，红色闪光必须为常开状态，而黄色闪光和侧面闪光为可选功能，因此，黄色闪光和侧面闪光需具备人工通断控制功能，且黄色闪光和侧面闪光在切断时，挡光板须处于不遮挡光线的全开状态。

目前，现有的目视进近闪光机构由三台电动机分别以三个不同的转速控制三个挡板以不同的频率遮挡滤色片的相应区域，以达到闪光的目的，通过光电感应装置检测挡光板的遮挡状态，在挡光板处于全开状态时切断相应电机的供电从而停止相应的闪光。此方法在坡度指示器工作时，由于有三台电机同时工作，电路驱动的设计难度加大，电机发出较大的噪音，产生大量的能耗，对光电感应装置和电机控制的精度要求较高，同时，增大了设备的机械尺寸。

此外，现有技术中的目视进近闪光机构未能分别控制三色目视近进坡度指示器中黄闪、红闪和侧闪的通断状态，即只能同时实现黄闪、红闪和侧闪的相同状态。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种坡度指示器闪光通断机构，以解决上述的至少一项技术问题。

(二)技术方案

本发明提供了一种坡度指示器闪光通断机构，包括：

光源200；

透镜组，位于所述光源200的光路前方，用于汇聚所述光源200发出的光，所述透镜组包括聚光透镜组300和成像物镜400；

闪光机构，包括：

滤光片安装件600，设置于所述聚光透镜组300和成像物镜400之间，其内部设置三色滤光片610，三色滤波片包括红色区域、黄色区域和绿色区域；

转盘安装件500，其前端与成像物镜400连接，后端与滤光片安装件600连接；

转盘540，安装于该转盘安装件500内，其中心轴与系统光轴重合，其正面设置三条闭合凹槽；

三个遮光板，分别为黄闪遮光板900、红闪遮光板640和侧闪遮光板800，所述三个遮光板相互独立且错开，三者的背面设置三个连接杆，三个连接杆的下端被插入相应的闭合凹槽内并可沿该闭合凹槽所限定的轨迹移动，其中黄闪遮光板900和侧闪遮光板800包括闪光通断单元；

其中，所述转盘540由一伺服电机700带动而转动，红色遮光板640间歇性遮挡三色滤光片610的红色区域，实现红闪的常开功能；黄闪遮光板900通过闪光通断单元对三色滤光片610的黄色区域进行间歇性遮挡或者完全打开，实现黄闪的开、断功能；侧闪遮光板800通过闪光通断单元对三色滤光片610的侧闪区域进行间歇性遮挡或者完全打开，实现侧闪的开、断功能。

在本发明的一些实施例中，所述滤光片安装件600上设置遮光板导轨630，该遮光板导轨630限制三个遮光板在光学系统光轴切向方向的运动，使其只能沿着光学系统光轴的径向方向运动。

在本发明的一些实施例中，所述黄闪遮光板900和侧闪遮光板800的结构型式相同，所述闭合凹槽包括黄闪凹槽543，所述连接杆包括黄闪连接杆920，黄闪连接杆920的上端具有外螺纹921结构；

所述黄闪挡光板910为一板状件，黄闪挡光板910位于靠近三色滤波片的一端；所述黄闪连接杆920固定于所述黄闪挡光板910的背面；所述黄闪连接杆920的下端插入所述转盘540正面对应的黄闪凹槽543中；该黄闪连接杆920随着转盘540进行转盘540径向方向的运动以带动黄闪挡光板910对三色滤光片610遮挡。

在本发明的一些实施例中，所述黄闪遮光板800还包括：黄闪调整块940和弹簧930；

黄闪调整块940固定于黄闪挡光板910靠近转盘540的一端；

黄闪连接杆920与黄闪调整块940之间还装有一个弹簧930，该弹簧930通过连接杆上的弹簧限位台922和调整块弹簧限位台942922进行双向限位，使黄闪连接杆920受到一个向下的弹力；

黄闪连接杆920下端的凹槽连接头923可插入转盘540的黄闪凹槽543中，随着转盘540绕光轴进行转动，黄闪凹槽543会为黄闪连接杆920提供沿转盘540径向方向的作用力，由于遮光板导轨630限制了黄闪挡光板910沿光轴切向方向的运动，使其在转盘540切向方向的得到限位。

在本发明的一些实施例中，所述黄闪挡光板910的遮挡边缘为刀口状；

所述黄闪遮光板800还包括：黄闪调整块940，固定于所述黄闪挡光板910靠近转盘540的一端，所述黄闪连接杆920位于黄闪调整块940内，该黄闪调整块940用于对黄闪连接杆920和黄闪挡光板910的相对位置进行调整。

在本发明的一些实施例中，黄闪调整块940对黄闪连接杆920和黄闪挡光板910的相对位置进行微调，控制黄闪挡光板910与三色滤光片610相应遮挡边缘的距离。

在本发明的一些实施例中，所述闪光通断单元包括：舵机950、舵机连接件960、凸轮970和黄闪连接臂980，

舵机950固定于滤波片安装件上，舵机连接件960用于连接舵机950和凸轮970，凸轮970通过舵机950带动而绕舵机连接件960的中心轴旋转，滤波片安装件上具有开槽避免凸轮970与其干涉，

黄闪连接臂980，黄闪连接臂980的连接臂安装孔982通过黄闪调整块940的调整块开孔941与黄闪连接杆920固定，并通过顶丝990锁紧，且黄闪连接臂980限制弹簧930的最大伸张量，确保黄闪连接杆920不会触碰到黄闪凹槽543的底部。

在本发明的一些实施例中，当所述黄闪遮光板800对三色滤光片610的黄闪闪区域间歇性遮挡时，凸轮970的上端到舵机950中心轴的距离较短，凸轮970与黄闪连接臂980脱离，黄闪连接臂980可自由运动，黄闪连接杆920受弹簧930的弹力压入转盘540的黄闪凹槽543内，转盘540旋转时通过黄闪连接杆920带动黄闪遮光板900运动；

当所述黄闪遮光板800对三色滤光片610的黄闪区域完全打开时，舵机950带动凸轮970逆时针旋转180°，凸轮970的上端到舵机中心轴的距离较长，凸轮970通过黄闪连接臂980上的连接臂凹槽981将舵机950顶起，弹簧930处于压缩状态，使黄闪连接杆920从黄闪凹槽543中脱离，黄闪连接杆920不随转盘540的转动而运动，凸轮970的左端限制黄闪连接臂980向遮光的右方运动，使黄闪挡光板910完全打开；

当所述黄闪遮光板800对三色滤光片610的黄闪区域由完全打开转换为间歇性遮挡时，舵机950顺时针旋转180°，凸轮970右端带动黄闪连接臂980将黄闪连接杆920顶至转盘540的黄闪凹槽543所在轨迹范围内；同时，凸轮970的上端与黄闪连接臂980脱离，由于弹簧930对黄闪连接杆920具有向下的弹力，使黄闪连接杆920上的凹槽连接头923与转盘540再次接触，凹槽连接头923上具有圆形倒角，当转盘540上的黄闪凹槽543旋转至与黄闪连接杆920的所在位置一致时，凹槽连接头923再次进入凹槽内，使黄闪连接杆920再次随转盘540进行的旋转而同步运动，带动黄闪遮光板900在黄色区域进行往复的遮挡运动，实现闪光功能。

在本发明的一些实施例中，所述转盘540的背面设置台阶结构，所述转盘安装件500位于所述台阶结构的外围，两者之间设置轴承520，以实现转盘540相对于转盘安装件500在轴向的转动；

所述伺服电机700通过电机固定板710与所述转盘安装件500紧固连接，所述转盘540的边缘是一圈渐开线圆柱齿构成的转盘齿轮544，与伺服电机700输出端的电机齿轮720相啮合，所述伺服电机700将旋转动力通过电机齿轮720传递至转盘540。

在本发明的一些实施例中，所述光源200为led光源或卤素灯；

其中，聚光透镜组300设置于led光源的光路前方，其将led光源发出的光汇聚于成像物镜400内；所述成像物镜400将滤光片安装件600内的三色滤光片610成像于无穷远处。

(三)有益效果

本发明的坡度指示器闪光通断机构，相较于现有技术，至少具有以下优点：

1、只需一个电机就能驱动三色目视近进坡度指示器中的黄闪、红闪和侧闪三种闪光，简化了机械和电路结构，减小了工作噪音

2、在本发明中，红色遮光板间歇性遮挡三色滤光片的红色区域，红闪是常开状态；黄闪遮光板和侧闪遮光板通过闪光通断单元对三色滤光片的黄闪区域与侧闪区域进行间歇性遮挡或者完全打开，实现黄闪和侧闪的通断功能，由此，本发明能够分别实现坡度指示器的三种闪光的通断功能。

3、基于舵机的闪光通断机构无需通过精密的光电感应装置控制黄色闪光和侧面闪光的停止时机，减小了对控制电路的精度要求。

附图说明

图1为现有技术的三色目视近进坡度指示器的发光引导示意图；

图2为本发明实施例的坡度指示器闪光通断机构的系统结构图；

图3为图2中闪光机构的爆炸图；

图4为图2中转盘的装配关系图；

图5为图2中转盘正面视图；

图6为图2中遮光板及导轨结构的示意图；

图7为黄闪遮光板的爆炸图；

图8为黄闪遮光板遮光工作状态示意图；

图9为黄闪遮光板遮光断开状态示意图；

图10为黄闪遮光板重新开启闪光功能的过程示意图。

【主要元件】

100-散热模块；

200-led光源；

300-聚光透镜组；

400-成像物镜；

500-转盘安装件；

510-卡簧；520-轴承；530-轴承端盖；

540-转盘；

541-侧闪凹槽；542-红闪凹槽；543-黄闪凹槽；

544-转盘齿轮；545工艺孔

600-滤光片安装件；

610-三色滤光片；

620-滤光片压板；

630-遮光板导轨；

640-红闪遮光板；

641-红闪连接杆；642-调整块顶丝；

643-红闪调整块；644-红闪挡光板；

700-伺服电机；

710-电机固定板；720-电机齿轮；

800-侧闪遮光板；

900-黄闪遮光板；

910-黄闪挡光板；

920-黄闪连接杆；

921-外螺纹；922-弹簧限位台；923-凹槽连接头；

930-弹簧；

940-黄闪调整块；

941-调整块开孔；942-调整块弹簧限位台；

950-舵机；

960-舵机连接件；970-凸轮；

980-黄闪连接臂；

981-连接臂凹槽；982-连接臂安装孔；

990-顶丝。

具体实施方式

基于现有技术中的目视进近闪光机构未能分别控制三色目视近进坡度指示器中黄闪、红闪和侧闪的通断状态，即只能同时实现黄闪、红闪和侧闪的相同状态，本发明提供了一种坡度指示器闪光通断机构，能够基于转盘传动结构仅使用一个电机，单独地驱动黄闪、红闪和侧闪的闪光状态，其中，红闪为常开状态，黄闪和侧闪通过闪光通断单元可以各自为闪光通断功能，从而解决了现有技术的技术缺陷。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

本发明实施例提供了一种坡度指示器闪光通断机构，请参照图2，该坡度指示器闪光通断机构包括：光源(例如led光源200)、透镜组和闪光机构。

此外，为了防止该坡度指示器闪光通断机构中的光源200的温度过高，还可以设置一散热模块100，且电源设置在该散热模块100上。

led光源200固定于所述散热模块100上。透镜组位于所述光源200的光路前方，包括：聚光透镜组300和成像物镜400，其中，聚光透镜组300设置于所述led光源200的光路前方，将led光源200发出的光汇聚于成像物镜400内；成像物镜400，用于将滤光片安装件600内的滤光片610成像于无穷远处。

转盘安装件500、滤光片安装件600、伺服电机700、设备内部的转盘540及其他内部结构共同组成闪光机构，用于实现三色目视近进坡度指示器的闪光功能，参见图3。转盘安装件500的内部用于安装转盘540、轴承520等，前端与成像物镜400连接，后端与滤光片安装件600连接。滤光片安装件600用于安装滤光片610、遮光板导轨630、遮光板等。转盘540，其正面设置三条闭合凹槽轨迹，该转盘540由一台伺服电机700带动而转动，该三条凹槽(红闪凹槽542、侧闪凹槽541和黄闪凹槽543)同时带动两个含有凸轮970的遮光板进行遮挡运动，从而实现对滤光片成像面相应区域的遮挡作用。其中两个含有凸轮970的遮光板指黄闪遮光板(900)和侧闪遮光板(800)，这两个遮光板各包括一个闪光通断单元，由此实现黄闪和侧闪的开、断功能。

所述伺服电机700通过电机固定板710与所述转盘安装件500紧固连接，所述转盘540的边缘是一圈渐开线圆柱齿构成的转盘齿轮544，与伺服电机700输出端的电机齿轮720相啮合，所述伺服电机700将旋转动力通过电机齿轮720传递至转盘540。

以下分别对本实施例三色目视坡度指示器的各个组成部分进行详细说明。

本实例中的散热模块100、led光源200、聚光透镜组300、成像物镜400均采用现有的技术进行相关设计，此处不再对其进行详细说明。

请参照图2和图3，在聚光透镜组300和成像物镜400之间，设置有滤光片安装件600，该滤光片安装件600中间设置成像光栅613，通过滤光片压板620可将三色滤光片610(也可以为三色玻璃片)压紧在滤光片安装件600靠近光源200一端的滤光片安装槽内。

其中，三色滤波片有三个颜色区域，红色区域、绿色区域和黄色区域和，侧闪区域为顺着发光方向黄色和绿色滤波片有效透光区域右侧10％的区域。

滤光片安装件600上的装配定位槽611可与转盘安装件500上的装配定位台504相配合，增强光学系统的同轴度。此外，滤光片安装件600上的电机安装孔612可增强对伺服电机700的限位作用。

从以上说明可知，转盘540所占用的空间位于滤光片610与成像物镜400之间，充分利用了设备的空间，使设备的结构更加紧凑，减小了闪光机构所占用的空间。

图3为图2中转盘安装件、滤光片安装件、伺服电机等部件所组成的闪光机构的爆炸图。参照图2、图3、图4和图5，转盘540安装于转盘安装件500内，其中心轴与系统光轴重合。转盘540位于500内的一面为通过轴承520与转盘安装件500及其他相关部件进行连接的台阶结构；边缘是一圈渐开线圆柱齿构成的转盘齿轮544，其与伺服电机700输出端的电机齿轮720相啮合；转盘540位于500外的一面含有三条圆周闭合的极坐标余弦曲线凹槽541、542、543，转盘540通过该三条圆周闭合的极坐标余弦曲线凹槽541、542、543为三个遮光板640、800、900的连接杆提供运动轨迹和动力。

通过卡簧510及轴承端盖530分别约束转盘540的台阶结构与轴承520及转盘安装件500在轴向的相对运动，使转盘540相对于转盘安装件500在轴向得到约束，而在径向平面内可以绕着光轴自由旋转。伺服电机700将旋转动力通过电机齿轮720传递至转盘齿轮544，又由于轴承520中心线与光学系统的光轴重合，使得转盘540可以绕光学系统光轴以一定的速度旋转。

在转盘540旋转过程中，转盘540正面的凹槽为插入凹槽的连接杆，即侧闪连接杆(图未示)、黄闪连接杆641和红闪连接杆920，提供作用力，由于在滤光片安装件600上装有遮光板导轨630，该遮光板导轨630可以限制三个遮光板在光学系统光轴切向方向的运动，使其只能沿着光学系统光轴的径向运动，所以连接杆只会随着转盘540进行转盘540径向方向的运动以实现遮光板的闪光功能。

在图5中，545是一个工艺孔，用于结构装配时穿过螺丝刀，同时此孔还可以预留安装霍尔传感器，用于监测该三色目视近进坡度指示器的输出。

请参照图6，本实施例中三色目视近进坡度指示器包括三个遮光板为对应黄色闪光的黄闪遮光板900、对应红色闪光的红闪遮光板640和对应侧面闪光的侧闪遮光板800。根据三色滤光片610的大小和凹槽轨迹曲线的关系，确定三个挡光板的外形尺寸，该三个遮光板相互独立，所用的凹槽轨迹各不相同，三条凹槽轨迹在径向所占的半径区域也各不相同。黄闪和侧闪具有闪光通断功能，而红闪为常闪状态，这是因为红闪遮光板不包括具有舵机、凸轮、闪光连接臂的闪光通断单元。

如图8所示，红闪遮光板基本结构和传动原理与黄闪闪遮光板一致，其包括红闪连接杆641、调整块顶丝642、红闪调整块643和红闪挡光板644。还需说明的是，黄闪遮光板和侧闪遮光板增加了舵机、凸轮、闪光连接臂等闪光通断结构，故在此不对红闪遮光板做出具体说明，详细还请参照以下关于黄闪遮光板的描述。

至此，已阐明了本坡度指示器发出三色光并通过转盘540和遮光板实现闪光的原理方法，黄闪遮光板900与侧闪遮光板800的结构和原理基本一致，以下将以黄闪遮光板900为例对基于舵机950的闪光通断机构进行说明。

图7所示为黄闪遮光板的爆炸图，其系统从结构上可分为黄闪挡光板相关结构和舵机-凸轮结构两部分。

该黄闪遮光板相关结构包括：黄闪挡光板910、黄闪连接杆920、弹簧930、黄闪调整块940、黄闪连接臂980和顶丝990。

其中，黄闪挡光板910为一板状件，主要用于对滤光片相应成像区域进行遮挡，为了提高遮挡边缘的成像质量，其遮挡边缘应为刀口状。黄闪调整块940固定于黄闪挡光板910靠近转盘540的一端，而黄闪挡光板910位于靠近三色滤波片610一端，与其间隔0.5mm，从而使闪光的边缘更清晰。

黄闪连接杆920的上端具有外螺纹921，其可穿过黄闪调整块940的调整块开孔941与黄闪连接臂980的连接臂安装孔982固定，并通过顶丝990锁紧。黄闪连接杆920与黄闪调整块940之间装有一个弹簧930，该弹簧930通过黄闪连接杆920上的弹簧限位台922和调整块弹簧限位台942进行双向限位，使黄闪连接杆920受到一个向下的弹力。黄闪连接臂980限制了弹簧930的最大伸张量，确保黄闪连接杆920不会触碰到黄闪凹槽543的底部。黄闪连接杆920的弹簧限位台922的外径比调整块开孔941的内径小0.1mm，使得黄闪连接杆920与黄闪调整块940在光轴径向的相对运动可以忽略。

黄闪连接杆920下端的凹槽连接头923可插入转盘540的黄闪凹槽543中，随着转盘540绕光轴进行转动，黄闪凹槽543会为黄闪连接杆920提供沿转盘540径向方向的作用力，由于遮光板导轨630限制了黄闪挡光板910沿光轴切向方向的运动，使其在转盘540切向方向的得到限位，所以黄闪连接杆920只会随着转盘540进行沿转盘540径向方向的运动，以通过黄闪调整块940带动黄闪挡光板910对三色滤光片610的黄色区域进行遮挡，从而实现遮光板的遮挡闪光功能。

黄闪调整块940可以对黄闪连接杆920和黄闪挡光板910的相对位置进行微调，控制黄闪挡光板910与三色滤光片610相应遮挡边缘的距离。

黄闪遮光板900中各含有一个舵机-凸轮结构，包含：舵机950、舵机连接件960、凸轮970。舵机950固定于滤波片安装件600上，舵机连接件960用于连接舵机950和凸轮970，凸轮970通过舵机950带动而绕舵机连接件960的中心轴旋转，滤波片安装件600上具有开槽避免凸轮970与其干涉。

图8、图9、图10分别为黄闪遮光板正常工作状态、断开状态和重新开启过程中的示意图，通过这三幅图解释舵机-凸轮结构的工作原理。

如图8所示，凸轮970的上端到舵机950中心轴的距离较短，凸轮970与黄闪连接臂980脱离，黄闪连接臂980可自由运动，黄闪连接杆920受弹簧930的弹力压入转盘540的黄闪凹槽543内，转盘540旋转时通过黄闪连接杆920带动黄闪遮光板900运动，黄闪遮光板900正常工作。

如图9所示，舵机950带动凸轮970逆时针旋转180°，此时，凸轮970的上端到舵机950中心轴的距离较长，凸轮970通过黄闪连接臂980上的连接臂凹槽981将舵机950顶起，弹簧930处于压缩状态，使黄闪连接杆920从闭合黄闪凹槽543中脱离，黄闪连接杆920不随转盘540的转动而运动，同时，凸轮970的左端限制了黄闪连接臂980向遮光的右方运动，使黄闪挡光板910完全打开。此时，实现了黄闪关闭功能。

如图10所示，当黄色闪光需再次开启时，舵机950顺时针旋转180°，凸轮970右端带动黄闪连接臂980将黄闪连接杆920顶至转盘540的黄闪凹槽543所在轨迹范围内；同时，凸轮970的上端与黄闪连接臂980脱离，由于弹簧930对黄闪连接杆920具有向下的弹力，使黄闪连接杆920上的凹槽连接头923与转盘540再次接触，凹槽连接头923上具有圆形倒角，当转盘540上的黄闪凹槽543旋转至与黄闪连接杆920的所在位置一致时，凹槽连接头再次进入凹槽内，使黄闪连接杆920再次随转盘540的旋转而同步运动，带动黄闪遮光板900在黄色光束区域进行往复的遮挡运动，实现闪光功能。此时，黄闪遮光板900恢复到图8所示的工作状态，闪光再次开启。

除非有所知名为相反之意，本说明书及所附权利要求中的数值参数是近似值，能够根据通过本发明的内容所得的所需特性改变。具体而言，所有使用于说明书及权利要求中表示组成的含量、反应条件等等的数字，应理解为在所有情况中是受到“约”的用语所修饰。一般情况下，其表达的含义是指包含由特定数量在一些实施例中±10％的变化、在一些实施例中±5％的变化、在一些实施例中±1％的变化、在一些实施例中±0.5％的变化。

再者，“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。

说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而己，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。