專利名稱：一種兩自由度大負(fù)載跟蹤穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于航空光電成像技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種兩自由度大負(fù)載跟蹤穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)，適用于以直升飛機(jī)或輕小型飛機(jī)為飛行平臺(tái)的航空光電成像系統(tǒng)，可用于航空遙感、基礎(chǔ)測繪、軍事偵察等領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
穩(wěn)定跟蹤平臺(tái)由于能隔離載體(導(dǎo)彈、飛機(jī)、戰(zhàn)車、艦船)擾動(dòng)，不斷測量平臺(tái)姿態(tài)和位置的變化，精確保持動(dòng)態(tài)姿態(tài)基準(zhǔn)，并通過圖像探測設(shè)備實(shí)現(xiàn)對機(jī)動(dòng)目標(biāo)自動(dòng)跟蹤，所以在現(xiàn)代武器系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。例如:在彈(箭)制導(dǎo)導(dǎo)引頭中，要求跟隨主穩(wěn)定的目標(biāo)瞄準(zhǔn)線能夠隔離彈體角運(yùn)動(dòng)對武器射擊線的擾動(dòng)，通過安裝在穩(wěn)定跟蹤平臺(tái)上的圖像探測裝置獲取穩(wěn)定的目標(biāo)圖像，為大視場目標(biāo)捕獲和小視場目標(biāo)識(shí)別與跟蹤提供測量和計(jì)算基準(zhǔn)，提高在行迸間的發(fā)射命中率；坦克、裝甲戰(zhàn)車等地面車輛需要頻繁機(jī)動(dòng)、停止、快速瞄準(zhǔn)和行進(jìn)間射擊，其作戰(zhàn)平臺(tái)不僅應(yīng)具有高度的機(jī)動(dòng)能力，還應(yīng)具備運(yùn)動(dòng)間穩(wěn)定瞄準(zhǔn)，跟蹤、射擊能力，穩(wěn)定跟蹤平臺(tái)可用于安裝晝視、夜視、測距功能三合一的觀瞄設(shè)備，獲取穩(wěn)定的視場，使觀察者能清楚地洞察戰(zhàn)場情況；雷達(dá)的天線體積龐大，經(jīng)常受到各種各樣的干擾，為了使其按預(yù)定規(guī)律搜索或?qū)崿F(xiàn)目標(biāo)跟蹤，需要穩(wěn)定系統(tǒng)來隔離這些干擾。在航空偵察攝影觀測設(shè)備、機(jī)載目標(biāo)指示器、空間遙感探測和海底聲納探測等深海作業(yè)場合，穩(wěn)定跟蹤平臺(tái)都得到了廣泛的應(yīng)用。兩自由度跟蹤穩(wěn)定平臺(tái)有效跟蹤目標(biāo)和穩(wěn)定成像載荷，是航空偵察平臺(tái)中使用最多的一種，技術(shù)較為成熟。即將光電傳感器等偵察設(shè)備置于相互正交的俯仰、方位兩個(gè)框架組成的平臺(tái)上，通過陀螺敏感平臺(tái)相對慣性空間運(yùn)動(dòng)，然后經(jīng)通絡(luò)穩(wěn)定回路驅(qū)動(dòng)框架力矩電機(jī)，克服外界干擾力矩，達(dá)到穩(wěn)定目的。典型的國外產(chǎn)品主要有:以色列C0NTR0P精密技術(shù)公司研制的ESP-600C型無人機(jī)載光電偵查平臺(tái)采用兩軸平臺(tái)，其方位轉(zhuǎn)動(dòng)范圍360° XN、俯仰+10° -10°、最大角速度50° /S、最大角加速度-50° /s2，其穩(wěn)定精度達(dá)到15urad。MSSP-3型海事觀察平臺(tái)主要用于海事巡邏飛機(jī)和巡邏船，采用四框架陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)，帶有高分辨力前視紅外相機(jī)、高性能CCD (Charge CoupledDevice,電荷稱合器件)相機(jī)和激光測距儀。這兩種穩(wěn)定平臺(tái)代表了二框架結(jié)構(gòu)和四框架二軸機(jī)構(gòu)形式穩(wěn)定平臺(tái)的國際先進(jìn)水平。但是目前研究較多的是承載小、載荷少、體積小的機(jī)載跟蹤穩(wěn)定平臺(tái)，此外，還存在穩(wěn)定范圍小，沒有POS提供姿態(tài)基準(zhǔn)不能工作的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種兩自由度大負(fù)載跟蹤穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)，穩(wěn)定精度高、承載/自重比并可以自主提供姿態(tài)基準(zhǔn)，適用于直升飛機(jī)或輕小型飛機(jī)航空成像、偵察作業(yè)。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:一種兩自由度大負(fù)載跟蹤穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)，其特征包括結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)及控制系統(tǒng)；所述的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)包括四個(gè)線振動(dòng)減振器、基座、方位框架和俯仰框架；所述的動(dòng)力系統(tǒng)均采用有刷直流力矩電機(jī)+減速齒輪系統(tǒng)，包括方位有刷直流力矩電機(jī)和方位減速齒輪，用于驅(qū)動(dòng)方位框架；俯仰有刷直流力矩電機(jī)和俯仰減速齒輪，用于驅(qū)動(dòng)俯仰框架；所述控制系統(tǒng)包括測量組件和控制電路，測量組件包括光電成像器件、位置姿態(tài)測量系統(tǒng)POS、兩支MEMS陀螺儀、一支MEMS加速度計(jì)、方位光電碼盤、俯仰光電碼盤；控制電路的電路板集中安裝在電路箱內(nèi)，且電纜線路從方位軸系、俯仰軸系內(nèi)部穿過；光電成像器件、POS、陀螺儀、加速度計(jì)通過俯仰軸系支承安裝在方位框架內(nèi)，方位框架通過方位軸系支承吊于基座下，基座采用圓周封閉的整體式環(huán)形硬鋁合金結(jié)構(gòu)通過四個(gè)線振動(dòng)減振器坐安裝底板上。所述的方位框架、俯仰框架由外到內(nèi)分布，兩框架回轉(zhuǎn)軸線正交于一點(diǎn)；方位框架采用封閉的整體式U形結(jié)構(gòu)，通過方位軸系支承吊于在基座下，繞方位軸實(shí)現(xiàn)0°至360°旋轉(zhuǎn)，并由方位光電碼盤測量方位框架和基座的相對轉(zhuǎn)角；俯仰框架采用開放的整體式方形結(jié)構(gòu)，通過俯仰軸系支承安裝在方位框架內(nèi)，繞左俯仰軸、右俯仰軸實(shí)現(xiàn)-90°至0°旋轉(zhuǎn)，并由俯仰光電碼盤測量俯仰框架和方位框架的相對轉(zhuǎn)角；方位框架隔離基座方位角速率，俯仰框架隔離基座滾轉(zhuǎn)角速率；實(shí)現(xiàn)抵消干擾力矩，實(shí)時(shí)穩(wěn)定和調(diào)整俯仰框架上的光電成像器件視軸的目的。本發(fā)明的原理是:兩自由度大負(fù)載跟蹤穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)由兩個(gè)框架構(gòu)成，由外至內(nèi)分別是方位框架、俯仰框架。方位框架的回轉(zhuǎn)軸沿著飛機(jī)的航向方向，用以隔離飛機(jī)的方位角運(yùn)動(dòng)；俯仰框架的回轉(zhuǎn)軸沿飛機(jī)飛行方向，用以隔離飛機(jī)的橫滾角運(yùn)動(dòng)；各回轉(zhuǎn)軸均以順時(shí)針旋轉(zhuǎn)為正。如圖2所示，方位有刷直流力矩電機(jī)，驅(qū)動(dòng)方位框架轉(zhuǎn)動(dòng)，俯仰有刷直流力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)俯仰框架轉(zhuǎn)動(dòng)；安裝在俯仰框架上的方位MEMS陀螺儀敏感方位框架沿方位軸相對于慣性空間的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度，俯仰MEMS陀螺儀敏感俯仰框架沿俯仰軸相對于慣性空間的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度；安裝在俯仰框架上的俯仰加速度計(jì)敏感重力加速度在俯仰軸的加速度投影；方位光電碼盤測量方位框架與基座間相對轉(zhuǎn)角，俯仰光電碼盤測量俯仰框架與方位框架間相對轉(zhuǎn)角。伺服控制器根據(jù)速率陀螺敏感到的框架角速率信息和加速度計(jì)或POS測量出的姿態(tài)信息產(chǎn)生控制信號(hào)，控制信號(hào)經(jīng)過功率驅(qū)動(dòng)模塊轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)給力矩電機(jī)，力矩電機(jī)輸出驅(qū)動(dòng)力矩，通過齒輪減速裝置反向驅(qū)動(dòng)兩個(gè)框架轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)抵消干擾力矩，實(shí)時(shí)穩(wěn)定或調(diào)整光電成像載荷視軸的目的。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于:(I)結(jié)構(gòu)部分采用整體、開放式設(shè)計(jì)，基座采用圓周封閉的整體式環(huán)形硬鋁合金結(jié)構(gòu)坐安裝于機(jī)艙板上；方位框采用封閉的整體式U形結(jié)構(gòu)吊于基座下方，俯仰框采用開放的整體式方形結(jié)構(gòu)安裝于方位框內(nèi)。以上措施使得本發(fā)明相對于現(xiàn)有兩軸跟蹤穩(wěn)定平臺(tái)，克服了載荷體積大帶來的不利，具有承載大，承載載荷多、力矩大的特點(diǎn)。(2)主電路板集中安裝在電路箱內(nèi)，電路箱安裝在方位框架側(cè)板上；電纜線路從方位軸、右俯仰軸內(nèi)部穿過；上述措施使得平臺(tái)結(jié)構(gòu)緊湊，繞線干擾減小，調(diào)試容易；(3)平臺(tái)內(nèi)部安裝加速度計(jì)提供位置姿態(tài)基準(zhǔn)，使平臺(tái)在沒有POS情況下可實(shí)現(xiàn)水平自主穩(wěn)定；同時(shí)，選用MEMS慣性器件顯著減小了所需要的空間尺寸和重量，并可獲得更大的穩(wěn)定范圍；(4)框架動(dòng)力系統(tǒng)采用有刷直流力矩電機(jī)+減速齒輪的組合方式，力矩大，易于實(shí)現(xiàn)框架控制。


圖1為本發(fā)明的組成框圖及其連接關(guān)系；圖2為本發(fā)明的總體剖面視圖以及坐標(biāo)系方向的規(guī)定；圖3為本發(fā)明的基座剖面圖；圖4為本發(fā)明的方位動(dòng)力系統(tǒng)剖面圖；圖5為本發(fā)明的俯仰動(dòng)力系統(tǒng)剖面圖；圖6為本發(fā)明的方位軸系剖面圖；圖7為本發(fā)明的俯仰軸系剖面圖；圖8為本發(fā)明的方位碼盤剖面圖；圖9為本發(fā)明的方位碼盤剖面圖；圖10為本發(fā)明的工作原理示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明包括結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)及控制系統(tǒng)；所述的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)包括四個(gè)線振動(dòng)減振器2、基座1、方位框架6和俯仰框架10 ;所述的動(dòng)力系統(tǒng)均采用有刷直流力矩電機(jī)+減速齒輪系統(tǒng)，包括方位有刷直流力矩電機(jī)4和方位減速齒輪20，用于驅(qū)動(dòng)方位框架6 ;俯仰有刷直流力矩電機(jī)15和俯仰減速齒輪16，用于驅(qū)動(dòng)俯仰框架10 ;所述控制系統(tǒng)包括測量組件和控制電路，測量組件包括光電成像器件17、位置姿態(tài)測量系統(tǒng)POSll測量俯仰框架10姿態(tài)信息、方位MEMS陀螺儀敏感方位框架沿方位軸相對于慣性空間的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度，俯仰MEMS陀螺儀敏感俯仰框架沿俯仰軸相對于慣性空間的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度；加速度計(jì)8敏感方重力加速度在俯仰軸的加速度投影；方位光電碼盤3測量方位框架與基座間相對轉(zhuǎn)角，俯仰光電碼盤7測量俯仰框架與方位框架間相對轉(zhuǎn)角。伺服控制器根據(jù)測量組件信息產(chǎn)生控制信號(hào)，控制信號(hào)經(jīng)過功率驅(qū)動(dòng)模塊轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)給力矩電機(jī)，力矩電機(jī)輸出驅(qū)動(dòng)力矩，通過齒輪減速裝置反向驅(qū)動(dòng)兩個(gè)框架轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)抵消干擾力矩，實(shí)時(shí)穩(wěn)定或調(diào)整光電成像載荷視軸的目的。如圖2所示，本發(fā)明的方位框架6、俯仰框架10由外到內(nèi)分布，兩框架回轉(zhuǎn)軸線正交于一點(diǎn)；方位框架6采用封閉的整體式U形結(jié)構(gòu)，通過方位軸系18支承吊于在基座I下，繞方位軸系18實(shí)現(xiàn)0°至360°旋轉(zhuǎn)，并由方位光電碼盤3測量方位框架6和基座I的相對轉(zhuǎn)角；俯仰框架10采用開放的整體式方形結(jié)構(gòu)，通過俯仰軸系14支承安裝在方位框架6內(nèi)，繞俯仰軸系14實(shí)現(xiàn)-90°至0°旋轉(zhuǎn)，并由俯仰光電碼盤7測量俯仰框架10和方位框架6的相對轉(zhuǎn)角；方位框架6隔離基座方位角速率，俯仰框架10隔離基座滾轉(zhuǎn)角速率；實(shí)現(xiàn)抵消干擾力矩，實(shí)時(shí)穩(wěn)定和調(diào)整俯仰框架上的光電成像器件視軸的目的。如圖3所示，本發(fā)明中基座I底部設(shè)計(jì)4個(gè)向上突起，4個(gè)突起下分別放置4個(gè)線形減振器2，減振器與安裝底板19相連，實(shí)現(xiàn)減振器2內(nèi)嵌式安裝，并隔離來自飛機(jī)載體的高頻振動(dòng)；基座I中部方位軸系安裝孔102根據(jù)方位角接觸軸承1803結(jié)構(gòu)及尺寸設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)基座I和方位角接觸軸承1803外環(huán)的配合。如圖4所示，本發(fā)明方位有刷直流力矩電機(jī)4由電刷402、電機(jī)軸座405、電機(jī)軸408、轉(zhuǎn)子鋼環(huán)410、繞組線圈403、定子鋼環(huán)404、軸承409、固定螺母401、安裝法蘭411組成，通過方位電機(jī)軸座405安裝在基座I上；方位有刷直流力矩電機(jī)4的輸出軸端設(shè)計(jì)成方位電機(jī)軸端齒輪406形式，方位電機(jī)軸端齒輪406與方位減速齒輪20嚙合。如圖5所示，本發(fā)明俯仰有刷直流力矩電機(jī)15由電刷1511、電機(jī)軸座1501、電機(jī)軸1502、轉(zhuǎn)子鋼環(huán)1509、繞組線圈1510、定子鋼環(huán)1505、軸承1506、固定螺母1508、安裝法蘭1507組成，通過俯仰電機(jī)軸座1501安裝在俯仰框架10側(cè)板上；俯仰有刷直流力矩電機(jī)15的輸出軸端設(shè)計(jì)成俯仰電機(jī)軸端齒輪1503形式，俯仰電機(jī)軸端齒輪1503與俯仰減速齒輪16嚙合。如圖6所示，本發(fā)明方位軸系18由方位軸1801、方位角接觸軸承1803、緊固螺母1806、鍵1802、方位減速齒輪20組成。方位角接觸軸承1803外環(huán)與基座配合，方位角接觸軸承1803內(nèi)環(huán)與方位軸1801配合，實(shí)現(xiàn)方位軸1801的徑向力支承和軸向力支承。方位減速齒輪20通過緊固螺母1806、內(nèi)六角圓柱頭螺釘1804固定在方位軸1801上，同時(shí)，方位減速齒輪20與方位軸1801通過鍵1802配合，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳遞。如圖7所示，本發(fā)明俯仰軸系14由左俯仰軸1405、右俯仰軸1408左俯仰角接觸軸承1401、左俯仰角接觸軸承1409、緊固螺母1406、鍵1404、俯仰減速齒輪16、左俯仰軸端蓋1402、右俯仰軸端蓋1410組成。左俯仰軸端蓋1402通過內(nèi)六角圓柱頭螺釘1407固定在方位框架6側(cè)板上；左俯仰角接觸軸承1401內(nèi)環(huán)與左俯仰軸1405配合，左俯仰角接觸軸承1401外環(huán)與左俯仰軸端蓋1402配合，實(shí)現(xiàn)左俯仰軸1405徑向力支承和軸向力支承；左俯仰軸1405外端加緊固螺母1406實(shí)現(xiàn)左俯仰軸1405軸向固定；左俯仰軸1405與俯仰減速齒輪16通過鍵1404配合，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳遞；右俯仰軸角接觸軸承1409內(nèi)環(huán)與右俯仰軸1408配合，右俯仰軸角接觸軸承1409外環(huán)與右俯仰軸端蓋1410配合，實(shí)現(xiàn)右俯仰軸1408的徑向受力支承和軸向受力支承。如圖8所示，本發(fā)明方位光電碼盤3安裝與方位軸1801上端，直接測量方位框架6與基座I的相對轉(zhuǎn)角。方位光電碼盤支座302通過內(nèi)六角圓柱頭螺釘305固定在方位光電碼盤支座墊片303上，方位光電碼盤支座墊片303通過內(nèi)六角圓柱頭螺釘304固定在方位軸1801上；方位光電碼盤體301直接坐于方位光電碼盤支座302上，并通過碼盤卡306和方位軸1801緊固，方位軸1801轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)方位光電碼盤體301內(nèi)部圓環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)角測量。如圖9所示，本發(fā)明俯仰光電碼盤7安裝在右俯仰軸1408 —端，直接測量俯仰框架10與方位框架6的相對轉(zhuǎn)角。俯仰光電碼盤前端蓋701、俯仰光電碼盤后端蓋705通過內(nèi)六角圓柱頭螺釘702緊固；俯仰光電碼盤體703坐于俯仰光電碼盤后端蓋705，并通過緊固螺釘704固定于右俯仰軸1408，右俯仰軸1408轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)俯仰光電碼盤體703內(nèi)部圓環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)角測量。如圖10所示，成像載荷、P0S、速率陀螺均安裝在俯仰框上，陀螺敏感擾動(dòng)力矩對載荷的影響反饋給控制系統(tǒng)，使電機(jī)及時(shí)的補(bǔ)償?shù)魯_動(dòng)，實(shí)現(xiàn)視軸的穩(wěn)定。POS用來反饋載荷即俯仰框相對地理坐標(biāo)系的實(shí)時(shí)位置，根據(jù)給定的指令角度，控制載荷視軸跟隨相對地理坐標(biāo)系的指定角度。光電碼盤用來測量方位框相對于基座、俯仰框相對于方位框的角度，實(shí)現(xiàn)伺服控制和進(jìn)行限位保護(hù)。本發(fā)明說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種兩自由度大負(fù)載跟蹤穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)，其特征在于包括結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)及控制系統(tǒng)；所述的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)包括四個(gè)線振動(dòng)減振器(2)、基座(I)、方位框架(6)和俯仰框架(10);所述的動(dòng)力系統(tǒng)均采用有刷直流力矩電機(jī)+減速齒輪系統(tǒng)，包括方位有刷直流力矩電機(jī)(4)和方位減速齒輪(20 )，用于驅(qū)動(dòng)方位框架(6 );俯仰有刷直流力矩電機(jī)(15 )和俯仰減速齒輪(16)，用于驅(qū)動(dòng)俯仰框架(10);所述控制系統(tǒng)包括測量組件和控制電路，測量組件包括光電成像器件(17)、位置姿態(tài)測量系統(tǒng)POS (11)、兩支MEMS陀螺儀(13)、一支MEMS加速度計(jì)(8)、方位光電碼盤(3)、俯仰光電碼盤(7);控制電路的電路板集中安裝在電路箱(5)內(nèi)，且電纜線路從方位軸系(18)、俯仰軸系(14)內(nèi)部穿過；光電成像器件(17)、位置姿態(tài)測量系統(tǒng)POS (11)、陀螺儀(13)、加速度計(jì)(8)通過俯仰軸系(14)支承安裝在方位框架(6)內(nèi)，方位框架(6)通過方位軸系(18)支承吊于基座(I)下，基座(I)采用圓周封閉的整體式環(huán)形硬鋁合金結(jié)構(gòu)通過四個(gè)線振動(dòng)減振器(2)坐安裝底板(19)上。
所述的方位框架(6)、俯仰框架(10)由外到內(nèi)分布，兩框架回轉(zhuǎn)軸線正交于一點(diǎn)；方位框架(6)采用封閉的整體式U形結(jié)構(gòu)，通過方位軸系(18)支承吊于在基座(I)下，繞方位軸系(18)實(shí)現(xiàn)0°至360°旋轉(zhuǎn)，并由方位光電碼盤(3)測量方位框架(6)和基座(I)的相對轉(zhuǎn)角；俯仰框架(10)采用開放的整體式方形結(jié)構(gòu)，通過俯仰軸系(14)支承安裝在方位框架(6)內(nèi)，繞俯仰軸系(14)實(shí)現(xiàn)-90°至O。旋轉(zhuǎn)，并由俯仰光電碼盤(7)測量俯仰框架(10)和方位框架(6)的相對轉(zhuǎn)角；方位框架(6)隔離基座方位角速率，俯仰框架(10)隔離基座滾轉(zhuǎn)角速率；實(shí)現(xiàn)抵消干擾力矩，實(shí)時(shí)穩(wěn)定和調(diào)整俯仰框架上的光電成像器件視軸的目的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兩自由度大負(fù)載跟蹤穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)，其特征在于:所述基座(I)底部設(shè)計(jì)4個(gè)向上突起，4個(gè)突起下分別放置4個(gè)線形減振器(2)，減振器與安裝底板(19)相連，實(shí)現(xiàn)線形減振 器(2)內(nèi)嵌式安裝，并隔離來自飛機(jī)載體的高頻振動(dòng)；基座(I)中部方位軸系安裝孔(102)根據(jù)方位角接觸軸承(1803)結(jié)構(gòu)及尺寸設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)基座(I)和方位角接觸軸承(1803)外環(huán)的配合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兩自由度大負(fù)載跟蹤穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)，其特征在于:所述方位有刷直流力矩電機(jī)(4 )由電刷(402 )、電機(jī)軸座(405 )、電機(jī)軸(408 )、轉(zhuǎn)子鋼環(huán)(410 )、繞組線圈(403 )、定子鋼環(huán)(404 )、軸承(409 )、固定螺母(401)和安裝法蘭(411)組成，通過方位電機(jī)軸座(405 )安裝在基座(I)上；方位有刷直流力矩電機(jī)(4 )的輸出軸端設(shè)計(jì)成方位電機(jī)軸端齒輪(406)形式，方位電機(jī)軸端齒輪(406)與方位減速齒輪(20)嚙合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兩自由度大負(fù)載跟蹤穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)，其特征在于:所述俯仰有刷直流力矩電機(jī)(15)由電刷(1511)、電機(jī)軸座(1501)、電機(jī)軸(1502)、轉(zhuǎn)子鋼環(huán)(1509)、繞組線圈(1510)、定子鋼環(huán)(1505)、軸承(1506)、固定螺母(1508)和安裝法蘭(1507)組成，通過俯仰電機(jī)軸座(1501)安裝在俯仰框架(10)側(cè)板上；俯仰有刷直流力矩電機(jī)(15)的輸出軸端設(shè)計(jì)成俯仰電機(jī)軸端齒輪(1503)形式，俯仰電機(jī)軸端齒輪(1503)與俯仰減速齒輪(16)嚙合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兩自由度大負(fù)載跟蹤穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)，其特征在于:所述方位軸系(18)由方位軸(1801)、方位角接觸軸承(1803)、緊固螺母(1806)、鍵(1802)和方位減速齒輪(20)組成；方位角接觸軸承(1803)外環(huán)與基座配合，方位角接觸軸承(1803)內(nèi)環(huán)與方位軸(1801)配合，實(shí)現(xiàn)方位軸(1801)的徑向力支承和軸向力支承。方位減速齒輪(20)通過緊固螺母(1806)、內(nèi)六角圓柱頭螺釘(1804)固定在方位軸(1801)上，同時(shí)，方位減速齒輪(20)與方位軸(1801)通過鍵(1802)配合，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳遞。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兩自由度大負(fù)載跟蹤穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)，其特征在于:所述俯仰軸系(14)由左俯仰軸(1405)、右俯仰軸(1408)左俯仰角接觸軸承(1401)、左俯仰角接觸軸承(1409)、緊固螺母(1406)、鍵(1404)、俯仰減速齒輪(16)、左俯仰軸端蓋(1402)和右俯仰軸端蓋(1410)組成；左俯仰軸端蓋(1402)通過內(nèi)六角圓柱頭螺釘(1407)固定在方位框架(6)側(cè)板上；左俯仰角接觸軸承(1401)內(nèi)環(huán)與左俯仰軸(1405)配合，左俯仰角接觸軸承(1401)外環(huán)與左俯仰軸端蓋(1402)配合，實(shí)現(xiàn)左俯仰軸(1405)徑向力支承和軸向力支承；左俯仰軸(1405)外端加緊固螺母(1406)實(shí)現(xiàn)左俯仰軸(1405)軸向固定；左俯仰軸(1405)與俯仰減速齒輪(16)通過鍵(1404)配合，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳遞；右俯仰軸角接觸軸承(1409)內(nèi)環(huán)與右俯仰軸(1408)配合，右俯仰軸角接觸軸承(1409)外環(huán)與右俯仰軸端蓋(1410)配合，實(shí)現(xiàn)右俯仰軸(1408)的徑向受力支承和軸向受力支承。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兩自由度大負(fù)載跟蹤穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)，其特征在于:所述的方位光電碼盤(3)安裝與方位軸(1801)上端，直接測量方位框架(6)與基座(I)的相對轉(zhuǎn)角；方位光電碼盤支座(302)通過內(nèi)六角圓柱頭螺釘(305)固定在方位光電碼盤支座墊片(303)上，方位光電碼盤支座墊片(303)通過內(nèi)六角圓柱頭螺釘(304)固定在方位軸(1801)上；方位光電碼盤體(301)直接坐于方位光電碼盤支座(302 )上，并通過碼盤卡(306 )和方位軸(1801)緊固，方位軸(1801)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)方位光電碼盤體(301)內(nèi)部圓環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)角測量。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兩自由度大負(fù)載跟蹤穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)，其特征在于:所述的俯仰光電碼盤(7)安裝在右俯仰軸(1408) —端，直接測量俯仰框架(10)與方位框架(6)的相對轉(zhuǎn)角；俯仰光電碼盤前端蓋(701)、俯仰光電碼盤后端蓋(705)通過內(nèi)六角圓周頭螺釘(702)緊固；俯仰光電碼盤體(703)坐于俯仰光電碼盤后端蓋(705)，并通過緊固螺釘(704)固定于右俯仰軸(1408)，右俯仰軸(1408)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)俯仰光電碼盤體(703)內(nèi)部圓環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)角 測量。
全文摘要
一種兩自由度大負(fù)載跟蹤穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)，包括基座、四個(gè)線振動(dòng)減振器、方位框架、俯仰框架、任務(wù)載荷(光電成像器件、兩支MEMS加速度計(jì)、兩支MEMS陀螺儀、POS)、兩部有刷直流力矩電機(jī)、兩支光電碼盤、兩框架控制電路?；ㄟ^線振動(dòng)減振器與飛機(jī)相連，隔離飛機(jī)線振動(dòng)。方位框架由基座支承，并承載俯仰框組件，實(shí)現(xiàn)0°至360°內(nèi)回轉(zhuǎn)；俯仰框架由方位框支承，并承載任務(wù)載荷，實(shí)現(xiàn)-90°至0°回轉(zhuǎn)。控制部分根據(jù)陀螺儀提供的框架角速率信息以及POS或加速度計(jì)提供的姿態(tài)信息驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)框架，補(bǔ)償隔離飛機(jī)角運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明具有精度高、承載/自重比大的特點(diǎn)并具有自身姿態(tài)基準(zhǔn)，適用于輕小型航空監(jiān)控系統(tǒng)中相機(jī)視軸的穩(wěn)定。
文檔編號(hào)G05D3/12GK103149948SQ201310045028
公開日2013年6月12日 申請日期2013年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月4日
發(fā)明者周向陽, 張宏燕, 房建成 申請人:北京航空航天大學(xué)