CN104991574B - 一种整体电动升降稳定旋转转台装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种整体电动升降稳定旋转转台装置，包括升降机构、稳定机构、旋转机构和安装在升降机构上的箱体。旋转机构包括方位轴和俯仰轴，方位轴上端从箱体开口穿出；在方位轴上端通过俯仰轴安装座设有俯仰轴及驱动电机。在方位轴外壳和箱体上表面开口之间设有一架体，在架体和方位轴外壳之间设有呈90°分布的四水平调节轴。稳定机构的横纵摇轴安装在箱体内并与各自驱动电机连接；横摇轴驱动电机通过安装座固定安装在纵摇轴上，横摇轴通过连接件与方位轴外壳连接。本发明采用嵌入式整体框架架构，提高了承载能力，减轻了自重重量，降低了装置的行车高度，增大伸出长度，实现了产品体积小型化和轻质化。

Description

一种整体电动升降稳定旋转转台装置

技术领域

本发明涉及一种车载整体电动升降稳定旋转转台装置，尤其是一种同时具有电动升降、双轴稳定平台和双轴旋转转台的一体式多功能电动升降稳定旋转装置，用于在特殊情况下对车载精密仪器进行电动升降、自动稳定和旋转跟踪，从而增大车载精密仪器的监控距离和跟踪视场。

背景技术

对于那些搭载有某些精密仪器的车辆而言，为了使仪器能够满足远程和高精度的跟踪监控，就必须使车辆上的仪器处于严格的水平状态，因此这类车辆往往安装有稳定平台用于水平姿态调节，当车辆处于倾斜状态时对仪器予以调平，提高水平基准。而旋转转台装置能够带动仪器沿方位轴或俯仰轴转动，实现对目标的跟踪或识别。此外，为了使车辆上的仪器看得更高、更远，方便行车，电动升降装置具备相应的升高或下降功能。

因此，传统的电动升降装置、稳定平台或旋转平台采用独立设计，组合方式有：1）电动升降旋转转台组合装置，由升降平台和旋转转台（单轴或双轴）组合而成；2）稳定旋转转台组合装置，由双轴稳定平台和双轴旋转转台组合而成，双轴稳定平台包含纵摇轴和横摇轴，双轴旋转转台包含由俯仰轴和方位轴组成的旋转装置。

如果简单地将升降平台、稳定平台和旋转转台以垒积木的方式结合起来，即车辆平台安装上升降平台，升降平台上安装稳定平台，稳定平台上安装旋转转台。这种垒积木的结构形式，通常存在以下问题：整体性不强，空间利用率不高、三层结构堆砌，总体高度较高、重量较重，各装置之间的连接电缆多，操作不方便，密封防淋雨能力差，不美观。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提出的一种车载整体电动升降稳定旋转转台装置，本发明能够克服电动升降、稳定、旋转独立装置分开安装，体积大的不足，采用嵌入式结构，将电动升降平台、稳定平台、旋转转台设计为一个整体，实现了产品体积小型化和轻质化。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种整体电动升降稳定旋转转台装置，包括升降机构、稳定机构和旋转机构，其特征在于：还包括一箱体，该箱体安装在升降机构上可随升降机构升降；

旋转机构包括竖直设置的方位轴和水平设置的俯仰轴，方位轴通过轴承安装于方位轴外壳内并通过传动机构与安装于外壳外的方位轴驱动电机连接；在箱体上表面设有开口，方位轴下端位于箱体内，方位轴上端从开口中穿出；在方位轴上端安装有俯仰轴安装座，俯仰轴安装座上设有俯仰轴驱动电机，所述俯仰轴通过轴承安装于俯仰轴安装座上并与俯仰轴驱动电机连接，由俯仰轴驱动电机驱动俯仰轴转动，在俯仰轴上固定有与俯仰轴同步转动的仪器安装平台；

在方位轴外壳和箱体上表面开口之间设有一架体，该架体固定安装在箱体上，在架体和方位轴外壳之间设有呈90°分布的四水平调节轴，其中两水平调节轴位于同一直线并通过方位轴中心，另两水平调节轴位于同一直线并通过方位轴中心；其中两水平调节轴连线垂直于另两水平调节轴连线；

所述稳定机构设置在箱体内，稳定机构包括相互垂直的横摇轴和纵摇轴，横摇轴和纵摇轴分别通过轴承安装在箱体内并通过传动机构与各自的驱动电机连接；其中纵摇轴驱动电机安装在箱体底部，横摇轴驱动电机通过安装座固定安装在纵摇轴上，横摇轴通过连接件与方位轴外壳连接以将横摇轴的运动通过连接件传递给方位轴外壳；横摇轴与其中两水平调节轴连线平行，纵摇轴与另两水平调节轴连线平行。

所述俯仰轴安装座具有一容纳腔，俯仰轴驱动电机和俯仰轴位于容纳腔内；仪器安装平台位于俯仰轴安装座上方，仪器安装平台通过其两端向下的垂耳与俯仰轴固定；容纳腔上表面为圆弧形，圆弧形的旋转中心为俯仰轴轴线。

进一步地，所述箱体由上下两个开口的小箱体开口相对扣合形成，下面小箱体为矩形结构，上面小箱体纵截面为梯形结构，两小箱体扣合面向外延伸形成凸沿，该凸沿安装在升降机构上端。

所述纵摇轴驱动电机和横摇轴驱动电机分别通过控制单元与各自对应的陀螺传感器连接，由陀螺传感器采集水平姿态信息，并根据采集的水平姿态信息控制纵摇轴驱动电机和横摇轴驱动电机使纵摇轴和横摇轴转动需要的角度，使方位轴始终处于竖直状态。

所述方位轴驱动电机和俯仰轴驱动电机分别通过控制单元与各自对应的角位置传感器连接，由角位置传感器自动采集方位和俯仰角度信息，并根据采集的信息控制方位轴驱动电机和俯仰轴驱动电机使方位轴和俯仰轴转动需要的角度。

相比现有技术，本发明具有如下优点：

本发明将电动升降机构、稳定机构和旋转机构集成在一个整体框架中，旋转机构嵌入到稳定机构中，稳定机构嵌入到升降机构中，采用的是一种嵌入式的整体框架架构。其优点是提高了承载能力，减轻了自重重量，降低了装置的行车高度，增大伸出长度，实现了产品体积小型化和轻质化。

附图说明

图1-本发明结构示意图。

图2-图1部分的侧视图。

图3-图1俯视图。

具体实施方式

参见图1-图3，本发明车载整体电动升降稳定旋转转台装置，包括电动升降机构、稳定机构和旋转机构，由电动升降机构对装置高度进行调节使其运动到相应高度，由稳定机构对装置的水平状态进行调节使其稳定在大地水平面，由旋转机构对装置的方位和俯仰进行控制，使其沿方位轴和俯仰轴转动，实现对目标的跟踪和识别。

为了实现紧凑安装，本发明还包括一箱体2，该箱体2安装在升降机构1上可随升降机构升降，升降机构1为几套结构相同且可升降的支撑腿。稳定机构和旋转机构基于箱体而安装，具体结构如下。

旋转机构包括竖直设置的方位轴3和水平设置的俯仰轴4，方位轴3通过轴承安装于方位轴外壳5内并通过传动机构（齿轮传动）与安装于外壳外的方位轴驱动电机6连接。在箱体2上表面设有开口，方位轴3下端及其外壳位于箱体2内，方位轴3上端从开口中穿出。在方位轴3上端安装有俯仰轴安装座7，俯仰轴安装座7上设有俯仰轴驱动电机，所述俯仰轴4通过轴承安装于俯仰轴安装座7上并与俯仰轴驱动电机连接，由俯仰轴驱动电机驱动俯仰轴转动。在俯仰轴4上固定有与俯仰轴同步转动的仪器安装平台8，仪器安装平台8上安装需要的仪器，如望远镜、照相机等。由于跟俯仰轴相关的部件都安装在方位轴上端，所以方位轴转动会带动俯仰轴及其对应的部件一起转动。

所述方位轴驱动电机和俯仰轴驱动电机分别通过控制单元与各自对应的角位置传感器连接，由角位置传感器自动采集方位和俯仰角度信息，并根据采集的信息控制方位轴驱动电机和俯仰轴驱动电机使方位轴和俯仰轴转动需要的角度。

在方位轴外壳和箱体上表面开口之间设有一架体，该架体固定安装在箱体上，在架体和方位轴外壳之间设有呈90°分布的四水平调节轴9，其中两水平调节轴位于同一直线并通过方位轴中心，另两水平调节轴位于同一直线并通过方位轴中心；其中两水平调节轴连线垂直于另两水平调节轴连线。这样，四水平调节轴9两两为一组共构成两转轴，方位轴3就可以沿这两转轴实现两个方向的摆动，以使自身稳定地处于竖直状态。其两个方向摆动的实现由稳定机构完成。

所述稳定机构设置在箱体内，稳定机构包括相互垂直的横摇轴10和纵摇轴11，横摇轴和纵摇轴分别通过轴承安装在箱体内并通过传动机构（齿轮传动）与各自的驱动电机连接。其中纵摇轴驱动电机12安装在箱体2底部，横摇轴驱动电机13通过安装座固定安装在纵摇轴11上，横摇轴10通过连接件14与方位轴外壳5连接以将横摇轴的运动通过连接件传递给方位轴外壳。从图1可以看出，连接件就是一插销，插销竖直插装在方位轴外壳上的插孔中。横摇轴与其中两水平调节轴连线平行，纵摇轴与另两水平调节轴连线平行。

所述纵摇轴驱动电机和横摇轴驱动电机分别通过控制单元与各自对应的陀螺传感器连接，由陀螺传感器采集水平姿态信息，并根据采集的水平姿态信息控制纵摇轴驱动电机和横摇轴驱动电机使纵摇轴和横摇轴转动需要的角度，使方位轴始终处于竖直状态。

为方便安装并使结构紧凑，尽量减少部件外露，所述俯仰轴安装座具有一容纳腔，俯仰轴驱动电机和俯仰轴位于容纳腔内；仪器安装平台位于俯仰轴安装座上方，仪器安装平台通过其两端向下的垂耳与俯仰轴固定。容纳腔上表面为圆弧形，圆弧形的旋转中心为俯仰轴轴线。

所述箱体由上下两个开口的小箱体开口相对扣合形成，下面小箱体为矩形结构，上面小箱体纵截面为梯形结构，两小箱体扣合面向外延伸形成凸沿，该凸沿安装在升降机构上端。从图上可以看出，下面小箱体位于升降机构之间，这样降低了装置高度。同时上面小箱体容纳的主要是方位轴，所以其纵截面为梯形结构，这样在保证有效安装的情况下，能够减小体积。

根据动作分解，本发明由下至上依次为升降机构（决定装置高度）、纵摇轴（前后摆动）、横摇轴（左右摆动）、方位轴（水平转动）和俯仰轴（决定装置俯仰角度）五部分及对应驱动机构，下面驱动机构的动作能够带动上面所有机构一起动作，而上面驱动机构的动作则不会使其下方的构件产生动作。它们既可以单独动作，也可以联合动作。

电动升降机构采用了机电式两点、三点、四点或多点支撑结构（即支撑腿的数量），由升降控制器、伸缩机构、减速器和电机组成，通过升缩机构的伸长或缩短实现升降功能。工作时通过电机转动带动减速器升高机构。伸出长度可以是2米、10米或30米，根据精密仪器的需要来确定伸出长度。行车时考虑到在隧道桥梁的影响，必须缩短升降机构，其与车辆的整体高度需控制在国家要求的行车高度范围内。稳定机构采用双轴结构，包括纵摇和横摇两个轴，每个轴由一套传动机构、电机、陀螺传感器组成，当外界晃动干扰时，稳定机构自动采集水平姿态信息，感知外界扰动量，然后通过电机带动传动机构朝扰动量相反的方向进行转动，从而隔离车辆等外界晃动对仪器的影响，使稳定机构的平台台面始终保持在大地水平面。旋转机构包括方位轴和俯仰轴，每个轴系由一套转动机构、电机和角位置传感器组成，工作时旋转机构自动采集方位和俯仰角度信息，按照上位机的指令进行相应转动和跟踪。

本发明的上述实施例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (5)

1.一种整体电动升降稳定旋转转台装置，包括升降机构、稳定机构和旋转机构，其特征在于：还包括一箱体，该箱体安装在升降机构上可随升降机构升降；升降机构为几套结构相同且可升降的支撑腿；

旋转机构包括竖直设置的方位轴和水平设置的俯仰轴，方位轴通过轴承安装于方位轴外壳内并通过传动机构与安装于外壳外的方位轴驱动电机连接；在箱体上表面设有开口，方位轴下端位于箱体内，方位轴上端从开口中穿出；在方位轴上端安装有俯仰轴安装座，俯仰轴安装座上设有俯仰轴驱动电机，所述俯仰轴通过轴承安装于俯仰轴安装座上并与俯仰轴驱动电机连接，由俯仰轴驱动电机驱动俯仰轴转动，在俯仰轴上固定有与俯仰轴同步转动的仪器安装平台；

在方位轴外壳和箱体上表面开口之间设有一架体，该架体固定安装在箱体上，在架体和方位轴外壳之间设有呈90°分布的四水平调节轴，其中两水平调节轴位于同一直线并通过方位轴中心，另两水平调节轴位于同一直线并通过方位轴中心；其中两水平调节轴连线垂直于另两水平调节轴连线；

所述稳定机构设置在箱体内，稳定机构包括相互垂直的横摇轴和纵摇轴，横摇轴和纵摇轴分别通过轴承安装在箱体内并通过传动机构与各自的驱动电机连接；其中纵摇轴驱动电机安装在箱体底部，横摇轴驱动电机通过安装座固定安装在纵摇轴上，横摇轴通过连接件与方位轴外壳连接以将横摇轴的运动通过连接件传递给方位轴外壳；横摇轴与其中两水平调节轴连线平行，纵摇轴与另两水平调节轴连线平行。

2.根据权利要求1所述的整体电动升降稳定旋转转台装置，其特征在于：所述俯仰轴安装座具有一容纳腔，俯仰轴驱动电机和俯仰轴位于容纳腔内；仪器安装平台位于俯仰轴安装座上方，仪器安装平台通过其两端向下的垂耳与俯仰轴固定；容纳腔上表面为圆弧形，圆弧形的旋转中心为俯仰轴轴线。

3.根据权利要求1所述的整体电动升降稳定旋转转台装置，其特征在于：所述箱体由上下两个开口的小箱体开口相对扣合形成，下面小箱体为矩形结构，上面小箱体纵截面为梯形结构，两小箱体扣合面向外延伸形成凸沿，该凸沿安装在升降机构上端。

4.根据权利要求1所述的整体电动升降稳定旋转转台装置，其特征在于：所述纵摇轴驱动电机和横摇轴驱动电机分别通过控制单元与各自对应的陀螺传感器连接，由陀螺传感器采集水平姿态信息，并根据采集的水平姿态信息控制纵摇轴驱动电机和横摇轴驱动电机使纵摇轴和横摇轴转动需要的角度，使方位轴始终处于竖直状态。

5.根据权利要求1所述的整体电动升降稳定旋转转台装置，其特征在于：所述方位轴驱动电机和俯仰轴驱动电机分别通过控制单元与各自对应的角位置传感器连接，由角位置传感器自动采集方位和俯仰角度信息，并根据采集的信息控制方位轴驱动电机和俯仰轴驱动电机使方位轴和俯仰轴转动需要的角度。