CN108088373B - 光电吊舱稳像回扫一体化控制装置及测量方法 - Google Patents

光电吊舱稳像回扫一体化控制装置及测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光电吊舱稳像回扫一体化控制装置及测量方法，该装置基座将固连在光电吊舱上，反射镜通过万向铰链与基座连接，由万向铰链提供支撑和转轴方向的限制，驱动部分为四台由线圈与永磁体组成的摆动音圈电机，音圈电机线圈与基座通过紧固螺钉连接，永磁体与反射镜胶合，反射镜转角反馈信号由布置于基座上的激光位移传感器提供；定义万向铰链两正交轴分别为光电吊舱稳像回扫一体化控制装置X轴与Y轴；相较于以压电陶瓷为驱动方式的稳像系统，本发明采用音圈电机作为驱动装置，反射镜口径、转角均明显增大；相较于一般二维电调视轴稳定系统，本发明结构简单、重量较轻，反射镜绕X轴的转角较一般对称布置时增大，最大转角为10°。

Description

光电吊舱稳像回扫一体化控制装置及测量方法
技术领域
本发明涉及稳相机构的技术领域，具体涉及一种光电吊舱稳像回扫一体化控制装置及测量方法，尤其适用于飞行器光电吊舱中光学系统的视轴稳定。
背景技术
由于光电吊舱装载在飞行器上，而飞行器飞行过程中受到的风阻力矩、大载荷机动导致的姿态变化、基座发动机造成的振动都会使吊舱中光学仪器的视轴偏离预期的空间惯性指向，从而使光电侦察设备中的光学系统产生抖动，影响成像的清晰度和视觉效果。为了减弱这些影响，必须使用一套稳定系统，采用视轴稳定技术，将载荷中光学系统的视轴与载机的运动和振动相隔离，使视轴保持在固定的惯性空间指向；
中国专利CN107204801A为一种基于压电陶瓷快反镜的视轴稳定系统，反射镜由压电陶瓷驱动，镜面转角较小，无法进行较大行程的光束稳相；中国专利CN106773022A为一种基于步进电机与弹簧的二维电调镜系统，结构较为复杂，质量过大，难以用于飞行器部件之中。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种体积小、重量轻、控制精度较高、反射镜最大转角较大、可靠性高的光电吊舱稳像回扫一体化控制装置。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：一种光电吊舱稳像回扫一体化控制装置，包括：反射镜；由音圈电机线圈与音圈电机永磁体组成的摆动音圈电机；转角反馈部分；由十字形连接件、金属轴、两个T形连接件与两个梯形连接件组成的万向铰链；基座；环形轴套；第一紧固螺钉；第二紧固螺钉；第三紧固螺钉；其中：基座固连光电吊舱，反射镜通过万向铰链与基座相连，音圈电机一端与基座相连，另一端与反射镜相连，转角反馈部分的激光位移传感器与基座相连于音圈电机下方；
所述反射镜包括反射镜面与机械接口，反射镜面用于调整光路，保证光电吊舱内光学仪器在各种工况下的稳相；反射机械接口为两道矩形凹槽，用于与万向铰链部分连接；
所述万向铰链通过梯形连接件与基座相连，通过T形连接件与反射镜背面的机械接口胶合，T形连接件与梯形连接件分别连接到十字形连接件的两轴上，则反射镜可以通过绕万向铰链的两正交轴做扭转运动完成相对于基座的任意方向转动；安装完成后定义万向铰链两正交轴分别为光电吊舱稳像回扫一体化控制装置X轴与Y轴；
所述摆动音圈电机由音圈电机线圈与音圈电机永磁体组成，音圈电机永磁体垂直穿过音圈电机线圈且与音圈电机线圈间保持一定间隙，音圈电机两两一组，每组音圈电机呈对称布置，对称平面垂直于反射镜平面且过反射镜中点，两组音圈电机连线均与X轴夹角22.5°；安装时其音圈电机线圈部分与基座通过螺钉相连，音圈电机永磁体与反射镜胶合；此种结构下，反射镜可以在X轴上获得较音圈电机最大行程更大的偏转角度；
所述转角反馈部分包括四个激光位移传感器，胶装于驱动部分音圈电机永磁体正下方的基座平面上，测量的数据为音圈电机永磁体距激光位移传感器的距离；音圈电机工作时，音圈电机永磁体与基座发生相对运动，由于每组音圈电机以反射镜中心呈对称布置，故激光传感器可以得到两组关于音圈电机转角的差分数据，进而得到反射镜转角数据。
其中，还包括环形轴套与第一紧固螺钉，安装时环形轴套通过第一紧固螺钉紧固于万向铰链的金属轴上，作为金属轴的轴向定位装置。
其中，安装时驱动部分音圈电机摆动中心与装置X轴、Y轴在同一水平面内，以保证音圈电机的驱动转轴与万向铰链一致。
本发明与现有技术相比有益效果为：
(1)本发明采用音圈电机驱动反射镜，较以压电陶瓷为驱动方式的稳像系统转角更大；
(2)本发明结构较为简单，较一般二维电调视轴稳定系统重量显著减轻；
(3)本发明音圈电机采用非均布布置，使得采用同种电机时反射镜绕装置Y轴的转角增大，最大转角为10°；
(4)本发明采用音圈电机驱动反射镜，较以压电陶瓷为驱动方式的稳像系统反射镜口径更大，支持反射光束的偏移更大。
附图说明
图1为本发明机构示意图；
图2为本发明底部螺钉位置示意图；
图3为本发明机构简图；
图4为本发明万向铰链机构简图；
图5为本发明工作示意图；
图中附图标记含义为：1为反射镜，2为音圈电机线圈，3为音圈电机永磁体，4为激光位移传感器，5为十字形连接件，6为金属轴，7为T形连接件，8为梯形连接件，9为基座，10为环形轴套，11为第一紧固螺钉，12为第二紧固螺钉，13为第三紧固螺钉。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方式进一步说明本发明。
如图1、2、3所示，本发明光电吊舱稳像回扫一体化控制装置，包括反射镜1；由音圈电机线圈2与音圈电机永磁体3组成的摆动音圈电机；转角反馈部分；由十字形连接件5、金属轴6、两个T形连接件7、两个梯形连接件8组成的万向铰链；基座9；环形轴套10；第一紧固螺钉11；第二紧固螺钉12；第三紧固螺钉13。
其中：基座9固连光电吊舱，反射镜1通过万向铰链与基座9相连，驱动部分一端与基座9相连，另一端与反射镜1相连，转角反馈部分的激光位移传感器4与基座9相连于驱动部分下方；反射镜1包括反射镜面与机械接口，反射镜面用于调整光路，当射向反射镜1的激光发生偏移时，须由反射镜1的偏转来抵消光束偏移，使光电吊舱内光学仪器在各种工况下的稳相；反射镜1背面两道矩形凹槽为机械接口，用于与T形连接件7连接，此种连接方式下反射镜1可拥有较大的口径；T形连接件7连接到十字形连接件5的X轴上，同时梯形连接件8通过加装金属轴6的方式连接到十字形连接件5的Y轴上，各零件间可相对转动，梯形连接件8通过第三紧固螺钉13与基座9相连，T形连接件7与反射镜1背面的机械接口胶合，装配后反射镜1可以通过绕万向铰链的两正交轴转动完成相对于基座9的任意方向转动；摆动音圈电机由音圈电机线圈2与音圈电机永磁体3组成，音圈电机永磁体3垂直穿过音圈电机线圈2，音圈电机两两一组，每组音圈电机呈对称布置，对称平面垂直于反射镜1平面且过反射镜1中点，两组音圈电机连线均与X轴夹角22.5°；安装时其线圈部分与基座9通过螺钉相连，音圈电机永磁体3与反射镜1胶合；由于胶合后音圈电机永磁体3与反射镜1固连，反射镜1工作时会改变音圈电机永磁体3在音圈电机线圈2中的角度，音圈电机线圈2与音圈电机永磁体3间需保持一定间隙；由于音圈电机连线均与X轴夹角22.5°，故反射镜1可以在X轴上获得比音圈电机最大行程更大的偏转角度；
所述转角反馈部分包括四个激光位移传感器4，胶装于驱动部分音圈电机永磁3体正下方的基座平面上，测量的数据为音圈电机永磁体3距激光位移传感器4的距离；音圈电机工作时，音圈电机永磁体3与基座9发生相对运动，四台激光传感器可以得到两组关于音圈电机转角的差分数据，进而得到反射镜转角数据。
如图4所示为本发明万向铰链机构简图，十字形连接件5上Y轴的孔中穿过金属轴6，同时金属轴6安装于两个梯形连接件上，使十字形连接件5可以相对梯形连接件自由转动，且十字形连接件5中心到每一个梯形连接件8的距离一致，金属轴6两端还安装了环形轴套10，通过紧固螺钉11固定于金属轴6上，环形轴套10的一边应紧贴梯形连接件8，以限制装置工作时金属轴6的轴向运动，十字形连接件另一轴上安装两个T形连接件7，使两T形连接件7可沿十字形连接件5X轴自由转动，由于T形连接件7与反射镜1的配合已经限制了其沿X轴的平动，故不需要再对其进行限位。
如图5所示，本发明以万向铰链的两转轴为装置的X、Y轴，在电机驱动下使反射镜1完成相对于基座的任意方向转动，装置绕X轴的最大转角为2°，绕Y轴的最大转角为10°，
本发明未详细公开技术属于本领域技术人员公知常识。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解到的替换或增减，都应涵盖在本发明的包含范围之内，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种光电吊舱稳像回扫一体化控制装置，其特征在于：包括：反射镜(1)；由音圈电机线圈(2)与音圈电机永磁体(3)组成的摆动音圈电机；转角反馈部分；由十字形连接件(5)、金属轴(6)、两个T形连接件(7)与两个梯形连接件(8)组成的万向铰链；基座(9)；环形轴套(10)；第一紧固螺钉(11)；第二紧固螺钉(12)；第三紧固螺钉(13)；其中：基座(9)固连光电吊舱，反射镜(1)通过万向铰链与基座(9)相连，音圈电机一端与基座(9)相连，另一端与反射镜(1)相连，转角反馈部分的激光位移传感器(4)与基座(9)相连于音圈电机下方；
所述反射镜(1)包括反射镜面与机械接口，反射镜面用于调整光路，保证光电吊舱内光学仪器在各种工况下的稳相；反射机械接口为两道矩形凹槽，用于与万向铰链部分连接；
所述万向铰链通过梯形连接件(8)与基座(9)相连，通过T形连接件(7)与反射镜(1)背面的机械接口胶合，T形连接件(7)与梯形连接件(8)分别连接到十字形连接件(5)的两轴上，则反射镜(1)可以通过绕万向铰链的两正交轴做扭转运动完成相对于基座(9)的任意方向转动；安装完成后定义万向铰链两正交轴分别为光电吊舱稳像回扫一体化控制装置X轴与Y轴；
所述摆动音圈电机由音圈电机线圈(2)与音圈电机永磁体(3)组成，音圈电机永磁体(3)垂直穿过音圈电机线圈(2)且与音圈电机线圈(2)间保持一定间隙，音圈电机两两一组，每组音圈电机呈对称布置，对称平面垂直于反射镜平面且过反射镜中点，两组音圈电机连线均与X轴夹角22.5°；安装时其音圈电机线圈(2)部分与基座(9)通过螺钉相连，音圈电机永磁体(3)与反射镜(1)胶合；此种结构下，反射镜(1)可以在X轴上获得较音圈电机最大行程更大的偏转角度；
所述转角反馈部分包括四个激光位移传感器(4)，胶装于驱动部分音圈电机永磁体正下方的基座平面上，测量的数据为音圈电机永磁体距激光位移传感器的距离；音圈电机工作时，音圈电机永磁体(3)与基座(9)发生相对运动，由于每组音圈电机以反射镜中心呈对称布置，故激光传感器可以得到两组关于音圈电机转角的差分数据，进而得到反射镜转角数据；
还包括环形轴套(10)与第一紧固螺钉(11)，安装时环形轴套(10)通过第一紧固螺钉(11)紧固于万向铰链的金属轴(6)上，作为金属轴(6)的轴向定位装置；
安装时驱动部分音圈电机摆动中心与装置X轴、Y轴在同一水平面内，以保证音圈电机的驱动转轴与万向铰链一致；
十字形连接件(5)上Y轴的孔中穿过金属轴(6)，同时金属轴(6)安装于两个梯形连接件上，使十字形连接件(5)可以相对梯形连接件自由转动，且十字形连接件(5)中心到每一个梯形连接件(8)的距离一致，金属轴(6)两端还安装了环形轴套(10)，通过紧固螺钉(11)固定于金属轴(6)上，环形轴套(10)的一边应紧贴梯形连接件(8)，以限制装置工作时金属轴(6)的轴向运动，十字形连接件另一轴上安装两个T形连接件(7)，使两T形连接件(7)可沿十字形连接件(5)X轴自由转动，由于T形连接件(7)与反射镜(1)的配合已经限制了其沿X轴的平动，故不需要再对其进行限位；
该光电吊舱稳像回扫一体化控制装置音圈电机采用非均布布置，使得采用同种电机时反射镜绕装置Y轴的转角增大，最大转角为10°。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109510425B (zh) * 2018-11-19 2023-08-15 北京瑞控信科技股份有限公司 一种音圈电机及二维快速反射镜
CN109343196A (zh) * 2018-11-19 2019-02-15 北京瑞控信科技有限公司 一种快速反射镜装置
CN109283654A (zh) * 2018-12-11 2019-01-29 北京瑞控信科技有限公司 一种一维快速反射镜装置
CN114326096B (zh) * 2022-01-05 2024-03-22 成都大学 一种像移补偿快速反射镜

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101734367A (zh) * 2010-01-29 2010-06-16 北京控制工程研究所 基于框架控制与一体化隔振的平流层飞艇二次稳定系统
CN102313966A (zh) * 2011-09-06 2012-01-11 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种刚性承载式快速控制反射镜
CN103576283A (zh) * 2013-12-04 2014-02-12 中国工程物理研究院总体工程研究所 基于柔性支承的快速反射镜系统
CN104776920A (zh) * 2015-03-26 2015-07-15 中国人民解放军国防科学技术大学 超分辨率红外成像稳像一体化装置
CN104777608A (zh) * 2015-03-26 2015-07-15 中国人民解放军国防科学技术大学 大口径精密光束指向装置
CN105508829A (zh) * 2015-10-13 2016-04-20 长春通视光电技术有限公司 一种两轴四框架光电平台内框架机构
CN106328213A (zh) * 2016-10-27 2017-01-11 北京航空航天大学 基于柔性铰链的两轴微动平台
CN106324789A (zh) * 2016-10-26 2017-01-11 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 通用大口径刚性承载式快速反射镜
CN107479187A (zh) * 2017-09-29 2017-12-15 河南理工大学 一种二维快速偏摆反射镜及其工作方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI287119B (en) * 2005-07-12 2007-09-21 Young Optics Inc Reflecting module
CN102156483B (zh) * 2011-04-25 2012-11-07 华南农业大学 基于丝杆传动的太阳跟踪装置及其控制调节方法
CN203211215U (zh) * 2013-04-19 2013-09-25 赵海燕 动态图像采集装置

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101734367A (zh) * 2010-01-29 2010-06-16 北京控制工程研究所 基于框架控制与一体化隔振的平流层飞艇二次稳定系统
CN102313966A (zh) * 2011-09-06 2012-01-11 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种刚性承载式快速控制反射镜
CN103576283A (zh) * 2013-12-04 2014-02-12 中国工程物理研究院总体工程研究所 基于柔性支承的快速反射镜系统
CN104776920A (zh) * 2015-03-26 2015-07-15 中国人民解放军国防科学技术大学 超分辨率红外成像稳像一体化装置
CN104777608A (zh) * 2015-03-26 2015-07-15 中国人民解放军国防科学技术大学 大口径精密光束指向装置
CN105508829A (zh) * 2015-10-13 2016-04-20 长春通视光电技术有限公司 一种两轴四框架光电平台内框架机构
CN106324789A (zh) * 2016-10-26 2017-01-11 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 通用大口径刚性承载式快速反射镜
CN106328213A (zh) * 2016-10-27 2017-01-11 北京航空航天大学 基于柔性铰链的两轴微动平台
CN107479187A (zh) * 2017-09-29 2017-12-15 河南理工大学 一种二维快速偏摆反射镜及其工作方法

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