本發(fā)明屬于光機(jī)領(lǐng)域，具體涉及一種輕小型光電吊艙，適合安裝于各類有人機(jī)或無人機(jī)，也可安裝于陸基、車載、船載的應(yīng)用場所，特別適用于遙控飛行視頻探測偵察，對目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行高精度、高清晰度視頻成像或目標(biāo)指示。

背景技術(shù)：

近年來，無人機(jī)技術(shù)發(fā)展迅速，機(jī)載光電吊艙是無人機(jī)最重要的有效載荷，其性能直接影響無人機(jī)的總體作戰(zhàn)性能指標(biāo)，而由于無人機(jī)留空時(shí)長、載荷能力等的限制，往往要求光電載荷（即光電吊艙）體積小、重量輕、技術(shù)指標(biāo)高、性能好。對于惡劣環(huán)境（如海洋環(huán)境）下使用的無人機(jī)，還特別要求光電吊艙外形流暢、風(fēng)阻力矩小、防水防鹽霧性能優(yōu)越等。

市面上一些光電吊艙具有作用距離遠(yuǎn)、穩(wěn)定精度高的特點(diǎn)，但往往外形尺寸、重量也較大，而一些體積小、重量輕的光電吊艙，又往往穩(wěn)定精度不夠高、作用距離不夠遠(yuǎn)，或結(jié)構(gòu)與外形不滿足軍用或惡劣環(huán)境（如海洋環(huán)境）下使用要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不足，設(shè)計(jì)一種體積小、重量輕而作用距離遠(yuǎn)、穩(wěn)定精度高、適合惡劣環(huán)境下使用的新型光電吊艙。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種輕小型光電吊艙，包括水平回轉(zhuǎn)軸系和安裝在水平回轉(zhuǎn)軸系下方的高低回轉(zhuǎn)軸系，所述的水平回轉(zhuǎn)軸系包括殼體以及設(shè)置在殼體內(nèi)的第一力矩電機(jī)、第一測角編碼器和電子線路板組，所述的第一力矩電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上安裝有第一軸承和法蘭盤，所述的殼體上設(shè)置有上蓋板，所述的上蓋板上安裝有電源模塊，所述的高低回轉(zhuǎn)軸系包括安裝在法蘭盤下端面上的U形框架和安裝在U形框架兩側(cè)的側(cè)蓋，U形框架與側(cè)蓋形成的腔體內(nèi)設(shè)置有電機(jī)軸系和測角軸系，所述的高低回轉(zhuǎn)軸系上設(shè)置有密封的球形腔體，所述的球形腔體內(nèi)設(shè)置有傳感器組。

所述的一種輕小型光電吊艙，其殼體上設(shè)置有一帶凸起安裝面的圓柱，所述的讀數(shù)頭固定安裝在安裝面上，所述的殼體內(nèi)壁上部還設(shè)置有四個(gè)凸臺(tái)，所述的電子線路板組固定安裝在凸臺(tái)上，

所述的一種輕小型光電吊艙，其第一軸承采用型號相同的兩個(gè)軸承，所述的軸承之間設(shè)置有隔圈，所述的殼體與法蘭盤之間設(shè)置有第一密封圈。

所述的一種輕小型光電吊艙，其電機(jī)軸系包括安裝在U形框架上的雙環(huán)空心圓柱形電機(jī)座、安裝在電機(jī)座上與電機(jī)座同軸的第二力矩電機(jī)和安裝在第二力矩電機(jī)的轉(zhuǎn)軸內(nèi)壁與電機(jī)座內(nèi)環(huán)外壁之間的第二軸承，所述的U形框架和中殼體的相應(yīng)位置上分別設(shè)置有第一通孔和第二通孔，所述的第二力矩電機(jī)的轉(zhuǎn)軸穿過第一通孔與中殼體固定連接，所述的第二軸承與中殼體之間緊固連接有第二壓圈，所述的第一通孔上設(shè)置有第一安裝槽，所述的第一安裝槽內(nèi)設(shè)置有與第二力矩電機(jī)的轉(zhuǎn)軸外壁配合使用的第二密封圈。

所述的一種輕小型光電吊艙，其測角軸系包括安裝在U形框架上的雙環(huán)空心圓柱形讀數(shù)頭座、套設(shè)在讀數(shù)頭座內(nèi)環(huán)外壁上并與讀數(shù)頭座同軸的環(huán)軸和安裝在讀數(shù)頭座內(nèi)環(huán)外壁與環(huán)軸內(nèi)壁之間的第三軸承，所述的U形框架和中殼體的相應(yīng)位置上分別設(shè)置有第三通孔和第四通孔，所述的環(huán)軸穿過第三通孔與中殼體固定連接，所述的第三軸承與中殼體之間緊固連接有第三壓圈，所述的第三通孔上設(shè)置有第三安裝槽，所述的第三安裝槽內(nèi)設(shè)置有與環(huán)軸的外表面配合使用的第三密封圈，所述的環(huán)軸遠(yuǎn)離中殼體的一端端面上安裝有第二測角編碼器環(huán)體，所述的讀數(shù)頭座遠(yuǎn)離中殼體的一端端面上設(shè)置有第二測角編碼器讀數(shù)頭。

所述的一種輕小型光電吊艙，其傳感器組包括固定安裝在中殼體上的傳感器支架和分別固定安裝在傳感器支架上、下端面上的光電傳感器和陀螺傳感器，所述的前蓋端面上設(shè)置有與傳感器組相匹配的光學(xué)保護(hù)窗口，所述的光電傳感器采用可見光傳感器、紅外傳感器和激光指示器中的任一種或幾種的組合。

所述的一種輕小型光電吊艙，其可見光傳感器包括標(biāo)清可見光傳感器和高清可見光傳感器。

所述的一種輕小型光電吊艙，其電子線路板組包括伺服驅(qū)動(dòng)模塊、伺服控制模塊、圖像采集模塊、圖像處理模塊、陀螺數(shù)據(jù)處理模塊、跟蹤控制模塊、測偏處理模塊、軸系測角模塊、綜合控制模塊和對內(nèi)對外接口模塊。

所述的一種輕小型光電吊艙，其U形框架與側(cè)蓋之間以及中殼體與前、后蓋端面之間均設(shè)置有密封繩。

本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)明的水平回轉(zhuǎn)軸系以及高低回轉(zhuǎn)軸系的軸承與電機(jī)之間或軸承與測角編碼器之間均采用嵌套式結(jié)構(gòu)布局，最大程度地壓縮了水平回轉(zhuǎn)軸系以及高低回轉(zhuǎn)軸系的軸向空間尺寸；本發(fā)明的回轉(zhuǎn)半徑小于10公分，高度小于25公分，重量小于5.5公斤，高低轉(zhuǎn)動(dòng)范圍為+20度至-110度，水平360度連續(xù)無限轉(zhuǎn)動(dòng)，穩(wěn)定精度優(yōu)于0.01度角，對人員的探測距離大于3公里，整體外形密封。

2、本發(fā)明水平回轉(zhuǎn)軸系以及高低回轉(zhuǎn)軸系均采用直流力矩電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件，避免了電機(jī)傳動(dòng)中的空回存在，內(nèi)置高精度雙軸陀螺，進(jìn)一步提高穩(wěn)定精度。

3、本發(fā)明最大化地?cái)U(kuò)展球形腔體的內(nèi)部空間尺寸，以便允許更大尺寸傳感器的安裝。

4、本發(fā)明內(nèi)置電源、圖像采集、圖像輸出、伺服驅(qū)動(dòng)、測角解算、跟蹤處理、綜合控制等功能模塊，具有獨(dú)立自主穩(wěn)定、跟蹤等功能，無需外部附加電氣模塊。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的主視圖；

圖2是本發(fā)明水平軸系的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明高低電機(jī)軸系的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明高低測角軸系的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明電氣系統(tǒng)原理圖。

各附圖標(biāo)記為：1—水平回轉(zhuǎn)軸系，1.1—?dú)んw，1.2—法蘭盤，1.3—第一軸承，1.4—第一力矩電機(jī)，1.5—第一測角編碼器，1.6—導(dǎo)電滑環(huán)，1.7—電子線路板組，1.8—上蓋板，2—高低回轉(zhuǎn)軸系，2.1—U形框架，2.2—電機(jī)軸系，2.3—測角軸系，2.4—側(cè)蓋，2.5—電機(jī)座，2.6—讀數(shù)頭座，2.7—第二力矩電機(jī)，2.8—第二軸承，2.9—第三軸承，2.10—環(huán)軸，2.11—第二測角編碼器環(huán)體，2.12—第二測角編碼器讀數(shù)頭，3—球形腔體，3.1—中殼體。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

參照圖1至圖4所示，本發(fā)明公開了一種輕小型光電吊艙，包括水平回轉(zhuǎn)軸系1和設(shè)置在水平回轉(zhuǎn)軸系1下方的高低回轉(zhuǎn)軸系2，所述的水平回轉(zhuǎn)軸系1包括兩端開口的殼體1.1以及安裝在殼體1.1內(nèi)的第一力矩電機(jī)1.4、第一測角編碼器1.5和電子線路板組1.7，所述的第一力矩電機(jī)1.4與第一軸承1.3采用嵌套式布局安裝，所述的第一力矩電機(jī)1.4的轉(zhuǎn)軸內(nèi)壁沿軸線套設(shè)有與其配合使用的第一軸承1.3，所述的第一軸承1.3的上端面緊固連接有第一壓圈，所述的第一力矩電機(jī)1.4的轉(zhuǎn)軸的下端面上安裝有與殼體1.1的內(nèi)壁相配合的法蘭盤1.2，所述的法蘭盤1.2的中心設(shè)置有一空心圓柱，所述的空心圓柱內(nèi)套設(shè)有可以傳輸高清視頻信號的導(dǎo)電滑環(huán)1.6，所述的空心圓柱上端面上設(shè)置有一臺(tái)階平面，所述的第一測角編碼器1.5包括第一測角編碼器環(huán)體和第一測角編碼器讀數(shù)頭，所述的第一測角編碼器環(huán)體安裝在空心圓柱的臺(tái)階平面上，所述的殼體1.1的內(nèi)壁上設(shè)置有一帶凸起安裝面的圓柱，所述的第一測角編碼器讀數(shù)頭固定安裝在安裝面上，該第一測角編碼器讀數(shù)頭與第一測角編碼器環(huán)體配合完成水平回轉(zhuǎn)軸系測角信息讀??；所述的殼體1.1的上端面上設(shè)置有上蓋板1.8，所述的上蓋板1.8的下端面安裝有電源模塊，所述的上蓋板1.8上設(shè)置有對外接插件。所述的殼體1.1內(nèi)壁上部還設(shè)置有四個(gè)凸臺(tái)及螺紋孔，所述的電子線路板組1.7固定安裝在凸臺(tái)上，所述的電子線路板組1.7包括伺服驅(qū)動(dòng)模塊、伺服控制模塊、圖像采集模塊、圖像處理模塊、陀螺數(shù)據(jù)處理模塊、跟蹤控制模塊、測偏處理模塊、軸系測角模塊、綜合控制模塊和對內(nèi)對外接口模塊等。所述的第一軸承1.3采用兩個(gè)型號相同的軸承，所述的軸承之間設(shè)置有隔圈，所述的殼體1.1與法蘭盤1.2之間通過第一密封圈實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)動(dòng)密封，所述的殼體1.1與上蓋板1.8之間通過密封繩實(shí)現(xiàn)端面靜密封。

所述的高低回轉(zhuǎn)軸系2包括安裝在法蘭盤1.2下端面上的U形框架2.1、安裝在U形框架2.1兩側(cè)的側(cè)蓋2.4以及分別設(shè)置在U形框架2.1與側(cè)蓋2.4形成的腔體內(nèi)的電機(jī)軸系2.2和測角軸系2.3，所述的U形框架2.1與側(cè)蓋2.4之間通過密封繩實(shí)現(xiàn)端面靜密封。

所述的電機(jī)軸系2.2和測角軸系2.3也采用嵌套式布局安裝。

所述的高低回轉(zhuǎn)軸系2的中間設(shè)置有密封的球形腔體3，所述的球形腔體3包括中殼體3.1、安裝在中殼體3.1前、后端面上的前蓋端面和后蓋端面以及設(shè)置在中殼體3.1內(nèi)的傳感器組，所述的中殼體3.1與前、后蓋端面之間通過密封繩實(shí)現(xiàn)端面靜密封。

所述的電機(jī)軸系2.2包括安裝在U形框架2.1上的雙環(huán)空心圓柱形電機(jī)座2.5、采用螺釘安裝在電機(jī)座2.5端面上與電機(jī)座2.5同軸的第二力矩電機(jī)2.7和安裝在第二力矩電機(jī)2.7的轉(zhuǎn)軸內(nèi)壁與電機(jī)座2.5內(nèi)環(huán)外壁之間的第二軸承2.8，所述的U形框架2.1和中殼體3.1的相應(yīng)位置上分別設(shè)置有第一通孔和第二通孔，所述的第二力矩電機(jī)2.7的轉(zhuǎn)軸穿過第一通孔與中殼體3.1固定連接，所述的第二軸承2.8與中殼體3.1之間緊固連接有第二壓圈，所述的第一通孔上設(shè)置有第一安裝槽，所述的第一安裝槽內(nèi)設(shè)置有與第二力矩電機(jī)2.7的轉(zhuǎn)軸外壁配合使用的O形第二密封圈，所述的第二力矩電機(jī)2.7與 U形框架2.1通過第二密封圈實(shí)現(xiàn)動(dòng)密封。

所述的測角軸系2.3包括安裝在U形框架2.1上的雙環(huán)空心圓柱形讀數(shù)頭座2.6、套設(shè)在讀數(shù)頭座2.6內(nèi)環(huán)外壁上并與讀數(shù)頭座2.6同軸的環(huán)軸2.10和設(shè)置在讀數(shù)頭座2.6內(nèi)環(huán)外壁與環(huán)軸2.10內(nèi)壁之間的第三軸承2.9，所述的U形框架2.1和中殼體3.1的相應(yīng)位置上分別設(shè)置有第三通孔和第四通孔，所述的環(huán)軸2.10穿過第三通孔與中殼體3.1固定連接，所述的第三軸承2.9與中殼體3.1之間緊固連接有第三壓圈，所述的第三通孔上設(shè)置有第三安裝槽，所述的第三安裝槽內(nèi)設(shè)置有與環(huán)軸2.10的外表面配合使用的O形第三密封圈，所述的環(huán)軸2.10與U形框架2.1通過第三密封圈實(shí)現(xiàn)動(dòng)密封，所述的環(huán)軸2.10遠(yuǎn)離中殼體3.1的一端端面上安裝有第二測角編碼器環(huán)體2.11，所述的讀數(shù)頭座2.6遠(yuǎn)離中殼體3.1的一端端面上設(shè)置有第二測角編碼器讀數(shù)頭2.12。

所述的傳感器組包括固定安裝在中殼體3.1上的傳感器支架和分別固定安裝在傳感器支架上、下端面上的光電傳感器和陀螺傳感器，所述的前蓋端面上設(shè)置有與傳感器組相匹配的光學(xué)保護(hù)窗口，所述的光電傳感器采用可見光傳感器、紅外傳感器和激光指示器（或激光測距器）中的任一種或幾種的組合；所述的可見光傳感器包括標(biāo)清可見光傳感器和高清可見光傳感器。

所述的光電傳感器以及陀螺傳感器的電信號導(dǎo)線從測角軸系2.3的中心軸孔穿出，與第二測角編碼器讀數(shù)頭2.12的電信號導(dǎo)線一起穿過U形框架2.1上部右側(cè)過線孔，再與導(dǎo)電滑環(huán)1.6定子導(dǎo)線連接；所述的電機(jī)軸系2.2的第二力矩電機(jī)2.7的電信號導(dǎo)線穿過U形框架2.1上部左側(cè)過線孔，與導(dǎo)電滑環(huán)1.6定子導(dǎo)線連接；所述的水平回轉(zhuǎn)軸系1的各電信號導(dǎo)線分別與導(dǎo)電滑環(huán)1.6轉(zhuǎn)子導(dǎo)線以及上蓋板1.8上的對外接插件連接。

如圖5所示，本發(fā)明的工作過程是：外界景物目標(biāo)經(jīng)過大氣傳輸進(jìn)入本裝置光電傳感器變換為視頻圖像信號，經(jīng)圖像采集模塊處理后，再由圖像處理模塊對視頻圖像進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別、提取、位置測偏，將測偏信息輸入綜合控制模塊，由綜合控制模塊結(jié)合外部指令通過伺服控制模塊向軸系發(fā)送驅(qū)動(dòng)參數(shù)，由伺服驅(qū)動(dòng)模塊控制力矩電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，軸系測角模塊及時(shí)測量電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，陀螺傳感器及時(shí)感應(yīng)光電傳感器光軸姿態(tài)，反饋信息發(fā)送給綜合控制模塊，由綜合控制模塊向伺服控制模塊發(fā)送指令驅(qū)動(dòng)軸系電機(jī)保持軸系姿態(tài)穩(wěn)定；圖像采集模塊和圖像處理模塊還輸出一路圖像至裝置外供顯示觀察。本發(fā)明只需要外部提供24V直流電源以及工作方式（手動(dòng)、自動(dòng)、跟蹤、掃描、開機(jī)、關(guān)機(jī)等）狀態(tài)指令，即可自主工作，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、跟蹤等功能，同時(shí)裝置還輸出實(shí)時(shí)視頻圖像、裝置工作狀態(tài)、傳感器光軸指向等參數(shù)信息。

上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，以及部分運(yùn)用的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。