一种车载光电平台嵌套式交叉轴系结构.pdf

本发明涉及一种车载光电平台嵌套式交叉轴系结构，该轴系结构由外方位电机驱动包括下方位轴和上方位轴在内的外方位转动机构做多圈的外方位转动；包括内方位座和内方位框架在内的内方位转动机构由内方位电机驱动作小角度内方位转动，并且可随外方位转动机构作多圈的外方位转动；俯仰轴、俯仰框架构成的俯仰机构由俯仰电机驱动作俯仰运动，且整个俯仰机构可随内方位转动机构作内方位转动和外方位转动，从而带动俯仰框架上的跟踪相机作外方位、内方位和俯仰运动。本发明采用嵌套式交叉轴系达到节省空间简化结构的目的；采用两层方位运动框架使外界对平台的大部分扰动被外层框架隔离，从而使内层框架实现高精度的跟踪和稳定。

权利要求书
1.  一种车载光电平台嵌套式交叉轴系结构，其特征在于包括基座(1)、下方位轴(2)、外方位电机(3)、外方位轴承(4)、下转接盘(5)、上转接盘(6)、上方位轴(8)、上方位电机(9)、内方位座(10)、俯仰轴(12)、俯仰电机(13)、右俯仰框架(14)、俯仰轴承(15)、内方位框架(16)、左俯仰框架(18)；所述外方位电机(3)安装固定在基座(1)的中空腔体内，其转子与下方位轴(2)固定连接，定子与基座(1)固定连接；下方位轴(2)安装在基座(1)上，两者之间通过外方位轴承(4)支撑定位；下方位轴(2)的顶部通过转接机构与上方位轴(8)固定连接；上方位电机(9)安装在上方位轴(8)上，其转子与上方位轴(8)固定连接，定子与内方位座(10)固定连接；转接机构与内方位座(10)之间通过限位机构进行限位；内方位座(10)套装在上方位轴(8)上，两者之间通过内方位轴承(11)支撑定位；内方位框架(16)上带有由下至上的贯穿孔和由左至右的贯穿孔；上方位轴(8)从内方位框架(16)的由下至上的贯穿孔穿过，并且内方位框架(16)的底部与内方位座(10)的顶部连接固定；上方位轴(8)由俯仰轴(12)中部的横向贯穿孔穿过，与俯仰轴(12)呈十字交叉；右俯仰框架(14)、左俯仰框架(18)座于内方位框架(16)的由左至右的贯穿孔处并与俯仰轴(12)的两端固定连接；俯仰电机(13)位于右俯仰框架(14)腔体内，其转子与俯仰轴(12)固定连接，定子与内方位框架(16)固定连接，并且俯仰轴(12)的两端与内方位框架(16)之间通过俯仰轴承(15)支撑定位；左俯仰框架(18)和右俯仰框架(14)与内方位框架(16)之间通过限位机构进行限位。

2.  根据权利要求1所述的车载光电平台嵌套式交叉轴系结构，其特征在于所述下方位轴(2)为中空轴。

3.  根据权利要求1所述的车载光电平台嵌套式交叉轴系结构，其特征在于所述上方位轴(8)为中空轴。

4.  根据权利要求1所述的车载光电平台嵌套式交叉轴系结构，其特征在于所述俯仰轴(12)为中空轴。

5.  根据权利要求1所述的车载光电平台嵌套式交叉轴系结构，其特征在于所述转接机构包括下转接盘(5)和上转接盘(6)，下方位轴(2)的顶部依次通过下转接盘(5、上转接盘(6)与上方位轴(8)固定连接。

6.  根据权利要求1所述的车载光电平台嵌套式交叉轴系结构，其特征在于所述外方位电机(3)采用永磁直流力矩电机。

7.  根据权利要求1所述的车载光电平台嵌套式交叉轴系结构，其特征在于所述上方位电机(9)采用永磁直流力矩电机。

8.  根据权利要求1所述的车载光电平台嵌套式交叉轴系结构，其特征在于所述俯仰电机(13)采用永磁直流力矩电机。

说明书一种车载光电平台嵌套式交叉轴系结构
技术领域
本发明属于光电子学技术领域，具体涉及一种车载光电平台的嵌套式交叉轴系。
背景技术
车载光电平台是光电子学领域里的一种侦察设备，具有机动灵活、实时准确、针对性强等特点，主要用于地面侦察系统。车载光电平台通常配有可见光、红外、激光等多种光电任务载荷，在执行任务时，不论载车的姿态和线路如何发生变化，控制光电平台使光电任务载荷的视轴指向不偏离预期的侦察线路和目标，从而达到预定的侦察目的和侦察效果。
现有技术中，车载光电平台多数采用两轴两框架串联结构，这种结构形式的精度容易受如路况，风力等外界环境的影响。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种跟踪精度高、稳定性好的车载光电平台嵌套式交叉轴系结构。
为了解决上述技术问题，本发明的车载光电平台嵌套式交叉轴系结构包括基座、下方位轴、外方位电机、外方位轴承、下转接盘、上转接盘、上方位轴、上方位电机、内方位座、俯仰轴、俯仰电机、右俯仰框架、俯仰轴承、内方位框架、左俯仰框架；所述外方位电机安装固定在基座的中空腔体内，其转子与下方位轴固定连接，定子与基座固定连接；下方位轴安装在基座上，两者之间通过外方位轴承支撑定位；下方位轴的顶部通过转接机构与上方位轴固定连接；上方位电机安装在上方位轴上，其转子与上方位轴固定连接，定子与内方位座固定连接；转接机构与内方位座之间通过限位机构进行限位；内方位座套装在上方位轴上，两者之间通过内方位轴承支撑定位；内方位框架上带有由下至上的贯穿孔和由左至右的贯穿孔；上方位轴从内方位框架的由下至上的贯穿孔穿过，并且内方位框架的底部与内方位座的顶部连接固定；上方位轴由俯仰轴中 部的横向贯穿孔穿过，与俯仰轴呈十字交叉；右俯仰框架、左俯仰框架座于内方位框架的由左至右的贯穿孔处并与俯仰轴的两端固定连接；俯仰电机位于右俯仰框架腔体内，其转子与俯仰轴固定连接，定子与内方位框架固定连接，并且俯仰轴的两端与内方位框架之间通过俯仰轴承支撑定位；左俯仰框架(18)与内方位框架(16)之间通过限位机构进行限位。
工作原理说明：外方位电机、下方位轴、转接机构和上方位轴构成外方位转动机构；外方位电机通过其转子驱动下方位轴转动，从而带动整个外方位转动机构相对基座做多圈的外方位转动。内方位电机、内方位座和内方位框架构成内方位转动机构；外方位转动机构转动时，通过内方位电机的转子带动整个内方位转动机构同时作多圈的外方位转动；内方位电机工作时，由于其转子与上方位轴固定连接，因此可由其定子驱动内方位座和内方位框架相对于上方位轴作内方位转动。俯仰轴、俯仰电机、俯仰框架构成俯仰机构；整个俯仰机构可随内方位转动机构作内方位转动和和外方位转动。俯仰电机通过其转子驱动俯仰轴转动，带动俯仰框架相对于内方位转动机构做俯仰运动；这样，安装在俯仰框架上的跟踪相机即可随俯仰机构同时作外方位转动、内方位转动和俯仰运动。
所述下方位轴为中空轴。
所述上方位轴为中空轴。
所述俯仰轴为中空轴。
所述转接机构包括下转接盘和上转接盘，下方位轴的顶部依次通过下转接盘、上转接盘与上方位轴固定连接。
进一步，本发明还包括内方位限位件；内方位限位件固定在上转接盘上，可在内方位座的圆弧形限位槽内滑动，实现内方位框架与转接机构之间的小角度旋转限位。
进一步，本发明还包括俯仰限位件，俯仰限位块安装固定在左俯仰框架上，可在内方位框架的圆弧形限位槽内滑动，实现左、右俯仰框架与内方位框架(16)之间的小角度旋转限位。
所述外方位电机采用永磁直流力矩电机。
所述上方位电机采用永磁直流力矩电机。
所述俯仰电机采用永磁直流力矩电机。
本发明的有益效果：
1、采用一种嵌套式交叉轴系结构，方位轴与俯仰轴呈十字交叉结构，达到节省空间简化结构的目的。
2、采用外方位转动机构实现方位转动粗控制，并采用内方位转动机构实现方位转动精控制，使得最容易影响精度的方位运动独立成为两层框架，外界对光电平台的大部分扰动被外方位转动机构隔离，从而实现了内层的内方位框架和俯仰框架高精度、稳定控制，保证了跟踪相机的高精度和稳定性跟踪控制。
3、基座、内方位框架、右俯仰框架采用中空结构，外方位电机、俯仰电机分别安装在基座、右俯仰框架的中空腔体内，不仅减轻了整个光电平台重量，同时也使得整个光电平台结构更加紧凑。
4、下方位轴、上方位轴、俯仰轴均为中空轴，进一步减轻了整个光电平台重量。
本发明可用于对地面移动目标进行观察、测量、跟踪等用途。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1是本发明一种车载光电平台嵌套式交叉轴系结构示意图。
图中，1、基座，2、下方位轴，3、外方位电机，4、外方位轴承，5、下转接盘，6、上转接盘，7、内方位限位件，8、上方位轴，9、上方位电机，10、内方位座，11、内方位轴承，12、俯仰轴，13、俯仰电机，14、右俯仰框架、15、俯仰轴承，16、内方位框架，17、俯仰限位件，18、左俯仰框架。
具体实施方式
如图1所示，本发明的车载光电平台嵌套式交叉轴系结构包括基座1、下方位轴2、外方位电机3、外方位轴承4、下转接盘5、上转接盘6、内方位限 位件7、上方位轴8、上方位电机9、内方位座10、内方位轴承11、俯仰轴12、俯仰电机13、右俯仰框架14、俯仰轴承15、内方位框架16、俯仰限位17，左俯仰框架18。
所述基座1内部为中空的腔体；下方位轴2和上方位轴8均为中空轴。外方位电机3安装固定在基座1的中空腔体内，其转子与下方位轴2固定连接，定子与基座1固定连接；下方位轴2位于基座1中央安装孔内，两者之间通过外方位轴承4支撑定位；下方位轴2的顶部依次通过下转接盘5、上转接盘6与上方位轴8固定连接。
上方位电机9安装在上方位轴8上并位于上转接盘6的上方，上方位电机9的转子与上方位轴8固定连接，定子与内方位座10固定连接；内方位座10套装在上方位轴8上，两者之间通过内方位轴承11支撑定位；内方位框架15为中空结构，其上带有由下至上的贯穿孔和由左至右的贯穿孔；上方位轴8从内方位框架16的由下至上的贯穿孔穿过，并且内方位框架16的底部与内方位座10的顶部连接固定；内方位限位件7固定在上转接盘6上，可在内方位座10的圆弧形限位槽内滑动，实现内方位框架15的小角度旋转限位。
所述俯仰轴12为中空轴，上方位轴8由该轴中部的横向贯穿孔穿过，与上方位轴8呈十字交叉；左、右俯仰框架座于内方位框架16的由左至右的贯穿孔处并与上方位轴8的两端固定连接；俯仰电机13位于右俯仰框架14内，其转子与俯仰轴12固定连接，定子与内方位框架16固定连接，并且俯仰轴12的两端与内方位框架16之间通过俯仰轴承15支撑定位；俯仰限位块17安装固定在左俯仰框架18上，可在内方位框架16的圆弧形限位槽内滑动，实现左、右俯仰框架的小角度旋转限位。
基座1采用铸铝材料、下方位轴2采用40Cr钢，外方位电机3采用永磁直流力矩电机、外方位轴承4为标准轴承、下转接盘5采用45钢、上转接盘6采用45钢、内方位限位7采用45钢、上方位轴8采用40Cr钢、上方位电机9采用永磁直流力矩电机、内方位座10采用铸铝材料、内方位轴承11为标准轴承、俯仰轴12采用40Cr钢、俯仰电机13采用永磁直流力矩电机、右俯仰框架 14采用铸铝材料、俯仰轴承15为标准轴承、内方位框架16采用铸铝材料、俯仰限位17采用45钢、左俯仰框架18采用铸铝材料。
本发明不限于上述实施方式，下方位轴、上方位轴、俯仰轴还可以实心轴形式，内方位转动机构和俯仰机构还可以采用其他限位结构形式。因此，凡在本发明权利要求1技术方案基础上作出的简单变形，均在本发明意图保护范围之内。