一种无人侦察车用多功能观瞄装置及系统的制作方法

1.本实用新型属于光电探测技术领域，具体地涉及一种无人侦察车用多功能观瞄装置及系统。


背景技术：

2.无人车具有较好的隐蔽性、快速的机动能力以及较强的战场适应能力，而无人车用观瞄装置作为无人车的重要组成部件，直接关系到后方操作者对外界环境观瞄的准确性，而传统的观瞄装置功能单一，不能较好的提高无人车在复杂环境态势下的整体驾驶性能，故需一种具备红外成像、可见光成像、视轴稳定、电控桅杆升降、激光测距、录音等多种功能的新型无人车用多功能观瞄装置。


技术实现要素：

3.本实用新型提供了一种无人侦察车用多功能观瞄装置及系统，目的在于提供一种在恶劣环境下能够对目标区域进行侦察的设备。
4.为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
5.一种无人侦察车用多功能观瞄装置，包括可见光探测单元、红外探测单元、激光测距单元、控制单元、光电气密壳体、支撑杆、配重、安装支架、双轴角速率传感器、俯仰控制单元、方位控制单元和系统光具座；所述的可见光探测单元、红外探测单元、激光测距单元和双轴角速率传感器固定连接在系统光具座上，系统光具座通过安装支架连接在光电气密壳体内，安装支架后部连接有配重，光电气密壳体的下部通过方位控制单元可转动的连接在支撑杆上；俯仰控制单元和控制单元分别设置在光电气密壳体的左右两侧；控制单元上设置有用于与无人平台之间连接的光电混装电缆；所述的控制单元分别与可见光探测单元、红外探测单元、激光测距单元、双轴角速率传感器、俯仰控制单元和方位控制单元电信号连接。
6.还包括录音单元；所述的录音单元通过系统光具座连接在光电气密壳体内，且位于可见光探测单元的下方，与控制单元电信号连接；所述的录音单元采用的是拾音器。
7.所述光电气密壳体的前表面设置有光学保护窗口。
8.所述的俯仰控制单元包括俯仰轴承、电机、电机座、俯仰向轴承压圈、电机轴和双轴限位机构；所述的电机连接在电机座内；电机轴采用钛合金制成，其通过俯仰轴承连接在电机的中心位置，俯仰轴承通过俯仰向轴承压圈压紧；电机轴的一端与光电气密壳体固定连接，电机轴的另一端与电机的外侧端面平齐；所述的双轴限位机构设置在电机的外端面上并与电机座连接。
9.所述的双轴限位机构包括导向螺钉、电限位臂、限位盖和光电开关；所述的限位盖设置在电机的外端面上并与电机座连接；所述的导向螺钉的一端垂直的连接在电机轴的外端面上，导向螺钉的另一端可滑动的连接在限位盖上；所述的光电开关设置在限位盖外表面的预设位置上，光电开关与控制单元电信号连接。
10.所述的可见光探测单元采用的是可见光摄像机；所述的激光测距单元采用的是激光测距机；所述的红外探测单元采用的是红外热像仪；所述的系统光具座采用硬铝制成；所述光电气密壳体采用镁合金制成。
11.所述的激光测距单元采用的是激光测距机，激光测距机的测距范围为20m～5000m，测距精度为
±
2m。
12.所述的支撑杆采用的是可电动升降的桅杆。
13.所述可升降的桅杆重量小于20kg，桅杆本体长度为550-650mm，最大升起高度为600mm。
14.所述的方位控制单元包括支撑架、方位电机、方位轴编、方位轴承、下盖板、方位汇流环、中心支架、方位向轴承压圈、方位向轴承压板、内调整垫、外调整垫、内支撑筒和外支撑筒；所述方位电机连接在支撑架的顶端；所述下盖板连接在支撑架的底端；所述中心支架垂直连接在支撑架的中心位置，中心支架的顶部延伸至支撑架外并方位电机顶部卡接，中心支架的底部套接有方位轴编，在方位轴编和支撑架之间连接有方位向轴承压板，使支撑架、中心支架、方位轴编、方位向轴承压板之间形成环空，在环空内设置有内支撑筒和外支撑筒，内支撑筒和外支撑筒从内至外依次设置；内支撑筒和外支撑筒的上下端分别连接有方位轴承，内支撑筒下部与方位轴承之间设置有内调整垫，外支撑筒下部与方位轴承之间设置有外调整垫；所述方位汇流环连接在中心支架内；方位轴承、方位向轴承压板与中心支架之间设置有方位向轴承压圈；所述中心支架的顶部与安装支架连接；所述方位轴编与控制单元电信号连接。
15.一种无人侦察车用多功能观瞄系统，至少包括无人侦察车用多功能观瞄装置，还还包括操控站，操控站内设置上位机，所述的上位机与控制单元电信号连接，以实现多种功能的侦察动作。
16.有益效果：
17.(1)本实用新型具备视线稳定功能。本实用新型能够隔离无人平台运动过程中对无人侦察车用多功能观瞄装置所产生的振动或外界环境干扰稳定成像，同时可按操控站中的上位机指令完成搜索和视轴锁定，可实时更新侦察目标的俯仰、方位角度信息，向车载火力控制单元提供火力引导，操控站可在任意工作角度向设备发送指令将方位角清零。
18.(2)本实用新型与无人平台之间的连接选择了光电混装缆，使用一根线缆同时传输视频信号和控制信号，显著提升了整个系统的可靠性。
19.(3)本实用新型配有电动升降桅杆，在需要高速行驶的条件下将桅杆降下，降低整个系统的重心，增强运动过程中系统的稳定性，在一些特殊环境例如处于地势较低的位置时，只需将桅杆升起便能提高侦察范围，避免被障碍物阻挡，同时也提升了设备的隐蔽性，提升整个无人平台的战略意义。
20.(4)本实用新型在俯仰和方位的运动结构设计上，均采用电机直驱的方式。该结构的特点是设计简单，可将电机和电机轴同轴摆放，有效的缩小了体积，提高了空间利用率。
21.(5)本实用新型的系统光具座选用普通硬铝，在保证较高的强度下拥有较轻的重量。光电气密壳体选用镁合金进行加工，该材料比重与塑料相近，但刚度和强度却不亚于硬铝，而且具有较强的抗震、防电磁特性，也具有良好的铸造特性和尺寸稳定性。表面精饰采用整体导电氧化处理，外表面喷涂油漆以提高美观度和耐腐蚀性。
22.(6)本实用新型的方位和俯仰运动转轴选用了强度较高、低温性能较好的钛合金材料，由于俯仰方位转动范围较小，没有设计电气滑环，所以为了保证设备运行安全，结构上设计了机械限位装置，避免伺服控制失控转动角度过大而带来的不可控的设备损坏。
23.(7)本实用新型将所有电气部分集成于支撑杆上方，简化整个系统的构件组成，实现了设计时提出的小型化、高集成的要求。
24.上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚的了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例进行详细说明。
附图说明
25.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1是本实用新型结构示意图；
27.图2是本实用新型俯仰向运动单元结构正视图；
28.图3是图2的a-a剖视图；
29.图4是本实用新型方位控制单元结构剖视图。
30.图中：1-可见光摄像机；2-拾音器；3-红外热像仪；4-激光测距机；5-俯仰控制单元；6-方位控制单元；7-可升降桅杆；8-导向螺钉；9-电限位臂；10-俯仰轴承；11-电机；12-限位盖；13-俯仰向轴承压圈；14-电机座；15-电机轴；16-支撑架；17-方位电机；18-方位轴编；19-方位轴承；20-下盖板；21-方位汇流环；22-中心支架；23-方位向轴承压圈；24-方位向轴承压板；25-内调整垫；26-外调整垫；27-内支撑筒；28-外支撑筒。
31.上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚的了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下通过本实用新型的较佳实施例进行详细说明。
具体实施方式
32.下面将结合实施例，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
33.实施例一：
34.参照图1-图4所示的一种无人侦察车用多功能观瞄装置，包括可见光探测单元、红外探测单元、激光测距单元、控制单元、光电气密壳体、支撑杆、配重、安装支架、双轴角速率传感器、俯仰控制单元5、方位控制单元6和系统光具座；所述的可见光探测单元、红外探测单元、激光测距单元和双轴角速率传感器固定连接在系统光具座上，系统光具座通过安装支架连接在光电气密壳体内，安装支架后部连接有配重，光电气密壳体的下部通过方位控制单元6可转动的连接在支撑杆上；光电气密壳体的前表面设置有光学保护窗口；俯仰控制
单元5和控制单元分别设置在光电气密壳体的左右两侧；控制单元上设置有用于与无人平台之间连接的光电混装电缆；所述的控制单元分别与可见光探测单元、红外探测单元、激光测距单元、双轴角速率传感器、俯仰控制单元5和方位控制单元6电信号连接。
35.在实际使用时，无人侦察车用多功能观瞄装置通过外设的操控站内设置的上位机获取数据，并对无人侦察车用多功能观瞄装置进行控制。
36.无人侦察车用多功能观瞄装置中的可见光探测单元、红外探测单元和激光测距单元，将获取的相关视频及测距数据通过控制单元进行处理，并将处理后的结果发送给外设的操控站内的上位机；双轴角速率传感器将获取的角速度信息通过控制单元进行信息结算处理；上位机将获取的数据进行分析后，发出控制指令给控制单元对俯仰控制单元5及方位控制单元6进行俯仰角度及方位的调整，从而获取稳定的侦察图像，为后续制定相关的战略决策提供了有力支持。
37.本实施例中的双轴角速率传感器配合工业级机器人关节专用21位光电编码器，能够实时解算出设备运动过程中产生的速率偏差从而进行补偿，达到视轴稳定的效果，并将其精度控制在1mrad以内。
38.本实施例中的安装支架为可拆卸的支架。
39.本实用新型的技术方案，将所有电气部分集成于支撑杆的上方，简化整个系统的构件组成，实现了设计时提出的小型化、高集成的要求。
40.在实际使用时，光电气密壳体的前表面设置有对观瞄装置具有保护作用的光学保护窗口。
41.实施例二：
42.参照图1所示的一种无人侦察车用多功能观瞄装置，在实施例一的基础上，还包括录音单元；所述的录音单元通过系统光具座连接在光电气密壳体内，且位于可见光探测单元的下方，与控制单元电信号连接；所述的录音单元采用的是拾音器2。
43.在实际使用时，录音单元的设置，能够实时采集外界环境的音频信息，使得通过上位机能够实时的监测到设备侦察得到的音画界面，为后续制定相关的战略决策提供了进一步的支持。
44.实施例三：
45.参照图1和图3所示的一种无人侦察车用多功能观瞄装置，在实施例一的基础上，所述的俯仰控制单元5包括俯仰轴承10、电机11、电机座14、俯仰向轴承压圈13、电机轴15和双轴限位机构；所述的电机11连接在电机座14内；电机轴15采用钛合金制成，其通过俯仰轴承10连接在电机11的中心位置，俯仰轴承10通过俯仰向轴承压圈13压紧；电机轴15的一端与光电气密壳体固定连接，电机轴15的另一端与电机11的外侧端面平齐；所述的双轴限位机构设置在电机11的外端面上并与电机座14连接。
46.在实际使用时，电机11启动后，驱动电机轴15转动，带动光电气密壳体及内部的所有设备转动，实现观瞄装置的俯仰角度的调整，通过双轴限位机构进行转动角度的限定，以便获取满需要的稳定的环境画面。
47.电机轴15采用钛合金制成，使其具有较高的强度和较好的耐低温性能。
48.实施例四：
49.参照图1-图3所示的一种无人侦察车用多功能观瞄装置，在实施例三的基础上，所
述的双轴限位机构包括导向螺钉8、电限位臂9、限位盖12和光电开关；所述的限位盖12设置在电机11的外端面上并与电机座14连接；所述的导向螺钉8的一端垂直的连接在电机轴15的外端面上，导向螺钉8的另一端可滑动的连接在限位盖12上；所述的光电开关设置在限位盖12外表面的预设位置上，光电开关与控制单元电信号连接。
50.在实际使用时，由导向螺钉8和电限位臂9两个部件配合工作实现限定的功能。导向螺钉8可以以机械结构的方式，通过在限位盖12上设计的固有走向路径，实现对观瞄装置俯仰机构的机械限位。电限位臂9一端固定于电机轴15上，另一端可随电机轴15的转动对光电开关进行遮挡，实现对俯仰角度的限位。电机11安装于电机座14内部，电机轴15位于俯仰装置中心位置，通过俯仰轴承10、电机轴15和电机11的配合实现观瞄装置俯仰的传动动作。
51.本实施例中的限位盖12的中心位置开有一个圆形通孔，电机轴15的另一端端面在圆形通孔内裸露，电限位臂9的一端在圆形通孔的位置与电机轴15固定连接，电限位臂9的另一端随着电机轴15的转动在限位盖12的外表面上转动，当其到达限位盖12上预设的光电开关并对其遮挡时，光电开关将电信号送到控制单元，并由控制单元对俯仰控制单元5实施控制，使无人侦察车用多功能观瞄装置始终处于预设的稳定状态。
52.实施例五：
53.参照图1所示的一种无人侦察车用多功能观瞄装置，在实施例一的基础上，所述的可见光探测单元采用的是可见光摄像机1；所述的激光测距单元采用的是激光测距机4；所述的红外探测单元采用的是红外热像仪3；所述的系统光具座采用硬铝制成；所述光电气密壳体采用镁合金制成。
54.在实际使用时，可见光探测单元采用可见光摄像机1、激光测距单元采用激光测距机4、红外探测单元采用红外热像仪3，不仅能够方便的实现其各自功能，而且能够方便本技术方案实现小型化。
55.系统光具座采用硬铝制成，在保证较高的强度下拥有较轻的重量。
56.光电气密壳体采用镁合金制成的技术方案，镁合金的比重与塑料相近，但刚度和强度却不亚于硬铝，而且具有较强的抗震、防电磁特性，也具有良好的铸造特性和尺寸稳定性。表面精饰采用整体导电氧化处理，外表面喷涂油漆，提高了美观度和耐腐蚀性。
57.实施例六：
58.参照图1所示的一种无人侦察车用多功能观瞄装置，在实施例五的基础上，所述的激光测距单元采用的是激光测距机4，激光测距机4的测距范围为20m～5000m，测距精度为
±
2m。
59.在实际使用时，激光测距机4测距范围为20m～5000m，测距精度为
±
2m，能够全天候的实现远距离测距，同时将测出的距离信息实时叠加在摄像机获取的图像上，并发送给上位机，完成测距任务。
60.实施例七：
61.参照图1所示的一种无人侦察车用多功能观瞄装置，在实施例一的基础上，所述的支撑杆采用的是可电动升降的桅杆。
62.在实际使用时，支撑杆采用可电动升降的桅杆，在需要高速行驶的条件下将桅杆降下，降低整个系统的重心，增强运动过程中系统的稳定性，在一些特殊环境例如处于地势较低的位置时，只需将桅杆升起便能提高侦察范围，避免被障碍物阻挡，同时也提升了设备
的隐蔽性，提升整个无人平台的战略意义。
63.实施例八：
64.参照图1所示的一种无人侦察车用多功能观瞄装置，在实施例七的基础上，所述可升降的桅杆重量小于20kg，桅杆本体长度为550-650mm，最大升起高度为600mm。
65.在实际使用时，可升降的桅杆采用重量小于20kg，桅杆本体长度为550-650mm，最大升起高度为600mm的技术方案，保证了桅杆在完全升起时的同时能够有效扩大侦察以及激测距的范围。
66.实施例九：
67.参照图4所示的一种无人侦察车用多功能观瞄装置，在实施例一的基础上，所述的方位控制单元6包括支撑架16、方位电机17、方位轴编18、方位轴承19、下盖板20、方位汇流环21、中心支架22、方位向轴承压圈23、方位向轴承压板24、内调整垫25、外调整垫26、内支撑筒27和外支撑筒28；所述方位电机17连接在支撑架16的顶端；所述下盖板20连接在支撑架16的底端；所述中心支架22垂直连接在支撑架16的中心位置，中心支架22的顶部延伸至支撑架16外并方位电机17顶部卡接，中心支架22的底部套接有方位轴编18，在方位轴编18和支撑架16之间连接有方位向轴承压板24，使支撑架16、中心支架22、方位轴编18、方位向轴承压板24之间形成环空，在环空内设置有内支撑筒27和外支撑筒28，内支撑筒27和外支撑筒28从内至外依次设置；内支撑筒27和外支撑筒28的上下端分别连接有方位轴承19，内支撑筒27下部与方位轴承19之间设置有内调整垫25，外支撑筒28下部与方位轴承19之间设置有外调整垫26；所述方位汇流环21连接在中心支架22内；方位轴承19、方位向轴承压板24与中心支架22之间设置有方位向轴承压圈23；所述中心支架22的顶部与安装支架连接。
68.在实际使用时，方位电机17启动后，方位电机17带动中心支架22进行方位向转动，方位轴编18记录观瞄装置的方位向转动角度数值，并将数据输出至控制单元。方位电机17通过螺钉与中心支架22连接在一起，方位轴编18也是通过螺钉和中心支架22连接在一起，方位轴承19和中心支架22采用过渡配合装配在一起，中心支架22与观瞄装置上部采用螺钉进行连接，以实现观瞄装置在方位电机17的驱动下进行周视运动。
69.实施例十：
70.参照图1-图4所示的一种无人侦察车用多功能观瞄装置，在实施例一的基础上，还包括录音单元；所述的录音单元通过系统光具座连接在光电气密壳体内，且位于可见光探测单元的下方；所述的录音单元采用的是拾音器2；所述的俯仰控制单元5包括俯仰轴承10、电机11、电机座14、俯仰向轴承压圈13、电机轴15和双轴限位机构；所述的电机11连接在电机座14内；电机轴15采用钛合金制成，其通过俯仰轴承10连接在电机11的中心位置，电机轴15的一端与光电气密壳体固定连接，电机轴15的另一端与电机11的外侧端面平齐；所述的双轴限位机构设置在电机11的外端面上并与电机座14连接；俯仰轴承10通过俯仰向轴承压圈13压紧；所述的双轴限位机构包括导向螺钉8、电限位臂9、限位盖12和光电开关；所述的限位盖12设置在电机11的外端面上并与电机座14连接；所述的导向螺钉8的一端垂直的连接在电机轴15的外端面上，导向螺钉8的另一端可滑动的连接在限位盖12上；所述的光电开关设置在限位盖12外表面的预设位置上；所述的可见光探测单元采用的是可见光摄像机1；所述的激光测距单元采用的是激光测距机4；所述的红外探测单元采用的是红外热像仪3；所述的系统光具座采用硬铝制成；所述光电气密壳体采用镁合金；所述的激光测距机4测距
范围为20m～5000m，测距精度为
±
2m；所述的支撑杆采用的是可电动升降的桅杆；所述可升降的桅杆重量小于20kg，桅杆本体长度为550-650mm，最大升起高度为600mm；所述的方位控制单元6包括支撑架16、方位电机17、方位轴编18、方位轴承19、下盖板20、方位汇流环21、中心支架22、方位向轴承压圈23、方位向轴承压板24、内调整垫25、外调整垫26、内支撑筒27和外支撑筒28；所述方位电机17连接在支撑架16的顶端；所述下盖板20连接在支撑架16的底端；所述中心支架22垂直连接在支撑架16的中心位置，中心支架22的顶部延伸至支撑架16外并方位电机17顶部卡接，中心支架22的底部套接有方位轴编18，在方位轴编18和支撑架16之间连接有方位向轴承压板24，使支撑架16、中心支架22、方位轴编18、方位向轴承压板24之间形成环空，在环空内设置有内支撑筒27和外支撑筒28，内支撑筒27和外支撑筒28从内至外依次设置；内支撑筒27和外支撑筒28的上下端分别连接有方位轴承19，内支撑筒27下部与方位轴承19之间设置有内调整垫25，外支撑筒28下部与方位轴承19之间设置有外调整垫26；所述方位汇流环21连接在中心支架22内；方位轴承19、方位向轴承压板24与中心支架22之间设置有方位向轴承压圈23；所述中心支架22的顶部与安装支架连接；所述方位轴编18与控制单元电信号连接。
71.在实际使用时，本实用新型具备视线稳定功能，它能够隔离无人平台运动过程中对无人侦察车用多功能观瞄装置所产生的振动或外界环境干扰稳定成像，同时可按操控站中的上位机指令完成搜索和视轴锁定，可实时更新侦察目标的俯仰、方位角度信息，向车载火力控制单元提供火力引导，操控站可在任意工作角度向设备发送指令将方位角清零。本实用新型与无人平台之间的连接选择了光电混装缆，使用一根线缆同时传输视频信号和控制信号，显著提升了整个系统的可靠性。本实用新型配有电动升降桅杆，在需要高速行驶的条件下将桅杆降下，降低整个系统的重心，增强运动过程中系统的稳定性，在一些特殊环境例如处于地势较低的位置时，只需将桅杆升起便能提高侦察范围，避免被障碍物阻挡，同时也提升了设备的隐蔽性，提升整个无人平台的战略意义。本实用新型在俯仰和方位的运动结构设计上，均采用电机直驱的方式。该结构的特点是设计简单，方位控制单元6中电机、电气滑环和电机轴同轴摆放，有效的缩小了体积，提高了空间利用率。本实用新型的系统光具座选用普通硬铝，在保证较高的强度下拥有较轻的重量。光电气密壳体选用镁合金进行加工，该材料比重与塑料相近，但刚度和强度却不亚于硬铝，而且具有较强的抗震、防电磁特性，也具有良好的铸造特性和尺寸稳定性。表面精饰采用整体导电氧化处理，外表面喷涂油漆以提高美观度和耐腐蚀性。本实用新型的方位和俯仰运动转轴选用了强度较高、低温性能较好的钛合金材料，由于俯仰方位转动范围较小，俯仰控制单元5没有设计电气滑环，所以为了保证设备运行安全，结构上设计了机械限位装置，避免伺服控制失控转动角度过大而带来的不可控的设备损坏。本实用新型将所有电气部分集成于支撑杆上方，简化整个系统的构件组成，实现了设计时提出的小型化、高集成的要求。
72.实施例十一：
73.参照图1-图4，一种无人侦察车用多功能观瞄系统，至少包括无人侦察车用多功能观瞄装置，还包括操控站，操控站内设置上位机，所述的上位机与控制单元电信号连接，以实现多种功能的侦察动作。
74.在具体应用时，上位机与控制单元进行数据通讯，以实现多种功能侦察动作。
75.无人侦察车用多功能观瞄系统有效的实现了和数据的获取、传输、数据处理以及
指令的下达的闭环控制，以高精度、快速度进行观瞄姿态的调整，从而获取满足要求的环境信息，为战略决策提高参考。
76.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
77.在不冲突的情况下，本领域的技术人员可以根据实际情况将上述各示例中相关的技术特征相互组合，以达到相应的技术效果，具体对于各种组合情况在此不一一赘述。
78.需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
79.以上所述，只是本实用新型的较佳实施例而已，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖性特点相一致的最宽的范围。依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。