CN107462399A - 一种四自由度光轴平行性调校装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机载光电稳瞄装置，具体的说是一种四自由度光轴平行性调校装置。包括支撑底座及安装在支撑底座上、并且由下至上依次连接的水平移动机构、俯仰角度调整机构、偏航角度调整机构及滚转角度调整机构，滚转角度调整机构的末端与光具座组件连接，光具座组件通过水平移动机构、俯仰角度调整机构、偏航角度调整机构及滚转角度调整机构实现横向、俯仰、偏航及滚转四个自由度的定位调整。本发明具有横向、俯仰、偏航和滚转四个自由度的调整定位功能，满足光具座各光学组件在光轴平行性调校过程中的姿态要求。

Description

一种四自由度光轴平行性调校装置

技术领域

本发明涉及机载光电稳瞄装置，具体的说是一种四自由度光轴平行性调校装置。

背景技术

精确打击是现代武器装备演变和发展的主要特征之一，运动中精确打击则是对战术武器的基本要求，稳瞄系统是精确打击战术武器系统的重要组成部分。在过去二十年中，机载光电稳瞄系统使得飞机在昼间或夜间和恶劣天气下进行有效地导航、目标探测与捕获以及武器的精确投放等成为可能。机载光电稳瞄系统中的光电稳瞄装置，它是由运载体(如直升机)携带并且在复杂多变的环境下进行工作的一种具有瞄准线稳定或图像稳定功能的光电稳瞄装置。该装置的作用是在人的参与下，实现在运动载体上对目标进行搜索、发现、识别、瞄准、跟踪、测角、测距，进而实现对目标的精确打击。

光轴平行性精度是光电系统瞄准及激光照射的先决条件和重要保障，也是评价系统性能优劣的一个重要技术指标。因此，对光轴平行性装调及精度测试具有非常重要的意义，是保证系统工作质量的一项必不可缺少的技术工作。国内传统的光轴平行性调校方式装调周期长，调校精度易受人为因素影响，对技术人员的专业素养要求极高，最终造成光电稳瞄装置研制成本上升、效率低下和工作可靠性差。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种四自由度光轴平行性调校装置，以充分解决上述难题的前提下，实现了机载光电稳瞄装置的光轴平行性快速、高精度调校。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种四自由度光轴平行性调校装置，包括支撑底座及安装在所述支撑底座上、并且由下至上依次连接的水平移动机构、俯仰角度调整机构、偏航角度调整机构及滚转角度调整机构，所述滚转角度调整机构的末端与光具座组件连接，所述光具座组件通过水平移动机构、俯仰角度调整机构、偏航角度调整机构及滚转角度调整机构实现横向、俯仰、偏航及滚转四个自由度的定位调整。

所述水平移动机构包括安装板I、手轮I、轴承座aI、丝杠a、轴承座aII、丝母座、导轨a及滑块a，其中轴承座aI、轴承座aII及导轨a与安装板I连接，所述手轮I与丝杠a连接，所述丝杠a与轴承座aI和轴承座aII转动连接，所述丝母座与丝杠a螺纹连接，形成螺纹副，所述滑块a与导轨a滑动连接，所述丝母座及滑块a与所述俯仰角度调整机构连接。

所述俯仰角度调整机构包括安装板II、双耳座I、单耳座I、微调手轮I、轴承座bI、丝杠b、轴承座bII、连接板I、导轨b、滑块b、销轴及连杆机构，其中轴承座bI、轴承座bII、导轨b及双耳座I与安装板II连接，微调手轮I与丝杠b连接，所述丝杠b与轴承座bI和轴承座bII转动连接，所述连接板I通过丝母与丝杠b连接，并且所述连接板I通过滑块b与导轨b滑动连接，所述连杆机构的一端与所述连接板I铰接，另一端与所述偏航角度调整机构铰接；所述单耳座通过销轴与双耳座转动连接，所述单耳座与所述偏航角度调整机构连接。

所述双耳座I上螺纹连接有锁紧手柄I，所述锁紧手柄I的端部与所述单耳座抵接，通过旋转锁紧手柄I实现所述单耳座的锁紧与释放；所述安装板II上螺纹连接有锁紧手柄II，所述锁紧手柄II的端部与所述水平移动机构上设有的压紧块I抵接，通过旋转所述锁紧手柄II实现所述安装板II的锁紧与释放；所述连接板I上连接有压紧块II连接，所述锁紧手柄III与所述压紧块II螺纹连接，所述锁紧手柄III的端部与所述安装板II抵接，通过旋转锁紧手柄III实现所述连接板I的锁紧与释放。

所述微调手轮I转动一圈，可带动所述连杆机构摆动的俯仰角度为1.6°。

所述连杆机构包括双耳座II、连杆、回转销及双耳座III，其中连杆两端通过回转销分别与双耳座II和双耳座III转动连接，所述双耳座II与所述连接板I连接，所述双耳座III与所述偏航角度调整机构连接。

所述偏航角度调整机构包括安装板III、微调手轮II、轴承座cI、丝杠c、齿条、滑块c、轴承座cII、导轨c、回转轴、圆柱齿轮及轴承座cIII，其中轴承座cI、轴承座cII、导轨c、轴承座cIII与安装板III连接，所述微调手轮II与丝杠c连接，所述丝杠c与轴承座cI和轴承座cII转动连接，所述齿条与丝杠c上的丝母连接、并且所述齿条通过滑块c与所述导轨c滑动连接；所述回转轴通过安装在所述轴承座cIII内部的轴承转动连接，所述圆柱齿轮套设于所述回转轴上、并且与所述齿条啮合，所述圆柱齿轮与所述滚转角度调整机构连接。

所述轴承座cIII上连接有锁紧圈c，所述锁紧圈c与所述回转轴同轴并间隙配合，所述锁紧圈c上螺纹连接有锁紧手柄IV，所述锁紧手柄IV的端部与所述回转轴相对应，通过旋转锁紧手柄IV实现所述回转轴的锁紧与释放。

所述滚转角度调整机构包括安装板IV、手轮II、换向减速器、轴承座dI、连接套、电磁离合器、锁紧螺母、传动轴、挡停把手、限位块、轴承座dII、锁紧圈d、锁紧手柄V及光具座组件安装板，其中轴承座dI、限位块和轴承座dII与安装板IV连接，手柄II与换向减速器连接，所述换向减速器依次通过位于轴承座内的轴承、连接套、电磁离合器及传动轴与光具座组件安装板连接，挡停把手与所述传动轴连接，锁紧螺母与所述传动轴螺纹连接，锁紧螺母起到对挡停把手定位的作用，锁紧圈d与所述轴承座dII螺栓连接，锁紧手柄V与所述锁紧圈d螺纹连接，通过旋转锁紧手柄V实现所述传动轴的锁紧与释放，所述限位块起到限制滚转范围的作用。

所述手轮II转动一圈，可带动所述光具座组件转动3.6°，所述光具座组件的前后均留出100mm的空隙用于光轴平行性调校通电机柜线缆对插。

本发明的优点与积极效果是：

1.本发明基于传统调校工艺和手段，将各种调校工序集成到一串联布置的四自由度调校装置，该装置操作方便，调校过程稳定准确，调校精度好。

2.本发明滚转角度调整机构用到的电磁离合器可以使光具座组件进行大幅度和小幅度角度调整的切换。当电磁离合器分离时，可以进行光具座组件三个位置姿态大幅度快速调整(-90°、0°、+90°)。当电磁离合器啮合时，摇动手轮可实现光具座组件姿态的微调，微调幅度为手轮每转一圈，角度变化量为3.6°，满足工艺要求。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为本发明的轴测图；

图4为本发明中水平移动机构的俯视图；

图5为图4的A-A剖视图；

图6为本发明中俯仰角度调整机构的结构示意图；

图7为图6的俯视图；

图8为图6的侧视图；

图9为本发明中连杆机构的结构示意图；

图10为图9的侧视图；

图11为本发明中偏航角度调整机构的结构示意图；

图12为图11的俯视图；

图13为本发明中滚转角度调整机构的结构示意图；

图14为图13的俯视图。

图中：1为支撑底座，2为水平移动机构，3为俯仰角度调整机构，4为偏航角度调整机构，5为滚转角度调整机构，6为光具座组件，7为安装板I，8为手轮I，9为轴承座aI，10为丝杠a，11为轴承座aII，12为丝母座，13为导轨a，14为滑块a，15为压紧块I，16为安装板II，17为双耳座I，18为单耳座I，19为锁紧手柄I，20为微调手轮I，21为轴承座bI，22为丝杠b，23为轴承座bII，24为锁紧手柄II，25为连接板I，26为锁紧手柄III，27为压紧块II，28为导轨b，29为滑块b，30为销轴，31为连杆机构，32为双耳座II，33为连杆，34为轴承，35为回转销，36为双耳座III，37为安装板III，38为微调手轮II，39为轴承座cI，40为丝杠c，41为齿条，42为滑块c，43为轴承座cII，44为导轨c，45为回转轴，46为圆柱齿轮，47为锁紧圈c，48为锁紧手柄IV，49为轴承座cIII，50为安装板IV，51为手轮II，52为换向减速器，53为轴承座dI，54为连接套，55为电磁离合器，56为锁紧螺母，57为传动轴，58为挡停把手，59为限位块，60为轴承座dII，61为锁紧圈d，62为锁紧手柄V，63为光具座组件安装板。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

如图1-3所示，本发明提供的一种四自由度光轴平行性调校装置，包括支撑底座1及安装在支撑底座1上、并且由下至上依次连接的水平移动机构2、俯仰角度调整机构3、偏航角度调整机构4及滚转角度调整机构5，滚转角度调整机构5的末端与光具座组件6连接，光具座组件6通过水平移动机构2、俯仰角度调整机构3、偏航角度调整机构4及滚转角度调整机构5实现横向、俯仰、偏航及滚转四个自由度的定位调整。

如图4-5所示，水平移动机构2包括安装板I7、手轮I8、轴承座aI9、丝杠a10、轴承座aII11、丝母座12、导轨a13及滑块a14，其中轴承座aI9、轴承座aII11及导轨a13与安装板I7通过螺栓连接，手轮I8与丝杠a10键连接，丝杠a10与轴承座aI9和轴承座aII11转动连接，丝母座12与丝杠a10螺纹连接，形成螺纹副，滑块a14与导轨a13滑动连接，丝母座12及滑块a14与俯仰角度调整机构3连接。

转动手轮I8带动丝杠a10旋转，从而带动安装板I7上的俯仰角度调整机构3、偏航角度调整机构4及滚转角度调整机构5横向运动。

如图6-8所示，俯仰角度调整机构3包括安装板II16、双耳座I17、单耳座I18、微调手轮I20、轴承座bI21、丝杠b22、轴承座bII23、连接板I25、导轨b28、滑块b29、销轴30及连杆机构31，其中安装板II16与水平移动机构2中的丝母座12及滑块a14连接，轴承座bI21、轴承座bII23、导轨b28及双耳座I17与安装板II16通过螺栓连接，微调手轮I20与丝杠b22键连接，丝杠b22与轴承座bI21和轴承座bII23转动连接，连接板I25通过丝母与丝杠b22连接，并且连接板I25通过滑块b29与导轨b28滑动连接，连杆机构31的一端与连接板I25铰接，另一端与偏航角度调整机构4铰接；单耳座18通过销轴30与双耳座17转动连接，单耳座18与偏航角度调整机构4连接。

进一步地，双耳座I17上螺纹连接有锁紧手柄I19，锁紧手柄I19的端部与单耳座18抵接，通过旋转锁紧手柄I19实现单耳座18的锁紧与释放；安装板II16上螺纹连接有锁紧手柄II24，锁紧手柄II24的端部与水平移动机构2上设有的压紧块I15抵接，通过旋转锁紧手柄II24实现安装板II16的锁紧与释放；连接板I25上连接有压紧块II27连接，锁紧手柄III26与压紧块II 27螺纹连接，锁紧手柄III26的端部与安装板II16抵接，通过旋转锁紧手柄III 26实现连接板I25的锁紧与释放。

转动微调手轮I20带动丝杠b22转动，从而带动安装板II16沿纵向运动，进一步带动与安装板II16连接的连杆机构31摆动(俯仰运动)。微调手轮I20转动一圈，可带动连杆机构31摆动的俯仰角度为1.6°。

俯仰角度调整机构3通过转动微调手轮I20驱动丝杠b22转动，从而带动连杆机构31摆动，实现手轮每转一圈俯仰角度变化1.6°的调整。通过旋转锁紧或松开锁紧手柄II24，可以实现俯仰角度调整机构3的锁紧与释放动作。

如图9-10所示，连杆机构31包括双耳座II32、连杆33、回转销35及双耳座III36，其中连杆33两端通过回转销35分别与双耳座II32和双耳座III36转动连接，双耳座II32与连接板I25连接，双耳座III36与偏航角度调整机构4连接。

如图11-12所示，偏航角度调整机构4包括安装板III37、微调手轮II38、轴承座cI39、丝杠c40、齿条41、滑块c42、轴承座cII43、导轨c44、回转轴45、圆柱齿轮46及轴承座cIII49，其中安装板III37的一端与单耳座18固定连接，另一端与双耳座III36固定连接，轴承座cI39、轴承座cII43、导轨c44、轴承座cIII49与安装板III37通过螺栓连接，微调手轮II38与丝杠c40键连接，丝杠c40与轴承座cI39和轴承座cII43转动连接，齿条41与丝杠c40上的丝母连接、并且齿条41通过滑块c42与导轨c44滑动连接；回转轴45通过安装在轴承座cIII49内部的轴承转动连接，圆柱齿轮46套设于回转轴45上、并且与齿条41啮合，圆柱齿轮46与滚转角度调整机构5连接。

进一步地，轴承座cIII49上连接有锁紧圈c47，锁紧圈c47与回转轴45同轴并间隙配合，锁紧圈c47上螺纹连接有锁紧手柄IV48，锁紧手柄IV48的端部与回转轴45相对应，通过旋转锁紧手柄IV48实现回转轴45的锁紧与释放。

旋转微调手轮II38带动丝杠c40转动，丝杠c40转动带动齿条41沿横向运动，进一步带动与齿条41啮合的圆柱齿轮46转动，从而实现与圆柱齿轮46连接的滚转角度调整机构5及光具座组件6的偏航调节。

如图13-14所示，滚转角度调整机构5包括安装板IV50、手轮II51、换向减速器52、轴承座dI53、连接套54、电磁离合器55、锁紧螺母56、传动轴57、挡停把手58、限位块59、轴承座dII60、锁紧圈d61、锁紧手柄V62及光具座组件安装板63，其中轴承座dI53、限位块59和轴承座dII60与安装板IV50连接，手柄II51与换向减速器52连接，换向减速器52依次通过位于轴承座53内的轴承、连接套54、电磁离合器55及传动轴57与光具座组件安装板63连接，挡停把手58与传动轴57连接，锁紧螺母56与传动轴57螺纹连接，锁紧螺母57起到对挡停把手58定位的作用，锁紧圈d61与轴承座dII60螺栓连接，锁紧手柄V62与锁紧圈d61螺纹连接，通过旋转锁紧手柄V62实现传动轴57的锁紧与释放，限位块59起到限制滚转范围的作用。

手轮II51转动一圈，可带动光具座组件6转动3.6°，光具座组件6的结构及元器件布置为标准形式，光具座组件6的前后均留出100mm的空隙用于光轴平行性调校通电机柜线缆对插。

滚转角度调整机构5的工作原理是：

当电磁离合器55分离时，可以快速大幅度调整光具座姿态(-90°、0°、+90°)，限位块59起到限制滚转范围的作用。当电磁离合器55啮合时，摇动手轮II51，经减速换向器52输出滚转运动，实现光具座组件6姿态的微调，微调幅度为手轮II51每转一圈，角度变化量为3.6°。通过旋转锁紧或松开位置锁紧把手，可以实现滚转角度调整机构5的锁紧与释放动作。

本发明的工作原理是：

本发明提供的一种四自由度光轴平行性调校装置具有横向、俯仰、偏航和滚转四个自由度的调整定位功能，满足光具座各光学组件在光轴平行性调校过程中的姿态要求。该调校装置可与光具座组件座通过螺钉固连，并具有光具组件水平、垂直及翻转等姿态的调整定位功能，满足光具座组件在传感器安装、光轴校准及时效处理时的姿态要求。

转动俯仰角度调整机构3的微调手轮I20驱动丝杠b22转动，从而带动连杆机构31摆动，实现手轮每转一圈俯仰角度变化1.6°的调整。通过旋转锁紧或松开锁紧手柄II24，可以实现俯仰角度调整机构3的锁紧与释放动作。

进行滚转角度调整时，当电磁离合器55分离，可以快速大幅度调整光具座姿态(-90°、0°、+90°)，限位块59起到限制滚转范围的作用。当电磁离合器55啮合，摇动手轮II51，经减速换向器52输出滚转运动，实现光具座组件姿态的微调，微调幅度为手轮每转一圈，角度变化量为3.6°。通过旋转锁紧或松开位置锁紧把手，可以实现滚转角度调整机构的锁紧与释放动作。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种四自由度光轴平行性调校装置，其特征在于：包括支撑底座(1)及安装在所述支撑底座(1)上、并且由下至上依次连接的水平移动机构(2)、俯仰角度调整机构(3)、偏航角度调整机构(4)及滚转角度调整机构(5)，所述滚转角度调整机构(5)的末端与光具座组件(6)连接，所述光具座组件(6)通过水平移动机构(2)、俯仰角度调整机构(3)、偏航角度调整机构(4)及滚转角度调整机构(5)实现横向、俯仰、偏航及滚转四个自由度的定位调整。

2.根据权利要求1所述的四自由度光轴平行性调校装置，其特征在于：所述水平移动机构(2)包括安装板I(7)、手轮I(8)、轴承座aI(9)、丝杠a(10)、轴承座aII(11)、丝母座(12)、导轨a(13)及滑块a(14)，其中轴承座aI(9)、轴承座aII(11)及导轨a(13)与安装板I(7)连接，所述手轮I(8)与丝杠a(10)连接，所述丝杠a(10)与轴承座aI(9)和轴承座aII(11)转动连接，所述丝母座(12)与丝杠a(10)螺纹连接，形成螺纹副，所述滑块a(14)与导轨a(13)滑动连接，所述丝母座(12)及滑块a(14)与所述俯仰角度调整机构(3)连接。

3.根据权利要求1或2所述的四自由度光轴平行性调校装置，其特征在于：所述俯仰角度调整机构(3)包括安装板II(16)、双耳座I(17)、单耳座I(18)、微调手轮I(20)、轴承座bI(21)、丝杠b(22)、轴承座bII(23)、连接板I(25)、导轨b(28)、滑块b(29)、销轴(30)及连杆机构(31)，其中轴承座bI(21)、轴承座bII(23)、导轨b(28)及双耳座I(17)与安装板II(16)连接，微调手轮I(20)与丝杠b(22)连接，所述丝杠b(22)与轴承座bI(21)和轴承座bII(23)转动连接，所述连接板I(25)通过丝母与丝杠b(22)连接，并且所述连接板I(25)通过滑块b(29)与导轨b(28)滑动连接，所述连杆机构(31)的一端与所述连接板I(25)铰接，另一端与所述偏航角度调整机构(4)铰接；所述单耳座(18)通过销轴(30)与双耳座(17)转动连接，所述单耳座(18)与所述偏航角度调整机构(4)连接。

4.根据权利要求3所述的四自由度光轴平行性调校装置，其特征在于：所述双耳座I(17)上螺纹连接有锁紧手柄I(19)，所述锁紧手柄I(19)的端部与所述单耳座(18)抵接，通过旋转锁紧手柄I(19)实现所述单耳座(18)的锁紧与释放；所述安装板II(16)上螺纹连接有锁紧手柄II(24)，所述锁紧手柄II(24)的端部与所述水平移动机构(2)上设有的压紧块I(15)抵接，通过旋转所述锁紧手柄II(24)实现所述安装板II(16)的锁紧与释放；所述连接板I(25)上连接有压紧块II(27)连接，所述锁紧手柄III(26)与所述压紧块II(27)螺纹连接，所述锁紧手柄III(26)的端部与所述安装板II(16)抵接，通过旋转锁紧手柄III(26)实现所述连接板I(25)的锁紧与释放。

5.根据权利要求3所述的四自由度光轴平行性调校装置，其特征在于：所述微调手轮I(20)转动一圈，可带动所述连杆机构(31)摆动的俯仰角度为1.6°。

6.根据权利要求3所述的四自由度光轴平行性调校装置，其特征在于：所述连杆机构(31)包括双耳座II(32)、连杆(33)、回转销(35)及双耳座III(36)，其中连杆(33)两端通过回转销(35)分别与双耳座II(32)和双耳座III(36)转动连接，所述双耳座II(32)与所述连接板I(25)连接，所述双耳座III(36)与所述偏航角度调整机构(4)连接。

7.根据权利要求1所述的四自由度光轴平行性调校装置，其特征在于：所述偏航角度调整机构(4)包括安装板III(37)、微调手轮II(38)、轴承座cI(39)、丝杠c(40)、齿条(41)、滑块c(42)、轴承座cII(43)、导轨c(44)、回转轴(45)、圆柱齿轮(46)及轴承座cIII(49)，其中轴承座cI(39)、轴承座cII(43)、导轨c(44)、轴承座cIII(49)与安装板III(37)连接，所述微调手轮II(38)与丝杠c(40)连接，所述丝杠c(40)与轴承座cI(39)和轴承座cII(43)转动连接，所述齿条(41)与丝杠c(40)上的丝母连接、并且所述齿条(41)通过滑块c(42)与所述导轨c(44)滑动连接；所述回转轴(45)通过安装在所述轴承座cIII(49)内部的轴承转动连接，所述圆柱齿轮(46)套设于所述回转轴(45)上、并且与所述齿条(41)啮合，所述圆柱齿轮(46)与所述滚转角度调整机构(5)连接。

8.根据权利要求7所述的四自由度光轴平行性调校装置，其特征在于：所述轴承座cIII(49)上连接有锁紧圈c(47)，所述锁紧圈c(47)与所述回转轴(45)同轴并间隙配合，所述锁紧圈c(47)上螺纹连接有锁紧手柄IV(48)，所述锁紧手柄IV(48)的端部与所述回转轴(45)相对应，通过旋转锁紧手柄IV(48)实现所述回转轴(45)的锁紧与释放。

9.根据权利要求1所述的四自由度光轴平行性调校装置，其特征在于：所述滚转角度调整机构(5)包括安装板IV(50)、手轮II(51)、换向减速器(52)、轴承座dI(53)、连接套(54)、电磁离合器(55)、锁紧螺母(56)、传动轴(57)、挡停把手(58)、限位块(59)、轴承座dII(60)、锁紧圈d(61)、锁紧手柄V(62)及光具座组件安装板(63)，其中轴承座dI(53)、限位块(59)和轴承座dII(60)与安装板IV(50)连接，手柄II(51)与换向减速器(52)连接，所述换向减速器(52)依次通过位于轴承座(53)内的轴承、连接套(54)、电磁离合器(55)及传动轴(57)与光具座组件安装板(63)连接，挡停把手(58)与所述传动轴(57)连接，锁紧螺母(56)与所述传动轴(57)螺纹连接，锁紧螺母(57)起到对挡停把手(58)定位的作用，锁紧圈d(61)与所述轴承座dII(60)螺栓连接，锁紧手柄V(62)与所述锁紧圈d(61)螺纹连接，通过旋转锁紧手柄V(62)实现所述传动轴(57)的锁紧与释放，所述限位块(59)起到限制滚转范围的作用。

10.根据权利要求9所述的四自由度光轴平行性调校装置，其特征在于：所述手轮II(51)转动一圈，可带动所述光具座组件(6)转动3.6°，所述光具座组件(6)的前后均留出100mm的空隙用于光轴平行性调校通电机柜线缆对插。