專利名稱:一種紅外光電預(yù)警轉(zhuǎn)臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于機(jī)械設(shè)備研制領(lǐng)域,涉及機(jī)械搜索轉(zhuǎn)臺(tái)和跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)的新型結(jié) 構(gòu),特別是一種艦載所用的紅外光電預(yù)警轉(zhuǎn)臺(tái),該紅外光電預(yù)警轉(zhuǎn)臺(tái)的外形 采用三層結(jié)構(gòu)的仿人形設(shè)計(jì)。
背景技術(shù):
紅外預(yù)警系統(tǒng),國(guó)外通常稱之為紅外搜索與跟蹤系統(tǒng)(IR Search and Track,簡(jiǎn)稱IRST),它的主要用途是全天候,尤其是在夜間和能見度差的白 天實(shí)時(shí)向控制系統(tǒng)或武器系統(tǒng)提供目標(biāo)指示數(shù)據(jù)(目標(biāo)方位、俯仰數(shù)據(jù)等)。 此外還承擔(dān)早期預(yù)警、目標(biāo)搜索、導(dǎo)航等任務(wù)。在現(xiàn)代艦載防御系統(tǒng)中,艦 載紅外預(yù)警系統(tǒng)是雷達(dá)最主要的輔助設(shè)備,當(dāng)雷達(dá)靜默或無法工作時(shí),它可 以代替雷達(dá);同時(shí)也可克服雷達(dá)易暴露目標(biāo)的缺點(diǎn),提高了隱身性。
艦用紅外預(yù)警系統(tǒng)發(fā)展僅有十多年歷史,由于技術(shù)難度十分大,目前只 有少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家在研制,型號(hào)產(chǎn)品僅有10多種。就總體水平而言,法國(guó)艦用 紅外預(yù)警系統(tǒng)研制水平居世界領(lǐng)先地位,不僅起步早,而且型號(hào)多、裝艦多。 此外,美國(guó)、加拿大、荷蘭、英國(guó)、以色列等國(guó)目前也在研制艦用紅外預(yù)警 系統(tǒng)。
轉(zhuǎn)臺(tái)作為預(yù)警系統(tǒng)重要組成部分,轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)械是隨著雷達(dá)的使用發(fā)展起來 的。近些年隨著慣導(dǎo)測(cè)試設(shè)備的發(fā)展取得了很大的發(fā)展。伺服轉(zhuǎn)臺(tái)一般具有 速率及位置系統(tǒng),是一種多功能的慣導(dǎo)測(cè)試設(shè)備。傳統(tǒng)機(jī)械轉(zhuǎn)臺(tái)盡管發(fā)展很 快,具有很多優(yōu)越性,80年代以來,相繼出現(xiàn)了單軸、雙軸及三軸伺服轉(zhuǎn)臺(tái), 但其研究多是基于滿足多維運(yùn)動(dòng)功能及保證運(yùn)動(dòng)速率及精度方面,對(duì)于紅外 預(yù)警系統(tǒng),其必須能夠?qū)崿F(xiàn)凝視成像功能,.因此響應(yīng)的機(jī)械轉(zhuǎn)臺(tái)必須能滿足間歇性運(yùn)動(dòng)的要求??偟膩碚f,傳統(tǒng)的紅外預(yù)警機(jī)械轉(zhuǎn)臺(tái)不可避免的存在如 下缺點(diǎn)
(1) 集成化程度低。由于搜索部分和跟蹤部分分別單獨(dú)設(shè)計(jì),相互獨(dú)立, 沒有實(shí)現(xiàn)集成。
(2) 安裝占用空間大。搜索轉(zhuǎn)臺(tái)和跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)分別獨(dú)立安裝,需要的安裝 空間大。
(3) 設(shè)計(jì)、制造^^本高。搜索轉(zhuǎn)臺(tái)和跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)具有部分重復(fù)功能,若單
獨(dú)設(shè)計(jì)和制造,需重復(fù)考慮諸多因素,因此使設(shè)計(jì)、制造成本均提高。
(4) 系統(tǒng)誤差大。搜索轉(zhuǎn)臺(tái)和跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)分別獨(dú)立安裝,間距須根據(jù)載體 而定,使系統(tǒng)誤差增大,控制精度降低。
隨著光電技術(shù)和器件的發(fā)展,光電探測(cè)系統(tǒng)由于工作波段較短(激光、 紅外、電視所采用的光波波長(zhǎng)主要為1.54微米、8 12微米和可見光波段), 因具有上述的優(yōu)點(diǎn),使得光電探測(cè)系統(tǒng)在國(guó)外海軍中得到普遍重視和迅速發(fā) 展,國(guó)外現(xiàn)有多種多樣的光電探測(cè)系統(tǒng)。作為海軍使用的光電探測(cè)系統(tǒng),主 要分為兩類 一類是光電火控系統(tǒng),某種程度類似于跟蹤雷達(dá)或炮瞄雷達(dá); 另一類就是紅外預(yù)警系統(tǒng),類似于預(yù)警雷達(dá)。
由于航天、航空、航海和地球物理探測(cè)等不同領(lǐng)域?qū)τ谥茖?dǎo)、導(dǎo)航和定 位精度要求越來越高,對(duì)相應(yīng)的測(cè)試設(shè)備的精度要求也越來越高。轉(zhuǎn)臺(tái)的測(cè) 角精度已經(jīng)接近0.1",離心機(jī)轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性已經(jīng)達(dá)到10-7。因此,慣導(dǎo)測(cè)試設(shè) 備的研制己不僅僅是機(jī)械設(shè)計(jì)和控制方面的問題,它還涉及到氣浮、液浮及 密珠軸承設(shè)計(jì)、支撐動(dòng)態(tài)特性及結(jié)構(gòu)剛度分析、精密軸系檢測(cè)技術(shù)、高精度 角度和速度傳感器、電磁兼容技術(shù)及新器件等領(lǐng)域。因此,慣導(dǎo)設(shè)備的研制 涉及到許多學(xué)科和領(lǐng)域,是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,它一定程度上反映了一個(gè)國(guó)家的 科技水平。
我國(guó)具有漫長(zhǎng)的海岸線和300多萬平方公里的領(lǐng)海。在新的國(guó)際環(huán)境中,海軍成為我國(guó)優(yōu)先發(fā)展的國(guó)防力量。目前我國(guó)海軍的各類艦船的艦載防御系 統(tǒng)中,雷達(dá)仍是主要的探測(cè)系統(tǒng)。因此發(fā)展艦載紅外預(yù)警系統(tǒng),彌補(bǔ)艦載雷 達(dá)之不足,是提高我國(guó)海軍力量的一項(xiàng)重要技術(shù)。但是,我國(guó)的轉(zhuǎn)臺(tái)研究起 步較晚,距世界先進(jìn)水平還有相當(dāng)差距,主要是測(cè)試設(shè)備品種少,精度和可 靠性不高,對(duì)隔振、恒濕、恒溫、隔音、和磁屏蔽等高標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)條件的研 究不深入。此外,我國(guó)在測(cè)試?yán)碚摰难芯?,各種慣性儀表的誤差模型研究, 誤差補(bǔ)償方法的研究距世界先進(jìn)水平也有一定差距。經(jīng)過幾十年的研究,我 國(guó)慣導(dǎo)測(cè)試設(shè)備已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步,種類基本齊全,綜合精度已經(jīng)達(dá)到 1"。
在慣導(dǎo)測(cè)試設(shè)備這一領(lǐng)域,美國(guó)和俄羅斯居于領(lǐng)先地位。美國(guó)是空間技 術(shù)發(fā)展最快、起步最早的國(guó)家之一,其從事慣性技術(shù)和測(cè)試轉(zhuǎn)臺(tái)的研制己有 五十多年的歷史,在研制和使用慣導(dǎo)測(cè)試設(shè)備方面具有很強(qiáng)的實(shí)力。目前, 美國(guó)在轉(zhuǎn)臺(tái)制造方面,無論在數(shù)量、品種還是測(cè)試精度及測(cè)試自動(dòng)化方面, 都居世界領(lǐng)先地位,代表了當(dāng)今世界慣導(dǎo)測(cè)試轉(zhuǎn)臺(tái)的最高水平。
美國(guó)CGC公司于60年代末到70年代初,研制生產(chǎn)了 51系列雙軸空氣 軸承測(cè)試轉(zhuǎn)臺(tái)。70年代末研制生產(chǎn)了 53系列三軸轉(zhuǎn)臺(tái)。值得一提的是該轉(zhuǎn)臺(tái) 采用了模塊化精密角位置控制系統(tǒng)MPACS(Modular Precision Angular Control System)30H。 30H系列產(chǎn)品綜合了現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)和封裝技術(shù),可提供多種控 制與編碼功能。由于在設(shè)計(jì)MPACS的每一個(gè)模塊都考慮了從最少到最多的功 能要求,故此系統(tǒng)可提供絕對(duì)角度或位置控制、位置編碼以及精密速度控制。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為多軸測(cè)試設(shè)備提供了最大可擴(kuò)充能力,30H系列的模塊功能 與部件,顯示出高度的可維護(hù)性和使用了靈活性。51系列與53系列轉(zhuǎn)臺(tái)在整 體上采用了計(jì)算機(jī)控制,其伺服控制回路是用模擬電路實(shí)現(xiàn)的,尚未采用數(shù) 字控制。
到70年代末,美國(guó)測(cè)試轉(zhuǎn)臺(tái)已達(dá)到相當(dāng)高的水平,表現(xiàn)在高精度、高可靠性、多用途、采用計(jì)算機(jī)控制和數(shù)據(jù)處理。由于在許多情況下,技術(shù)水平 已經(jīng)達(dá)到了邊界或極限精度,而技術(shù)發(fā)展的連續(xù)性和習(xí)慣勢(shì)力,使其難以一 下子進(jìn)入新的發(fā)展階段。因此,慣導(dǎo)測(cè)試技術(shù)在其發(fā)展過程中進(jìn)入了一個(gè)相
對(duì)停滯階段,轉(zhuǎn)臺(tái)的技術(shù)水平基本上維持到80年代末沒有重大進(jìn)展。
1984年,CGC公司提出了 "高精度三軸測(cè)試臺(tái)ITATT"的設(shè)計(jì)制造方案。 在CGC的方案中,確定ITATT是一臺(tái)超精度三軸測(cè)試設(shè)備,它能評(píng)定下一代 慣性系統(tǒng)和慣性儀表,能測(cè)試下一代空間/天體定位儀表,其三個(gè)軸的綜合指 向精度《0.1", 0細(xì) 200 °/s下的瞬時(shí)速率誤差《10'6,這一指標(biāo)比當(dāng)時(shí)的 慣導(dǎo)測(cè)試臺(tái)幾乎高30倍。ITATT高級(jí)三軸臺(tái)在軸承、測(cè)試臺(tái)的結(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)裝 置、測(cè)角系統(tǒng)、控制及轉(zhuǎn)臺(tái)的電器和信號(hào)傳輸?shù)确矫鎽?yīng)用了許多新技術(shù)。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于,提供一種紅外光電預(yù)警轉(zhuǎn)臺(tái)。
為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù),本實(shí)用新型采取如下的技術(shù)解決方案
一種紅外光電預(yù)警轉(zhuǎn)臺(tái),其特征在于,該紅外光電預(yù)警轉(zhuǎn)臺(tái)采用立體化 層狀人形三層結(jié)構(gòu),包括底部的機(jī)座、中部跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)和上部的球體搜索轉(zhuǎn)臺(tái), 所述的跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)和球體搜索轉(zhuǎn)臺(tái)之間采用第一套軸相連,跟蹤部分和機(jī)座之 間采用第二套軸相連;
跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)采用對(duì)稱懸臂結(jié)構(gòu),懸臂上對(duì)稱安裝兩組4個(gè)傳感器,包括2 個(gè)紅外成像傳感器,1個(gè)CCD傳感器和1個(gè)激光測(cè)距機(jī),所形成的傳感器陣列 光軸嚴(yán)格平行;跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)的水平轉(zhuǎn)動(dòng)角度為0° 360°,俯仰角度為-5° +85°; 跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)為連續(xù)運(yùn)動(dòng),方位運(yùn)動(dòng)和俯仰運(yùn)動(dòng)均由三相交流伺服電動(dòng)機(jī)加減速 機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng),電機(jī)和減速機(jī)均安裝于機(jī)座上,方位運(yùn)動(dòng)角速度50°/秒,角加 速度60°/秒2;俯仰運(yùn)動(dòng)角速度50。/秒,角加速度60。/秒2;
球體搜索轉(zhuǎn)臺(tái)上安裝共4個(gè)參數(shù)相同的紅外成像傳感器,4個(gè)紅外成像傳 感器所形成的傳感器陣列光軸呈輻射狀分布,各光軸之間方位角偏差16. 5° ,俯仰角偏差12、球體搜索轉(zhuǎn)臺(tái)方位運(yùn)動(dòng)的水平轉(zhuǎn)動(dòng)角度為0° 360°,俯仰 角度為0° 6°,采用三相交流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),通過減速機(jī)進(jìn)行減速,驅(qū)動(dòng) 速度為2步/秒,33°/步。 所述的機(jī)座為六棱梯形。
所述的4個(gè)參數(shù)相同的紅外成像傳感器安裝在可進(jìn)行方位及俯仰方向微 調(diào)的基座上,并可鎖定。
所述的球體搜索轉(zhuǎn)臺(tái)的搜索方位運(yùn)動(dòng)為0° 360°的間歇運(yùn)動(dòng)。 本實(shí)用新型帶來的技術(shù)效果是-
(1) 傳統(tǒng)紅外預(yù)警機(jī)械伺服轉(zhuǎn)臺(tái)均為獨(dú)立結(jié)構(gòu),即搜索部分和跟蹤部分 各自獨(dú)立,而本集成間歇運(yùn)動(dòng)型紅外預(yù)警機(jī)械伺服轉(zhuǎn)臺(tái)采用套軸結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn) 了搜索轉(zhuǎn)臺(tái)和跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)集成,且整機(jī)采用層狀人形結(jié)構(gòu),安裝空間小, 造型美觀大方,適用性強(qiáng)。
(2) 傳統(tǒng)機(jī)械轉(zhuǎn)臺(tái)一般均為連續(xù)運(yùn)動(dòng)型,無凝視成像功能,成像質(zhì)量差, 圖像識(shí)別工作量大,本仿人形三層狀新型紅外光電預(yù)警轉(zhuǎn)臺(tái)采用三相交流伺 服電動(dòng)機(jī)加減速機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng),利用三相交流伺服電動(dòng)機(jī)相應(yīng)快、可控性好的優(yōu) 點(diǎn),通過雙位置閉環(huán)伺服控制,實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng),使凝視成像成為可能。
(3) 本實(shí)用新型的仿人形三層紅外光電預(yù)警轉(zhuǎn)臺(tái),通過三相交流伺服電 動(dòng)機(jī)自帶碼盤和安裝于轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的高精度碼盤實(shí)現(xiàn)雙閉環(huán)位置伺服控制,使 系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)精度高、可控性好,響應(yīng)動(dòng)作快,抗干擾能力強(qiáng)。
該實(shí)用新型的創(chuàng)新之處主要表現(xiàn)在上述三個(gè)方面,徹底打破傳統(tǒng)艦載紅 外預(yù)警機(jī)械伺服轉(zhuǎn)臺(tái)的設(shè)計(jì)思想,以一種極簡(jiǎn)單的新觀念,改變目前艦載紅 外預(yù)警機(jī)械伺服轉(zhuǎn)臺(tái)的現(xiàn)狀,實(shí)現(xiàn)了紅外凝視成像,特別是將搜索轉(zhuǎn)臺(tái)和跟 蹤轉(zhuǎn)臺(tái)實(shí)現(xiàn)集成,在國(guó)內(nèi)屬首例。
本實(shí)用新型的獨(dú)到之處就是將原來獨(dú)立的搜索轉(zhuǎn)臺(tái)和跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)通過套軸 式結(jié)構(gòu)集成起來,并利用交流伺服電動(dòng)機(jī)相應(yīng)快、可控性好的優(yōu)點(diǎn),通過伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)間歇性運(yùn)動(dòng),以使凝視成像成為可能,便于目標(biāo)識(shí)別和跟
蹤o
圖1是本實(shí)用新型的仿人形三層狀新型紅外光電預(yù)警轉(zhuǎn)臺(tái)外觀圖
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
具體實(shí)施方式本實(shí)用新型進(jìn)行了以下幾部分的關(guān)鍵工作
(1) 對(duì)艦用紅外預(yù)警系統(tǒng)的轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行了初始結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),采用立體化層狀 人形結(jié)構(gòu),頭部圓形搜索部分、機(jī)身及兩臂跟蹤部分、及底部機(jī)座部分,中 間采用套軸結(jié)構(gòu)連接。
(2) 對(duì)機(jī)械轉(zhuǎn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行分析,應(yīng)用ANSYS建立轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)的有限 元模型。
(3) 對(duì)各個(gè)部分進(jìn)行靜態(tài)結(jié)構(gòu)力學(xué)分析、研究并進(jìn)行性能分析評(píng)價(jià)。
(4) 根據(jù)該系統(tǒng)的使用環(huán)境特點(diǎn),對(duì)有限元模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)力學(xué)分析, 得到轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性,從設(shè)計(jì)上避免轉(zhuǎn)臺(tái)出現(xiàn)共振現(xiàn)象。
(5) 根據(jù)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)仿真的結(jié)果,運(yùn)用ANSYS模塊對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化 設(shè)計(jì)。改善轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)性能。
該集成間歇運(yùn)動(dòng)型紅外預(yù)警機(jī)械伺服轉(zhuǎn)臺(tái)的主要性能和技術(shù)參數(shù)如下 (1)搜索轉(zhuǎn)臺(tái)
工作范圍方位0° 360°;俯仰為固定角度,可在0° 6°范圍內(nèi)人工調(diào)
節(jié);
步進(jìn)運(yùn)動(dòng)方式,方位運(yùn)動(dòng)33°/步,2步/秒;
球體搜索轉(zhuǎn)臺(tái)2上安裝2X2共4個(gè)參數(shù)相同的紅外成像傳感器,4個(gè)紅外成 像傳感器所形成的傳感器陣列光軸呈輻射狀分布,各光軸之間方位角偏差 16.5°,俯仰角偏差12°。為方便傳感器光軸校準(zhǔn),各傳感器均安裝在具有方位及俯仰方向微調(diào)的基座上,并可鎖定。測(cè)量轉(zhuǎn)臺(tái)支架上裝有絕對(duì)式角量碼 盤以便獲得角度信息。
(2)跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái) 工作范圍方位0° 360°,俯仰-5° +85°;
連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)方式,方位運(yùn)動(dòng)角速度50V秒,角加速度60V秒2;俯仰運(yùn)動(dòng)
角速度50V秒,角加速度6(T/秒2。
跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)上兩側(cè)分兩組安裝4個(gè)傳感器包括2個(gè)紅外成像傳感器,1個(gè)CCD 傳感器,l個(gè)激光測(cè)距機(jī),所形成的傳感器陣列光軸嚴(yán)格平行。為方便傳感器 光軸校準(zhǔn),各傳感器的安裝基座需加裝方位及俯仰機(jī)械調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)進(jìn)行光軸微 調(diào),并可鎖定。
三相交流伺服電動(dòng)機(jī)自帶碼盤和專門安裝于轉(zhuǎn)動(dòng)軸的碼盤,以實(shí)現(xiàn)雙位 置閉環(huán)伺服控制。
見圖1,圖1是本實(shí)用新型的仿人形三層狀紅外光電預(yù)警轉(zhuǎn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意 圖。該紅外光電預(yù)警轉(zhuǎn)臺(tái),采用立體化層狀人形三層結(jié)構(gòu),包括底部的機(jī)座1、 中部跟蹤部分2和上部的球體搜索轉(zhuǎn)臺(tái)3,所述的跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)2和球體搜索轉(zhuǎn)臺(tái) 3之間采用第一套軸4相連,跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)2和機(jī)座1之間采用第二套軸5相連;
跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)2采用對(duì)稱懸臂結(jié)構(gòu),懸臂上對(duì)稱安裝兩組4個(gè)傳感器,包括2 個(gè)紅外成像傳感器,1個(gè)CCD傳感器和1個(gè)激光測(cè)距機(jī),所形成的傳感器陣列 光軸嚴(yán)格平行;
跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)2的水平轉(zhuǎn)動(dòng)角度為0° 360°,俯仰角度為_5° +85°;跟蹤轉(zhuǎn) 臺(tái)2為連續(xù)運(yùn)動(dòng),方位運(yùn)動(dòng)和俯仰運(yùn)動(dòng)均由三相交流伺服電動(dòng)機(jī)加減速機(jī)構(gòu) 驅(qū)動(dòng),電機(jī)和減速機(jī)均安裝于機(jī)座上,方位運(yùn)動(dòng)的角速度50°/秒,角加速度 60°/秒2;俯仰運(yùn)動(dòng)的角速度50°/秒,角加速度60°/秒2;
球體搜索轉(zhuǎn)臺(tái)3上安裝共4個(gè)參數(shù)相同的紅外成像傳感器,4個(gè)紅外成像 傳感器所形成的傳感器陣列光軸呈輻射狀分布,各光軸之間方位角偏差16. 5° ,俯仰角偏差12° ;球體搜索轉(zhuǎn)臺(tái)3方位運(yùn)動(dòng)的水平轉(zhuǎn)動(dòng)角度為0° 360° , 俯仰角度為0° 6°,采用三相交流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),通過減速機(jī)進(jìn)檸減速, 驅(qū)動(dòng)為2步/秒,33°/步。
所述的4個(gè)參數(shù)相同的紅外成像傳感器安裝在可進(jìn)行方位及俯仰方向微 調(diào)的基座上,并可鎖定。
球體搜索轉(zhuǎn)臺(tái)3具有間歇運(yùn)動(dòng)特性,能夠凝視成像。
三相交流伺服電動(dòng)機(jī)自帶碼盤和專門安裝于轉(zhuǎn)動(dòng)軸的碼盤,以實(shí)現(xiàn)雙位 置閉環(huán)伺服控制。
該機(jī)械轉(zhuǎn)臺(tái)成功實(shí)現(xiàn)了搜索和跟蹤的集成,球體搜索轉(zhuǎn)臺(tái)3具有間歇運(yùn)動(dòng) 的特性,使紅外凝視成像成為可能。球體搜索轉(zhuǎn)臺(tái)3可做方位360°間歇周轉(zhuǎn)運(yùn) 動(dòng)和俯仰0°~12°上下調(diào)節(jié),跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)2可做360°周轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和-5°~85°上下調(diào)節(jié)。
具體的實(shí)施方式如下
首先進(jìn)行仿人形三層狀新型紅外光電預(yù)警轉(zhuǎn)臺(tái)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),為了實(shí) 現(xiàn)球體搜索轉(zhuǎn)臺(tái)3和跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)2的集成,采用套軸層狀結(jié)構(gòu),整體呈人形。 考慮搜索視場(chǎng)和運(yùn)動(dòng)特性,將球體搜索轉(zhuǎn)臺(tái)3置于上層,形成轉(zhuǎn)臺(tái)"頭部"。 跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)2置于中層,即球體搜索轉(zhuǎn)臺(tái)2之下,基座1之上,跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)2采 用對(duì)稱懸臂結(jié)構(gòu),形成轉(zhuǎn)臺(tái)"兩臂"。球體搜索轉(zhuǎn)臺(tái)3和跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)2采用套軸 連接,均安裝于六棱梯形的機(jī)座1之上。
其次進(jìn)行球體搜索轉(zhuǎn)臺(tái)3的設(shè)計(jì),搜索方位運(yùn)動(dòng)為0° 360°的間歇運(yùn)動(dòng), 為保證運(yùn)動(dòng)的精確性,采用三相交流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),通過減速機(jī)進(jìn)行減速。 俯仰運(yùn)動(dòng)范圍較小,采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)即可。各傳感器及驅(qū)動(dòng)電機(jī)的 連接線通過導(dǎo)電滑環(huán)連接引出。
然后進(jìn)行跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)2的設(shè)計(jì),跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)2為對(duì)稱懸臂結(jié)構(gòu),方位運(yùn)動(dòng)和 俯仰運(yùn)動(dòng)均由三相交流伺服電動(dòng)機(jī)加減速機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng),電機(jī)和減速機(jī)均安裝于 機(jī)座上,各連接導(dǎo)線仍由相應(yīng)的導(dǎo)電滑環(huán)接出。最后進(jìn)行各種附件的設(shè)計(jì),包括傳感器安裝基板、潤(rùn)滑裝置,平衡結(jié)構(gòu), 便于運(yùn)輸?shù)牡跹b、定位裝置等。
權(quán)利要求1.一種紅外光電預(yù)警轉(zhuǎn)臺(tái),采用立體化層狀人形三層結(jié)構(gòu),包括底部的機(jī)座(1)、中部的跟蹤部分(2)和上部的球體搜索轉(zhuǎn)臺(tái)(3),其特征在于,所述的跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)(2)和球體搜索轉(zhuǎn)臺(tái)(3)之間采用第一套軸(4)相連,跟蹤部分(2)和機(jī)座(1)之間采用第二套軸(5)相連;跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)(2)采用對(duì)稱懸臂結(jié)構(gòu),懸臂上對(duì)稱安裝兩組4個(gè)傳感器,包括2個(gè)紅外成像傳感器,1個(gè)CCD傳感器和1個(gè)激光測(cè)距機(jī),所形成的傳感器陣列光軸嚴(yán)格平行;跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)(2)的水平轉(zhuǎn)動(dòng)角度為0°~360°,俯仰角度為-5°~+85°;跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)(2)為連續(xù)運(yùn)動(dòng),方位運(yùn)動(dòng)和俯仰運(yùn)動(dòng)均由三相交流伺服電動(dòng)機(jī)加減速機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng),電機(jī)和減速機(jī)均安裝于機(jī)座上,方位運(yùn)動(dòng)的角速度50°/秒,角加速度60°/秒2;俯仰運(yùn)動(dòng)的角速度50°/秒,角加速度60°/秒2;球體搜索轉(zhuǎn)臺(tái)(3)上安裝共4個(gè)參數(shù)相同的紅外成像傳感器,4個(gè)紅外成像傳感器所形成的傳感器陣列光軸呈輻射狀分布,各光軸之間方位角偏差16.5°,俯仰角偏差12°;球體搜索轉(zhuǎn)臺(tái)(3)方位運(yùn)動(dòng)的水平轉(zhuǎn)動(dòng)角度為0°~360°,俯仰角度為0°~6°,采用三相交流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),通過減速機(jī)進(jìn)行減速,驅(qū)動(dòng)為2步/秒,33°/步。
2. 如權(quán)利要求1所述的紅外光電預(yù)警轉(zhuǎn)臺(tái),其特征在于,所述的機(jī)座(1) 為六棱梯形。
3. 如權(quán)利要求l所述的紅外光電預(yù)警轉(zhuǎn)臺(tái),其特征在于,所述的4個(gè)參 數(shù)相同的紅外成像傳感器安裝在具有方位及俯仰方向微調(diào)的基座上,并可鎖 定。
4. 如權(quán)利要求l所述的紅外光電預(yù)警轉(zhuǎn)臺(tái),其特征在于,所述的球體搜 索轉(zhuǎn)臺(tái)(2)的搜索方位運(yùn)動(dòng)為0° 360°的間歇運(yùn)動(dòng)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種紅外光電預(yù)警轉(zhuǎn)臺(tái),該紅外光電預(yù)警轉(zhuǎn)臺(tái)整體采用立體化層狀人形結(jié)構(gòu),包括底部的機(jī)座、中部的跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)和上部的球體搜索轉(zhuǎn)臺(tái),本實(shí)用新型將原來獨(dú)立的搜索轉(zhuǎn)臺(tái)和跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)通過套軸式結(jié)構(gòu)集成起來,并利用交流伺服電動(dòng)機(jī)相應(yīng)快、可控性好的優(yōu)點(diǎn),通過伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)間歇性運(yùn)動(dòng),以使凝視成像成為可能,便于目標(biāo)識(shí)別和跟蹤。
文檔編號(hào)G01S3/78GK201152896SQ20082002817
公開日2008年11月19日 申請(qǐng)日期2008年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月22日
發(fā)明者尚春陽(yáng), 永 張, 張志遠(yuǎn), 趙升噸 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)