一種雙自由度具有慣性定向功能的跟蹤云臺的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于慣性測量領(lǐng)域，具體涉及一種雙自由度具有慣性定向功能的跟蹤云臺。
【背景技術(shù)】
[0002]云臺是為便攜式激光照射引導(dǎo)系統(tǒng)配套使用的，需要方位和俯仰兩個自由度的轉(zhuǎn)動，并且需要實時輸出載荷的真北方位角和相對水平的俯仰角?，F(xiàn)有的云臺結(jié)構(gòu)利用螺紋鎖緊機構(gòu)進行兩個自由度的轉(zhuǎn)動和鎖緊，這種結(jié)構(gòu)導(dǎo)致系統(tǒng)的重量和體積較大，成本較高，且不具備慣性定向功能和微調(diào)自鎖功能，無法滿足便攜使用的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種雙自由度具有慣性定向功能的跟蹤云臺。
[0004]為實現(xiàn)以上發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括:
[0005]一種雙自由度具有慣性定向功能的跟蹤云臺，包括后蓋板、方位軸角度傳感器、俯仰軸組件、俯仰軸手輪、解脫鎖緊機構(gòu)、對外接口、指示燈、前面板、動調(diào)陀螺、上支架、信號處理電路、俯仰軸角度傳感器、方位軸組件、金屬法蘭水準器、方位軸手輪、以及結(jié)構(gòu)支架，其中，
[0006]結(jié)構(gòu)支架為具有底面以及彼此相對的第一側(cè)面和第二側(cè)面的框架式結(jié)構(gòu)；方位軸組件位于結(jié)構(gòu)支架的下面，并且結(jié)構(gòu)支架通過其底面可轉(zhuǎn)動地支撐于方位軸組件上；方位軸角度傳感器、俯仰軸組件、動調(diào)陀螺以及俯仰軸角度傳感器均布置在結(jié)構(gòu)支架內(nèi)，俯仰軸手輪安裝在結(jié)構(gòu)支架第二側(cè)面的外側(cè)、并與俯仰軸組件相關(guān)聯(lián)，方位軸手輪安裝在結(jié)構(gòu)支架第一側(cè)面的外側(cè)、并與解脫鎖緊機構(gòu)相關(guān)聯(lián)，其中，動調(diào)陀螺安裝在結(jié)構(gòu)支架的底面上，并靠近于結(jié)構(gòu)支架的第一側(cè)面；俯仰軸組件安裝在結(jié)構(gòu)支架的底面上，并靠近于結(jié)構(gòu)支架的第二側(cè)面；俯仰軸角度傳感器安裝在俯仰軸組件上；方位軸角度傳感器安裝在結(jié)構(gòu)支架底面的中部；
[0007]上支架位于結(jié)構(gòu)支架的上面，并跨接結(jié)構(gòu)支架的第一側(cè)面和第二側(cè)面，并且，當俯仰軸手輪轉(zhuǎn)動時，俯仰軸組件能夠?qū)⒏┭鲚S手輪的轉(zhuǎn)動傳遞給上支架，使得上支架繞著其與第一側(cè)面和第二側(cè)面的連接點在俯仰方向轉(zhuǎn)動；
[0008]解脫鎖緊機構(gòu)能夠?qū)⒎轿惠S手輪與方位軸組件相關(guān)聯(lián)，從而當方位軸手輪轉(zhuǎn)動時，整個結(jié)構(gòu)支架能夠相對于方位軸組件轉(zhuǎn)動；并且解脫鎖緊機構(gòu)還能夠解除方位軸手輪與方位軸組件的關(guān)聯(lián)，從而使得整個結(jié)構(gòu)支架能夠在外力的作用下相對于方位軸組件轉(zhuǎn)動；
[0009]前面板裝配在結(jié)構(gòu)支架的前側(cè)，信號處理電路布置在前面板的內(nèi)側(cè)面，指示燈布置在前面板的外側(cè)面；信號處理電路用于采集動調(diào)陀螺、方位軸角度傳感器、俯仰軸角度傳感器的輸出信息，并將這些信息解算為整個跟蹤云臺相對于真北方向的方位角和上支架相對于水平面的俯仰角，通過對外接口輸出；同時，信號處理電路還根據(jù)方位軸角度傳感器的輸出信息，通過指示燈提示操作者所述跟蹤云臺的工作狀態(tài)；并且所述對外接口布置在結(jié)構(gòu)支架的第一側(cè)面的外側(cè)面；
[0010]后蓋板裝配在結(jié)構(gòu)支架的后側(cè)，后蓋板的內(nèi)側(cè)面布置有二次電源電路，用于為所述跟蹤云臺提供滿足要求的電壓及功率的電源輸出；
[0011]金屬法蘭水準器安裝在結(jié)構(gòu)支架第一側(cè)面的外側(cè)，用于對所述跟蹤云臺調(diào)水平。
[0012]優(yōu)選地，所述俯仰軸組件包括支架、主動錐齒輪、從動錐齒輪、第一蝸桿、扇形蝸輪以及傳動軸，其中，支架包括背板、第一側(cè)板以及第二側(cè)板，第一側(cè)板和第二側(cè)板分別垂直地連接在背板的兩側(cè)；第一蝸桿的第一端和第二端分別通過軸承支撐于第一側(cè)板和第二側(cè)板，并且第一蝸桿的第一端穿過第一側(cè)板伸出；從動錐齒輪安裝在第一蝸桿的第二端，并位于第一側(cè)板的外側(cè)；主動錐齒輪與從動錐齒輪嚙合，主動錐齒輪與俯仰軸手輪同軸，并且主動錐齒輪與俯仰軸手輪分別位于結(jié)構(gòu)支架第二側(cè)面的內(nèi)側(cè)和外側(cè)；傳動軸的第一端和第二端分別通過軸承支撐在支架的背板與結(jié)構(gòu)支架第二側(cè)面上，并且傳動軸的第一端穿過背板與安裝在背板背面的俯仰軸角度傳感器的敏感軸連接，傳動軸的第二端穿過結(jié)構(gòu)支架的第二側(cè)面與上支架的一端連接；扇形蝸輪與第一蝸桿配合，扇形蝸輪固定在傳動軸上。
[0013]優(yōu)選地，所述方位軸組件包括底座、中心軸、蝸輪以及支撐法蘭套套；結(jié)構(gòu)支架的底面具有自底面向上突起的罩部，方位軸角度傳感器安裝在罩部的頂面上；底座位于罩部的下面，中心軸的第一端固定至底座，其第二端垂直于底座向上延伸與方位軸角度傳感器敏感軸連接；蝸輪固定套裝在中心軸上，并位于罩部的內(nèi)腔中；罩部的側(cè)壁上開設(shè)有窗口，使得蝸輪部分地露出；支撐法蘭套套包括法蘭部和套筒部，法蘭部固定至結(jié)構(gòu)支架的底面，套筒部通過軸承可轉(zhuǎn)動地套裝在中心軸上，從而將結(jié)構(gòu)支架可轉(zhuǎn)動地支撐在中心軸上；
[0014]解脫鎖緊機構(gòu)包括偏心套筒、第二蝸桿、扳手組件，其中，偏心套筒的第一端和第二端分別可轉(zhuǎn)動地安裝在結(jié)構(gòu)支架的第一側(cè)面和第二側(cè)面上，并且偏心套筒的第二端自第二側(cè)面伸出，偏心套筒中空腔的中心線偏離于其回轉(zhuǎn)軸線，并且偏心套筒的側(cè)壁上設(shè)置有連通至其中空腔的開口，開口的位置與罩部上的窗口的位置對應(yīng)；第二蝸桿的兩端可轉(zhuǎn)動地安裝在偏心套筒的中空腔中；并且第二蝸桿上用于與第二蝸輪嚙合的齒段的位置與偏心套筒上開口的位置相對應(yīng)；扳手組件固定在偏心套筒伸出于第二側(cè)面的第二端，并能夠扳動偏心套筒轉(zhuǎn)動一定的角度，從而使得蝸輪與第二蝸桿進入嚙合狀態(tài)或者脫離嚙合；方位軸手輪固定至第二蝸桿的第一端，其能夠帶動第二蝸桿轉(zhuǎn)動，通過第二蝸桿與蝸輪的嚙合實現(xiàn)結(jié)構(gòu)支架相對于與底座的小幅轉(zhuǎn)動。
[0015]進一步地，扳手組件包括限位蓋板、定位球、彈簧、以及扳手，其中，限位蓋板套裝在偏心套筒的第二端上，限位蓋板的外側(cè)面上設(shè)有一段弧形滑槽，滑槽與偏心套筒的回轉(zhuǎn)軸線同心，滑槽的始端與末端各具有一個定位錐形沉孔，并且兩個定位錐形沉孔之間的夾角為90度；扳手通過螺釘套裝固定在偏心套筒第二端的端面上，扳手包括轉(zhuǎn)動把手部和安裝部，安裝部的朝向限位蓋板的端面上設(shè)置有第一圓孔和第二圓孔，當安裝到位時，安裝部蓋設(shè)在偏心套筒第二端的端面上，偏心套筒的第二端插設(shè)于第一圓孔中，并通過螺釘與安裝部固定連接，定位球和彈簧順序地放置在第二圓孔中，并且定位球在彈簧的彈力作用下抵接限位蓋板的滑槽；當扳動扳手的轉(zhuǎn)動把手部時，定位球能夠沿著限位蓋板的滑槽滑動，并能夠分別定位于滑槽兩端的兩個定位錐形沉孔中，將扳手分別定位于鎖緊狀態(tài)或者解鎖狀態(tài)，并實現(xiàn)蝸輪與第二蝸桿的嚙合或分離。
[0016]進一步地，所述信號處理電路包括主控制器、A/D轉(zhuǎn)換模塊、繼電器、陀螺電源、串口通信模塊；并且指示燈包括紅、黃、綠三種燈，其中，
[0017]當通過二次電源電路供電后，主控制器控制指示燈中的紅燈亮、黃燈閃爍；方位軸角度傳感器開始采集結(jié)構(gòu)支架相對于方位軸組件的角度信息，并將其采集的角度信息傳送給串口通信模塊，串口通信模塊將該角度信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后傳送給主控制器；
[0018]主控制器根據(jù)來自串口通信模塊的數(shù)字信號判斷結(jié)構(gòu)支架是否轉(zhuǎn)動至預(yù)定的第一位置，如果已經(jīng)轉(zhuǎn)至預(yù)定的第一位置，則控制黃燈停止閃爍，同時控制繼電器給動調(diào)陀螺的伺服回路以及陀螺電源供電，使得動調(diào)陀螺進入工作狀態(tài)，主控制器通過A/D轉(zhuǎn)換模塊采集動調(diào)陀螺輸出的地球自轉(zhuǎn)角速率在該第一位置的分量信息，并在采集完成之后控制黃燈繼續(xù)閃爍；如果結(jié)構(gòu)支架尚未轉(zhuǎn)至預(yù)定的第一位置，則黃燈繼續(xù)閃爍，直至結(jié)構(gòu)支架轉(zhuǎn)至預(yù)定的第一位置為止；
[0019]當主控制器根據(jù)來自串口通信模塊的數(shù)字信號判斷結(jié)構(gòu)支架已經(jīng)轉(zhuǎn)至預(yù)定的第二位置后，主控制器控制黃燈停止閃爍，并通過A/D轉(zhuǎn)換模塊采集動調(diào)陀螺輸出的地球自轉(zhuǎn)角速率在該第二位置的分量信息，并在采集完成之后控制黃燈熄滅、綠燈亮；主控制器控制繼電器停止給動調(diào)陀螺的伺服回路以及陀螺電源供電，使得動調(diào)陀螺停止工作；主控制器根據(jù)地球自轉(zhuǎn)角速率的第一位置的分量信息和第二位置的分量信息解算整個跟蹤云臺相對于真北方向的初始方位角，同時通過A/D轉(zhuǎn)換模塊采集俯仰軸角度傳感器測量到的上支架相對于結(jié)構(gòu)支架的角度信息，并根據(jù)該信息解算上支架相對于水平面的初始俯仰角；
[0020]主控制器分別通過串口通信模塊和A/D轉(zhuǎn)換模塊繼續(xù)采集來自方位軸角度傳感器的角度信息以及來自俯仰軸角度傳感器的角度信息，并根據(jù)這兩個角度信息及其內(nèi)部存儲的初始方位角和初始俯仰角實時解算當前整個跟蹤云臺相對于真北方向的方位角以及上支架相對于水平面的俯仰角；之后，主控制器將該方位角和俯仰角信息通過對外接口輸出。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，根據(jù)本發(fā)明的雙自由度具有慣性定向功能的跟蹤云臺具有有益的技術(shù)效果，在本發(fā)明中:
[0022]1、動調(diào)陀螺的布置，使得跟蹤云臺具有慣性定向功能；
[0023]2、解脫鎖緊機構(gòu)、方位軸組件、俯仰軸組件、俯仰軸手輪、方位軸手輪的設(shè)置使得跟蹤云臺具有手動大角度轉(zhuǎn)動和手輪微調(diào)的功能，從而可以根據(jù)實際工作中的需要，對跟蹤云臺進行大范圍回轉(zhuǎn)或者微調(diào)；不僅可以通過手輪實現(xiàn)對云臺載荷在兩個平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動，并且通過信號處理電路的設(shè)置，可實現(xiàn)云臺載荷相對地理坐標系的方位角和俯仰角信息的測量；
[0024]3、通過蝸輪、蝸桿之間的配合，可以實現(xiàn)相關(guān)結(jié)構(gòu)的自鎖；
[0025]4、通過將方位軸角度傳感器、俯仰軸組件、動調(diào)陀螺以及俯仰軸角度傳感器均布置在結(jié)構(gòu)支架內(nèi)，使得本發(fā)明的跟蹤云臺結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕，操作簡便。
【附圖說明】
[0026]圖1是根據(jù)本發(fā)明的跟蹤云臺的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2是圖1中的