专利名称：光电仪器姿态的稳定装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及光电仪器，是一种用于具有晃动的不同运动载体上成对使用 的光电仪器姿态的稳定装置。
背景技术：
光电仪器现在已经广泛应用，如激光测距、激光通信、激光雷达、激光 测速、激光演示等等。对于固定基座上的光电仪器，使用方便，性能良好。 但是实际应用中往往还需要在运动载体上使用。比如车载、船载等等。由于 这些载体的晃动、摇摆和振荡，人工使用光电仪器就很困难，难以满足精密、 实时测量和通信的要求。为此人们开发了各种自动跟踪瞄准机构。
目前常用的技术，是采用光电成像的方法监测目标或信标的方位，在本 机采用万向结机构实现方位和俯仰两个角度的调整。这些装置一般都以航空、 航天器上的应用为目标，系统十分复杂、精密，也很昂贵。随着光电仪器的 普及，民用光电仪器的发展，开发一种既能满足工业、民用实际需求，又尽 可能价格低廉、使用方便的光电仪器配套跟踪装置，是十分必要和迫切的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是要为具有晃动的不同的运动载体上成对使用 的光电仪器提供一种光电仪器姿态的稳定装置，该装置应具有结构简单、使 用方便、操作简便和成本低廉的特点。
为此要对常用的船载、车载光电仪器的使用的基本特点进行分析。 一般 光电仪器都成对使用，分离一定距离的两条船或两辆车上各安装一台；或者 本车本船上安装一台，对方安装合作目标或信标装置。图1作为一个例子， 显示了在波浪下本机船体俯仰晃动和目标上下起伏的不同影响。图中11和12 为两个互相需要光束互连的船只。13为水平面；14为波浪；15为两船远距离 连接的直线。16为船只11在海浪作用下俯仰起伏的方向。17为11所发射的 激光束。这样一种系统的特点是，对方距离很远，对方车、船的上下左右有起伏晃动时，从本机观察，目标发生的角度偏移并不大。比如目标起伏10米， 对于1公里远的光电仪器来说，角度偏移只有10毫弧度，即0.6度。如图1 所示的角度-。但是承载光电仪器的本机的晃动，很容易有大角度的偏移。如 图l所示的角度a。假设船长100米，同样的起伏幅度，可能造成的俯仰角度 可达6度。这就很容易造成激光束脱耙。因此，克服本机载体晃动的影响，是 实现目标对准的关键。这是特点之一。
引起船体晃动的因素，主要是波浪；引起车子摆动的原因，主要是道路 的起伏。车子和船的运动，主要是前进。车子和船体形状，大多呈狭长形。 载体转弯或水平面上的偏转造成的方位角偏移，其幅度和速度相对于俯仰来 说一般是比较小的。另外一种影响是左右摆动，这种摆动相对于本机与目标 之间的连线而言，是一个转动。它所引起的角度偏移，与目标的上下起伏相 当，也比较小。因此，本机车船的上下俯仰起伏是主要因素。这是特点之二。
根据以上的系统特点分析，本发明提出一个基于重力原理的光电仪器姿 态稳定装置。
本发明的技术解决方案如下
一种用于具有晃动的运动载体上成对使用的光电仪器姿态的稳定装置， 其特征在于其构成是所述的光电仪器通过旋转轴承和支架固定在所述的运 动载体上，所述的光电仪器通过连杆与重锥刚性连接。
所述的光电仪器与所述的连杆之间或所述的光电仪器本身具有调节俯仰 角度的机构。
所述的光电仪器与与所述的支架之间或所述的光电仪器本身具有调节水 平方位的机构。
本发明的技术效果
当运动载体由于波浪或地形起伏发生俯仰变化时，由于重锥的重力作用， 可维持仪器稳定在水平方向上，保持光路的基本方向。
本发明原理明了，具有结构简单，使用方便，无需操作，成本低廉的特点。
图1是运动载体激光和光电仪器光路特点示意图；图2是本发明的姿态稳定装置基本结构示意图； 图3是本发明姿态稳定装置实施例一的示意图； 图4是本发明姿态稳定装置中支承架实施例； 图5是本发明姿态稳定装置实施例二的示意图。
具体实施例方式
先请参阅图2，图2是本发明的姿态稳定装置基本结构示意图。由图可见， 本发明光电仪器姿态的稳定装置，构成是所述的光电仪器1通过旋转轴承6 和支架5固定在所述的运动载体4上，所述的光电仪器1通过连杆3与重锥2 刚性连接。当运动载体4由于波浪或地形起伏发生俯仰变化时，由于重锥2 的重力作用，可维持所述的光电仪器1稳定在水平方向上，保持光路的基本 方向。
本发明的实施例1如图3所示。图中61为一个带有俯仰调整机构的支承 架，其作用是在运动载体4稳定的条件下，根据激光光电仪器1的对准要求， 通过手动或自动机构，调整并固定仪器的俯仰角度。同时，支承架61又具有 连接旋转轴承6的结构，当运动载体4发生俯仰起伏变化时，通过重锥2的 作用将所述的光电仪器1的出光方向或接收光路稳定在预先调整好的方向上。
图中62为一个在水平圆周上可以调整转动并固定的方位支承架，其作用 是根据激光光电仪器的对准要求，通过手动或自动机构，调整并固定仪器的 方位角度。
图4为支承架61的示意图。图中1为激光光电仪器。6为旋转轴承。611 为水平旋转轴，它与重锥2和连杆3刚性连接。612为微调螺丝；它可以手动 也可以电动旋转。613为螺母，螺母613固定在所述的激光光电仪器1上。转 动微调螺丝612，使其顶紧连杆3，可以改变和调整连杆3与光电仪器1之间 的角度，以实现载体稳定条件下收发两台光电仪器之间的对准连机。当远距 离两台光电仪器之间不是处于同一水平面上时，仪器光路不再与重力垂直， 需要在手动或自动调整微调螺丝612的基础上作姿态稳定。
本发明实施例二的结构如图5所示。图中21为一个具有较大长度的重锥， 它具有大的水平转动惯量。63为一个俯仰调整、固定和方位调整固定两种功 能兼具的支撑架。当运动载体4发生俯仰起伏时，重锥2的重力作用使光电仪器l维持俯仰方向稳定。当运动载体4发生方位旋转时，重锥2的大转动 惯量使光电仪器1维持水平方位的方向稳定。
本发明的光电仪器姿态稳定装置，可以与仪器原有的自动扫描捕获、瞄 准、跟踪机构(APT技术)配合使用，改善原有瞄准跟踪机构的性能。
权利要求
1、一种用于具有晃动的运动载体上的光电仪器姿态的稳定装置，其特征在于其构成是所述的光电仪器(1)通过旋转轴承(6)和支架(5)固定在所述的运动载体(4)上，所述的光电仪器(1)通过连杆(3)与重锥(2)刚性连接。
2、 根据权利要求1所述的光电仪器姿态的稳定装置，其特征在于所述的 光电仪器(1)与所述的连杆(3)之间或所述的光电仪器(1)本身具有调节 俯仰角度的机构。
3、 根据权利要求1或2所述的光电仪器姿态的稳定装置，其特征在于所 述的光电仪器(1)与与所述的支架(5)之间或所述的光电仪器(1)本身具 有调节水平方位的机构。
全文摘要
一种用于具有晃动的运动载体上成对使用的光电仪器姿态的稳定装置，其特征在于其构成是所述的光电仪器通过旋转轴承和支架固定在所述的运动载体上，所述的光电仪器通过连杆与重锥刚性连接。本发明具有结构简单，使用方便，无需操作，成本低廉的特点。
文档编号G12B5/00GK101546609SQ20091005085
公开日2009年9月30日 申请日期2009年5月8日 优先权日2009年5月8日
发明者青 叶, 方祖捷, 董作人 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所