雙自由度直驅(qū)掃描跟蹤轉(zhuǎn)臺的制作方法
【專利摘要】雙自由度直驅(qū)掃描跟蹤轉(zhuǎn)臺，涉及掃描跟蹤轉(zhuǎn)臺。設(shè)有底座、支座、鏡片、鏡片夾座、俯仰電機、擺臂、搖擺電機、俯仰接近開關(guān)、搖擺接近開關(guān)、搖擺觸板、俯仰觸板、俯仰硬限位、擺動支架和搖擺硬限位；支座與底座固連；鏡片設(shè)于鏡片夾座上，鏡片夾座與擺動支架固連，擺動支架與擺臂上端固連；俯仰電機與支座固連，俯仰電機的轉(zhuǎn)子穿過支座與擺臂固定連接，俯仰接近開關(guān)安裝板與支座固連，俯仰觸板與俯仰接近開關(guān)面對，俯仰觸板固連在擺臂上；搖擺電機與支座固連，搖擺電機的轉(zhuǎn)子穿過支座與底座固連，搖擺觸板固連在底座上，搖擺觸板與搖擺接近開關(guān)面對，俯仰電機和搖擺電機的驅(qū)動器與支座固連，俯仰硬限位設(shè)于擺臂上，搖擺硬限位設(shè)于支座上。
【專利說明】雙自由度直驅(qū)掃描跟蹤轉(zhuǎn)臺
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于多波段紅外物體追蹤和探測【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及掃描跟蹤轉(zhuǎn)臺，尤其是涉及一種雙自由度直驅(qū)式掃描跟蹤轉(zhuǎn)臺。
【背景技術(shù)】
[0002]雙自由度轉(zhuǎn)臺常應(yīng)用于各行各業(yè)，在民用中常見于機床行走等機構(gòu)；在軍事領(lǐng)域，常用于模擬探測目標(biāo)的空間分布或探測器本身在空間中的目標(biāo)搜尋(常金彪.紅外熱像源二維轉(zhuǎn)臺的設(shè)計研究[D].南京理工大學(xué)，2013)。紅外制導(dǎo)是精確制導(dǎo)武器的一種重要制導(dǎo)方式。特別是作為紅外制導(dǎo)導(dǎo)引頭的伺服機構(gòu)(靳鵬飛.紅外導(dǎo)引頭跟蹤器設(shè)計[D].西安電子科技大學(xué)，2007)，雙自由度轉(zhuǎn)臺的性能對導(dǎo)引頭有著重大影響。無論是戰(zhàn)略彈道導(dǎo)彈，還是戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈，都向體積小、射程遠、速度快、制導(dǎo)精度高等方向發(fā)展，以滿足未來戰(zhàn)爭的要求(姚秀娟，彭曉樂，張永科.幾種精確制導(dǎo)技術(shù)簡述[J].激光與紅外，2006(5))。相應(yīng)地，雙自由度轉(zhuǎn)臺必須能適應(yīng)這種趨勢的發(fā)展，減小體積、提高控制精度。目前，用于紅外追蹤的雙自由度轉(zhuǎn)臺主要是利用兩種電機進行運動控制:如專利申請?zhí)枮?00410080341.0提供了一種雙自由度云臺，所用電機為步進電機，但步進電機具有噪聲大、動作點離散、回程間隙誤差大、動態(tài)性能差等缺點，無法滿足精確控制的要求；另一種是力矩電機(艾敏.二維轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)分析及動力學(xué)仿真[D].長春理工大學(xué)，2011)，雖然能獲得較好的動態(tài)特性和精度，但需要外加齒輪減速機構(gòu)，體積大、相較于步進電機略顯笨重。因此，如何同時獲取良好的動態(tài)性能、較小的體積重量、足夠的旋轉(zhuǎn)扭矩以及較小的噪聲振動是雙自由度轉(zhuǎn)臺亟需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種體積小、結(jié)構(gòu)簡單，能在垂直和水平方向搖擺和俯仰，并能顯著提高運動控制精度的雙自由度直驅(qū)掃描跟蹤轉(zhuǎn)臺。
[0004]本發(fā)明設(shè)有底座、支座、鏡片、鏡片夾座、俯仰電機、擺臂、搖擺電機、俯仰接近開關(guān)、搖擺接近開關(guān)、搖擺接近開關(guān)安裝板、搖擺觸板、俯仰觸板、俯仰接近開關(guān)安裝板、俯仰硬限位、擺動支架和搖擺硬限位；
[0005]底座固定在外部水平臺面上；支座與底座固連；鏡片設(shè)于鏡片夾座上，鏡片夾座與擺動支架固連，擺動支架與擺臂上端固連；俯仰電機與支座固連，俯仰電機的轉(zhuǎn)子穿過支座與擺臂固定連接，俯仰接近開關(guān)設(shè)于俯仰接近開關(guān)安裝板上，俯仰接近開關(guān)安裝板與支座固連，俯仰觸板與俯仰接近開關(guān)面對，俯仰觸板固連在擺臂上；搖擺電機與支座固連，搖擺電機的轉(zhuǎn)子穿過支座與底座固連，搖擺接近開關(guān)設(shè)于搖擺接近開關(guān)安裝板上，搖擺接近開關(guān)安裝板與支座固連，搖擺觸板固連在底座上，搖擺觸板與搖擺接近開關(guān)面對，俯仰電機和搖擺電機的驅(qū)動器與支座固連，俯仰硬限位設(shè)于擺臂上，搖擺硬限位設(shè)于支座上。
[0006]所述擺動支架與擺臂最好為一體式構(gòu)件。
[0007]所述擺臂上設(shè)有弧形凹槽，該弧形凹槽與設(shè)于所述支座上的螺釘配合形成俯仰硬限位；所述支座上設(shè)有也弧形凹槽，該弧形凹槽與設(shè)于底座的螺釘配合形成搖擺硬限位。
[0008]所述俯仰電機和搖擺電機均采用高精度伺服諧波減速電機。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明的有益效果如下:
[0010]本發(fā)明采用捷聯(lián)穩(wěn)定的常平架結(jié)構(gòu)，將負載簡化成一伺服鏡，與慣性器件分離，并采用高精度諧波減速電機，有效減小了系統(tǒng)的體積和質(zhì)量并提高了控制精度，使用限位開關(guān)和機械硬限位進行雙重限位，能最大程度上保證轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)安全。
[0011]它能實現(xiàn)垂直和水平方向的二維度精密運動，有效提高運行控制精度，可用于物體的紅外光譜追蹤探測和紅外成像追蹤探測。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明實施例的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2為本發(fā)明實施例的正視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖3為本發(fā)明實施例的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖4為體現(xiàn)了本發(fā)明實施例的搖擺硬限位結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0016]圖1?4中各標(biāo)記表示:1鏡片；2鏡片夾座；3俯仰電機；4驅(qū)動器；5擺臂；6支座；7搖擺電機；8底座；9俯仰接近開關(guān)；10搖擺接近開關(guān)；11搖擺接近開關(guān)安裝板；12搖擺觸板；13俯仰觸板；14俯仰接近開關(guān)安裝板；15俯仰硬限位；16擺動支架；17搖擺硬限位；18固定螺釘。
【具體實施方式】
[0017]參見圖1?4，本實施例設(shè)有底座8、支座6、鏡片1、鏡片夾座2、俯仰電機3、驅(qū)動器4、擺臂5、搖擺電機7、俯仰接近開關(guān)9、搖擺接近開關(guān)10、搖擺接近開關(guān)安裝板11、搖擺觸板12、俯仰觸板13、俯仰接近開關(guān)安裝板14、俯仰硬限位15、擺動支架16和搖擺硬限位17。
[0018]底座8固定在外部水平臺面上；支座6與底座8固連；鏡片I設(shè)于鏡片夾座2上，鏡片夾座2與擺動支架16固連，擺動支架16與擺臂5上端固連；俯仰電機3與支座6固連，俯仰電機3的轉(zhuǎn)子穿過支座6與擺臂5固定連接，俯仰接近開關(guān)9設(shè)于俯仰接近開關(guān)安裝板14上，俯仰接近開關(guān)安裝板14與支座6固連，俯仰觸板13與俯仰接近開關(guān)9面對，俯仰觸板13固連在擺臂5上；搖擺電機7與支座6固連，搖擺電機7的轉(zhuǎn)子穿過支座6與底座8固連，搖擺接近開關(guān)10設(shè)于搖擺接近開關(guān)安裝板11上，搖擺接近開關(guān)安裝板11與支座6固連，搖擺觸板12固連在底座8上，搖擺觸板12與搖擺接近開關(guān)10面對，俯仰電機3和搖擺電機7的驅(qū)動器4與支座6固連，俯仰硬限位15設(shè)于擺臂5上，搖擺硬限位17設(shè)于支座6上。
[0019]所述擺動支架16與擺臂5為一體式構(gòu)件。所述擺臂5上設(shè)有弧形凹槽，弧形凹槽與設(shè)于所述支座6上的螺釘配合形成俯仰硬限位15 ;所述支座6上設(shè)有也弧形凹槽，該弧形凹槽與設(shè)于底座8的螺釘配合形成搖擺硬限位17。所述俯仰電機3和搖擺電機7均采用高精度伺服諧波減速電機。
[0020]本實施例將負載簡化成一伺服鏡，減小了系統(tǒng)的體積和質(zhì)量。可實現(xiàn)俯仰驅(qū)動和搖擺驅(qū)動，從而實現(xiàn)水平和垂直方向上的二維運動。在垂直方向上，俯仰電機3采用高精度伺服減速電機，為了控制垂直方向上的行程及進行限位保護，需設(shè)置限位開關(guān)，該限位開關(guān)包括俯仰接近開關(guān)安裝板14、俯仰接近開關(guān)9、俯仰觸板13，俯仰接近開關(guān)安裝板14通過若干螺釘與支座6固定連接，俯仰接近開關(guān)9通過螺母與俯仰接近開關(guān)安裝板14連接，并且位置可調(diào)，俯仰觸板13通過若干螺釘固定連接在擺臂5上；在水平方向上，搖擺電機7的機身通過若干螺釘與支座6固定連接，搖擺電機7的轉(zhuǎn)子穿過支座6通過若干螺釘與底座8固定連接，搖擺電機7采用高精度伺服減速電機，為了控制垂直方向上的行程及進行限位保護，亦需設(shè)置限位開關(guān)，該限位開關(guān)包括搖擺接近開關(guān)安裝板11、搖擺接近開關(guān)10、搖擺觸板12，搖擺接近開關(guān)安裝板11通過若干螺釘與支座6固定連接，搖擺接近開關(guān)10通過螺母與搖擺接近開關(guān)安裝板11連接，并且位置亦可調(diào)，搖擺觸板12通過若干螺釘固定連接在底座8上。為最大程度上對系統(tǒng)進行限位保護，在擺臂5上特定位置開有一定寬度和長度的弧形凹槽，與固定在支座6上的螺釘配合形成俯仰硬限位15，亦在支座6上特定位置開有一定寬度和長度的弧形凹槽，與固定在支座6上的螺釘配合形成搖擺硬限位17。驅(qū)動俯仰電機3和搖擺電機7的驅(qū)動器4通過若干螺母與支座6固定連接。整個轉(zhuǎn)臺由底座8通過固定螺釘18固定在水平面上。轉(zhuǎn)臺所用俯仰電機為FHA-8C-50-12S17B型諧波減速電機，最大扭矩3.3匪，單方向定位精度為120秒；搖擺電機為FHA11C-50-12S17B型諧波減速電機，最大扭矩8.3匪，單方向定位精度為90秒；兩電機由HA-800-1型組合驅(qū)動器進行驅(qū)動。
【權(quán)利要求】
1.雙自由度直驅(qū)掃描跟蹤轉(zhuǎn)臺，其特征在于，設(shè)有底座、支座、鏡片、鏡片夾座、俯仰電機、擺臂、搖擺電機、俯仰接近開關(guān)、搖擺接近開關(guān)、搖擺接近開關(guān)安裝板、搖擺觸板、俯仰觸板、俯仰接近開關(guān)安裝板、俯仰硬限位、擺動支架和搖擺硬限位； 底座固定在外部水平臺面上；支座與底座固連；鏡片設(shè)于鏡片夾座上，鏡片夾座與擺動支架固連，擺動支架與擺臂上端固連；俯仰電機與支座固連，俯仰電機的轉(zhuǎn)子穿過支座與擺臂固定連接，俯仰接近開關(guān)設(shè)于俯仰接近開關(guān)安裝板上，俯仰接近開關(guān)安裝板與支座固連，俯仰觸板與俯仰接近開關(guān)面對，俯仰觸板固連在擺臂上；搖擺電機與支座固連，搖擺電機的轉(zhuǎn)子穿過支座與底座固連，搖擺接近開關(guān)設(shè)于搖擺接近開關(guān)安裝板上，搖擺接近開關(guān)安裝板與支座固連，搖擺觸板固連在底座上，搖擺觸板與搖擺接近開關(guān)面對，俯仰電機和搖擺電機的驅(qū)動器與支座固連，俯仰硬限位設(shè)于擺臂上，搖擺硬限位設(shè)于支座上。
2.如權(quán)利要求1所述雙自由度直驅(qū)掃描跟蹤轉(zhuǎn)臺，其特征在于，所述擺動支架與擺臂為一體式構(gòu)件。
3.如權(quán)利要求1所述雙自由度直驅(qū)掃描跟蹤轉(zhuǎn)臺，其特征在于，所述擺臂上設(shè)有弧形凹槽，該弧形凹槽與設(shè)于支座上的螺釘配合形成俯仰硬限位；所述支座上設(shè)有也弧形凹槽，該弧形凹槽與底座的螺釘配合形成搖擺硬限位。
4.如權(quán)利要求1所述雙自由度直驅(qū)掃描跟蹤轉(zhuǎn)臺，其特征在于，所述俯仰電機和搖擺電機均采用伺服諧波減速電機。
【文檔編號】F16M11/18GK103883853SQ201410140753
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年4月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月9日
【發(fā)明者】方正, 胡波, 褚旭陽, 柳娟, 張興亮, 王超, 陳思媛 申請人:廈門大學(xué)