一种基于旋转载体的三轴光电跟瞄机构的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种基于旋转载体的三轴光电跟瞄机构，包括支架、旋转轴、底座、外框架、内框架、光学组件、旋转驱动系统、外框驱动系统、内框驱动系统。光学组件置于内框架内且与内框架固定连接；内框架置于外框架内且与外框架转动连接，外框架置于底座上，底座固定于旋转轴上，旋转轴与支架转动连接。内框驱动系统驱动内框架转动，外框驱动系统驱动外框架转动，旋转驱动系统驱动旋转轴转动。内框架的转动轴、外框架的转动轴和旋转轴的转动轴两两垂直设置，旋转轴的转动轴与旋转载体的自旋轴线同轴。光学组件的作用在于对图像进行实时采集、处理和传输。本发明在消除旋转载体自旋带来的干扰同时，能自动旋转实现对目标的搜索、探测和跟踪。
【专利说明】
一种基于旋转载体的三轴光电跟睡机构
技术领域
[0001]本发明涉及航空航天类产品制导技术领域，尤其涉及一种基于旋转载体的三轴光电跟瞄机构。
【背景技术】
[0002]光电跟目苗系统是一个由光电探测、信号处理、控制系统、光学系统及光电跟目苗机构几个部分组成的复杂系统。光电跟瞄机构用于实现对目标的搜索、探测和跟踪。随着科学技术的迅速发展，光电跟瞄系统无论是在军事领域还是在工业和科学研究领域都有了更加广泛的应用。
[0003]但是目前的光电跟瞄机构均为两轴光电跟瞄机构，安装在旋转载体上，光电跟瞄机构会随着旋转载体一起转动，无法实现对目标的搜索、探测和跟踪。
[0004]因此，需要一种基于旋转载体的三轴光电跟瞄机构，能够消除旋转载体自旋带来的干扰，即光电跟瞄机构不会随着旋转载体一起转动，并能自动旋转实现对目标的搜索、探测和跟踪。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种基于旋转载体的三轴光电跟瞄机构，在消除旋转载体自旋带来的干扰同时，能自动旋转实现对目标的搜索、探测和跟踪。
[0006]为了实现以上目的，本发明是通过以下技术方案实现的:
一种基于旋转载体的三轴光电跟瞄机构，其特点是，包括:
支架；
旋转轴，其与支架转动连接；
底座，其固定于旋转轴上；
外框架，其与底座转动连接；
内框架，其置于外框架内且与外框架转动连接；
光学组件，其固定于内框架上；
驱动旋转轴转动的旋转驱动系统；
驱动外框架转动的外框驱动系统，用于限制外框架的运动轨迹驱动内框架转动的内框驱动系统，用于限制内框架的运动轨迹；
所述旋转轴的转动轴、外框架的转动轴、内框架的转动轴两两垂直设置，旋转轴的转动轴与旋转载体的自旋轴线同轴。
[0007 ]所述的旋转驱动系统包括设置于支架上的旋转电机和旋转码盘；
所述的旋转电机设有旋转电机转子，所述的旋转码盘设有旋转码盘转子；
所述旋转轴通过轴承与支架连接，且旋转电机转子和旋转码盘转子与旋转轴固定连接。
[0008]所述的旋转轴在支架上的转动角没有限制，所述转动角范围为[0°，360° ]。
[0009]所述的旋转电机为分体式直流力矩电机;所述旋转码盘为分体式旋转码盘。
[0010]所述的外框驱动系统包括分别设置于底座两侧上的外框电机和外框码盘；
所述的外框电机包括:外框电机轴和套置在外框电机轴上的外框电机转子；
所述的外框码盘包括:外框码盘轴和套置在外框码盘轴上的外框码盘转子；
所述外框电机轴和外框码盘轴分别与底座连接，且通过轴承与外框架连接；
所述的外框电机转子和外框码盘转子与外框架连接。
[0011]所述的外框电机内部设有限位，限制以外框电机轴和外框码盘轴为旋转轴的转动角度，所述转动角度限制范围为[-40°，+40°];
所述的外框电机为分体式有限转角力矩电机;所述的外框码盘为分体式框架码盘。
[0012]所述的内框驱动系统包括分别设置于外框架两侧上的内框电机和内框码盘；
所述的内框电机包括:内框电机轴和套置在内框电机轴上的内框电机转子；
所述的内框码盘包括:内框码盘轴和套置在内框码盘轴上的内框码盘转子；
所述内框电机轴和内框码盘轴分别与外框架连接，且通过轴承与内框架连接；
所述内框电机转子和内框码盘转子与内框架连接。
[0013]所述内框电机内部有限位，限制以内框电机轴和内框码盘轴为旋转轴的转动角度，转动角度限制范围为[-40° ,+40°] ο
[0014]所述的内框电机为分体式有限转角力矩电机；
所述的内框码盘为分体式框架码盘。
[0015]所述光学组件顶部设置第一配重块；
所述内框电机轴外围和内框码盘轴外围设置第二配重块；
所述旋转轴底部外围设置第三配重块。
[0016]本发明与现有技术相比，具有以下优点:
1.可以消除旋转载体自旋带来的干扰；
2.搜索视场大，内框架和外框架最大转角可达到±40° ;
3.搜索视场可调，内框架和外框架转角可调范围为[±0°，±40°];
4.具有复杂环境下自主搜索、探测、识别、捕获和跟踪目标的能力；
5.探测距离远，具有远距离弱小目标识别的能力。
【附图说明】
[0017]图1为本发明一种基于旋转载体的三轴光电跟瞄机构的整体结构主视图；
图2为本发明一种基于旋转载体的三轴光电跟瞄机构的右视图；
图3为本发明旋转驱动系统结构示意图；
图4为本发明分体式有限转角力矩电机结构示意图。
[0018]图5为本发明分体式框架码盘结构示意图。
[0019]图6为本发明分体式直流力矩电机结构示意图。
[0020]图7为本发明分体式旋转码盘结构示意图。
[0021 ]图8为本发明光学组件结构示意图。
【具体实施方式】
[0022]以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。
[0023]结合图1和图2，基于旋转载体的三轴光电跟瞄机构，由光学组件6、框架系统和旋转驱动系统组成，其包括支架1、旋转轴2、底座3、外框架7、内框架11、外框驱动系统、内框驱动系统。支架I周边均布五个螺纹孔，用于与旋转载体连接;光学组件6置于内框架11内且与内框架11固定连接；内框架11置于外框架7内且与外框架7转动连接，外框架7置于底座3上，底座3固定于旋转轴2上，旋转轴2与支架I转动连接。内框驱动系统驱动内框架11转动，外框驱动系统驱动外框架7转动，旋转驱动系统驱动旋转轴2转动。所述内框架的转动轴、外框架的转动轴和旋转轴的转动轴两两垂直设置，旋转轴的转动轴与旋转载体的自旋轴线同轴。所述光学组件6的作用在于对图像进行实时采集、处理和传输。所述基于旋转载体的三轴光电跟瞄机构用于对目标的搜索、探测和跟踪。
[0024]上述内框驱动系统和外框驱动系统构成框架系统，使得光学组件6可以在一定范围内转动，实现一定范围的观察。
[0025]上述旋转驱动系统可以带动光学组件6和框架系统转动，消除旋转载体自旋带来的干扰。
[0026]结合图1、图2、图4、图5，所述外框驱动系统包括分别设置于底座3两侧上的外框电机5和外框码盘8;所述外框电机轴4和外框码盘轴9分别与底座3连接，外框电机轴4和外框码盘轴9分别通过两个轴承10与外框架7连接。
[0027]外框电机5包括:外框电机轴4和套置在外框电机轴4上的外框电机转子5-1；外框码盘8包括:外框码盘轴9和套置在外框码盘轴9上的外框码盘转子8-1;所述的外框电机转子5-1和外框码盘转子8-1与外框架7连接。
[0028]具体地，外框电机5为分体式有限转角力矩电机，分体式有限转角力矩电机包括定子23和转子24，定子23与外框电机轴4固定连接，转子24通过螺钉与外框架7连接并传递扭矩。外框电机5内部有限位，限制以外框电机轴4和外框码盘轴9为旋转轴的转动角度，转动角度限制范围为±40°。
[0029]外框码盘8为分体式框架码盘，分体式框架码盘包括定子26和转子25，定子26与外框码盘轴9固定连接，转子25通过螺钉与外框架7连接。
[0030]结合图1、图2、图4、图5，所述内框驱动系统包括分别设置于外框架7两侧上的内框电机12和内框码盘16 ；所述内框电机轴13和内框码盘轴17分别与外框架7连接，内框电机轴13和内框码盘轴17分别通过两个轴承10与内框架11连接。
[0031 ]内框电机12包括:内框电机轴13和套置在内框电机轴13上的内框电机转子12-1 ；内框码盘16包括:内框码盘轴17和套置在内框码盘轴17上的内框码盘转子16-1 ；内框电机转子12-1和内框码盘转子16-1与内框架11连接。
[0032]具体地，内框电机12为分体式有限转角力矩电机，分体式有限转角力矩电机包括定子23和转子24，定子23与内框电机轴13固定连接，转子24通过螺钉与内框架11连接并传递扭矩。内框电机12内部有限位，限制以内框电机轴13和内框码盘轴17为旋转轴的转动角度，转动角度限制范围为±40°。
[0033]内框码盘16为分体式框架码盘，分体式框架码盘包括定子26和转子25，定子26与内框码盘轴17固定连接，转子25通过螺钉与内框架11连接。
[0034]结合图3、图6、图7，所述旋转驱动系统包括分别设置于支架I上的旋转电机18和旋转码盘20;所述旋转轴2通过两个轴承19与支架I连接，旋转轴2在支架I上的转动角度没有限制。旋转电机18设有旋转电机转子18-1，旋转码盘20设有旋转码盘转子20-1;旋转轴2通过轴承19与支架I连接，且旋转电机转子18-1和旋转码盘转子20-1与旋转轴2固定连接。
[0035]具体地，旋转电机18为分体式直流力矩电机，包括定子28和转子27，定子28通过螺钉与支架I连接，转子27通过键22与旋转轴2连接，并传递扭矩。旋转码盘20为分体式旋转码盘，分体式旋转码盘由定子30和转子29组成，定子30与支架I固定连接，转子29与旋转轴固定连接。
[0036]结合图2、图8，所述光学组件包括红外镜头6-1，红外镜头6-1通过螺钉连接到上盖6-2，上盖6-2用螺钉固定在外壳6-3上，探测器6-5用螺钉固定在外壳6-3上，电路板6-6通过接插件6-4相互连接后均匀分布在探测器6-5四周，电路板6-6之间通过螺柱6-7依次连接后与外壳6-3连接。外壳6-3通过螺钉与内框11固定连接。
[0037]结合图2、图3，所述光学组件6顶部设置第一配重块15。所述内框电机轴13外围和内框码盘轴17外围设置第二配重块14。所述旋转轴2底部外围设置第三配重块21。
[0038]根据上述实施例，本发明达到的性能参数如下:
工作温度_40°C至+65°C;
光电跟目苗机构的最大外径120mm，高度不超过150mm，重量小于2000g;
光学组件绕内框电机轴轴线、外框电机轴轴线的转动范围均可达到±40°;
在30g的加速度环境中，整机内框电机、外框电机及旋转电机承受的不平衡力矩小于相应电机额定输出力矩的5%。
[0039]在承受冲击加速度70g、冲击时间为(6?8)s的条件下，整机内框电机、外框电机及旋转电机承受的不平衡力矩小于相应电机额定输出力矩的15%。
[0040]综上所述，本发明一种基于旋转载体的三轴光电跟瞄机构，在消除旋转载体自旋带来的干扰同时，能自动旋转实现对目标的搜索、探测和跟踪。
[0041]尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
【主权项】
1.一种基于旋转载体的三轴光电跟瞄机构，其特征在于，包括: 支架； 旋转轴，其与支架转动连接； 底座，其固定于旋转轴上； 外框架，其与底座转动连接； 内框架，其置于外框架内且与外框架转动连接； 光学组件，其固定于内框架上； 驱动旋转轴转动的旋转驱动系统； 驱动外框架转动的外框驱动系统，用于限制外框架的运动轨迹 驱动内框架转动的内框驱动系统，用于限制内框架的运动轨迹； 所述旋转轴的转动轴、外框架的转动轴、内框架的转动轴两两垂直设置，旋转轴的转动轴与旋转载体的自旋轴线同轴。2.如权利要求1所述的基于旋转载体的三轴光电跟瞄机构，其特征在于，所述的旋转驱动系统包括设置于支架上的旋转电机和旋转码盘； 所述的旋转电机设有旋转电机转子，所述的旋转码盘设有旋转码盘转子； 所述旋转轴通过轴承与支架连接，且旋转电机转子和旋转码盘转子与旋转轴固定连接。3.如权利要求2所述的基于旋转载体的三轴光电跟瞄机构，其特征在于，所述的旋转轴在支架上的转动角没有限制，所述转动角范围为[0°，360°]。4.如权利要求2所述的基于旋转载体的三轴光电跟瞄机构，其特征在于，所述的旋转电机为分体式直流力矩电机;所述旋转码盘为分体式旋转码盘。5.如权利要求1所述的基于旋转载体的三轴光电跟瞄机构，其特征在于，所述的外框驱动系统包括分别设置于底座两侧上的外框电机和外框码盘； 所述的外框电机包括:外框电机轴和套置在外框电机轴上的外框电机转子； 所述的外框码盘包括:外框码盘轴和套置在外框码盘轴上的外框码盘转子； 所述外框电机轴和外框码盘轴分别与底座连接，且通过轴承与外框架连接； 所述的外框电机转子和外框码盘转子与外框架连接。6.如权利要求5所述的基于旋转载体的三轴光电跟瞄机构，其特征在于，所述的外框电机内部设有限位，限制以外框电机轴和外框码盘轴为旋转轴的转动角度，所述转动角度限制范围为[-40。，+40。]; 所述的外框电机为分体式有限转角力矩电机;所述的外框码盘为分体式框架码盘。7.如权利要求1所述的基于旋转载体的三轴光电跟瞄机构，其特征在于，所述的内框驱动系统包括分别设置于外框架两侧上的内框电机和内框码盘； 所述的内框电机包括:内框电机轴和套置在内框电机轴上的内框电机转子； 所述的内框码盘包括:内框码盘轴和套置在内框码盘轴上的内框码盘转子； 所述内框电机轴和内框码盘轴分别与外框架连接，且通过轴承与内框架连接； 所述内框电机转子和内框码盘转子与内框架连接。8.如权利要求7所述的基于旋转载体的三轴光电跟瞄机构，其特征在于，所述内框电机内部有限位，限制以内框电机轴和内框码盘轴为旋转轴的转动角度，转动角度限制范围为[-40°，+40°]。9.如权利要求7所述的基于旋转载体的三轴光电跟瞄机构，其特征在于，所述的内框电机为分体式有限转角力矩电机； 所述的内框码盘为分体式框架码盘。10.如权利要求1所述的基于旋转载体的三轴光电跟瞄机构，其特征在于，所述光学组件顶部设置第一配重块； 所述内框电机轴外围和内框码盘轴外围设置第二配重块； 所述旋转轴底部外围设置第三配重块。
【文档编号】G05D3/12GK106092088SQ201610429930
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月16日
【发明人】张建坤, 于锦江, 吴建东, 仇荣生, 胡百振, 崔大朋
【申请人】上海航天控制技术研究所