CN109188680A - 一种高精度摆镜随动机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高精度摆镜随动机构，包括一个基座、一个设于基座上的摆镜、一个设于基座后部的驱动机构和在所述基座侧部的电控单元；基座上还设有通过驱动机构驱动的左、右侧转动轴系，左、右侧转动轴系之间通过摆杆连接，摆镜固定在所述摆杆上；基座侧部还包括与摆杆连接的码盘，通过电控单元控制驱动机构带动左、右侧转动轴系转动，进而带动摆杆摆动，使摆镜随动，通过码盘读数获取随动机构的光学追踪。该机构能够实现高精度的光学跟踪、对准及动态误差的测量和补偿。
Description
技术领域
本发明属于航空航天技术领域，具体涉及一种高精度摆镜随动机构。
背景技术
随着航空航天技术领域的不断发展，对特定目标捕获、追踪、瞄准的精密机构需求量日益增多，摆镜随动机构在动态光学定向跟踪中具有广泛的用途，可以实现高精度的光学跟踪、对准及动态误差的测量、补偿等功能。目前，摆镜随动机构普遍存在体积大、装置结构复杂、精度低等问题。因此，研制一种精度高、结构紧凑的摆镜随动机构，对于航空航天领域定向瞄准跟踪的发展具有重要意义。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种高精度的摆镜随动机构，该机构能够实现高精度的光学跟踪、对准及动态误差的测量和补偿。
本发明是通过下述技术方案来实现的。
本发明提供的一种高精度摆镜随动机构，包括一个基座、一个设于基座上的摆镜、一个设于基座后部的驱动机构和在所述基座侧部的电控单元；基座上还设有通过驱动机构驱动的左、右侧转动轴系，左、右侧转动轴系之间通过摆杆连接，摆镜固定在所述摆杆上；基座侧部还包括与摆杆连接的码盘，通过电控单元控制驱动机构带动左、右侧转动轴系转动，进而带动摆杆摆动，使摆镜随动，通过码盘读数获取随动机构的光学追踪。
对于上述技术方案，本发明还有进一步优选的方案：
优选的，所述左、右侧转动轴系设于基座两侧的轴承孔内，摆杆通过转轴连接在左、右侧转动轴系上，在摆杆上设有固定摆镜的轴体。
优选的，所述摆镜粘接在摆镜支架上，镜面压板螺纹连接在摆镜支架螺纹孔内，摆镜支架与轴体通过螺钉紧固。
优选的，所述码盘连接在左侧转动轴系上，还包括一个通过读头支架固定在基座上的读数头。
优选的，所述驱动机构包括电机输出轴连接的滚珠丝杠，滚珠丝杠通过左、右轴承室连接，并穿过拨杆座，拨杆座上设有拨杆，拨杆顶端插入设在基座后部的圆柱凸轮槽孔内，拨杆座侧设有导轨。
优选的，在所述基座后部上方还设有对称分布的一对光电开关，在基座后端面下方设有一对机械限位开关。
优选的，所述电控单元包括固定在基座上的电控盒和电控盒上的侧盖上，电控盒中设有电路板及驱动器和滤波器，电解电容固定在侧盖上。
优选的，所述电控单元包括：
DSP最小系统，作为主控系统控制摆镜的摆动及计算当前摆镜实际角度值；
码盘读取单元，实时的读取到外部码盘的数值作为当前摆镜的实际角度值；
串口通信单元，与外部上位机数据处理单元DPU进行连接获取DPU发送的指令及上传摆镜当前角度值；
码盘读取单元，实时读取到外部码盘的数值作为当前摆镜的实际角度值；
电机控制单元，连接驱动器驱动外部电机转动进而控制摆镜的转动；
限位单元，包括光电限位单元和机械限位单元，作为摆镜在小幅度内摆动时的保护单元；
供电单元，将外部供给的直流28V电源转换为电控单元系统内部所需的电源；
所述DSP最小系统分别连接限位单元、串口通信单元、码盘读取单元和电机控制单元。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下有益效果：
1.本发明通过将摆镜单元、驱动单元、电控单元集成在底座单元上，保证了摆镜随动机构布局紧凑、占用空间小，降低了装置结构的复杂度，解决了目前摆镜随动机构普遍存在体积较大的问题。
2.本发明通过圆柱凸轮、驱动单元配合码盘及读数头的实时反馈校正，解决了摆镜随动机构精度较低的问题；通过码盘实时反馈摆镜运行过程中动态误差，并将参数传输至DSP最小系统，经过分析处理后将最终指令传递至电机控制单元，进而实现对其误差的动态补偿。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：
图1为本发明摆镜组件随动机构底座单元结构示意图；
图2为本发明摆镜组件随动机构摆镜单元结构示意图；
图3为本发明摆镜组件随动机构驱动单元结构示意图；
图4为本发明摆镜组件随动机构结构示意图；
图5为本发明摆镜组件随动机构电控单元结构示意图；
图6为本发明摆镜组件电控单元功能组成框图。
图中：1、基座；2、轴体；3、右侧转动轴系；4、左侧转动轴系；5、码盘；6、读数头；7、读头支架；8、摆镜；9、摆镜支架；10、镜面压板；11、电机；12、联轴器；13、滚珠丝杠；14、左轴承室；15、底板；16、导轨；17、右轴承室；18、拨杆座；19、拨杆；20、圆柱凸轮；21、光电开关；22、机械限位开关；23、电路板及驱动器；24、滤波器；25、电解电容；26、侧盖；27、电控盒。
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
图1～图4示出了本发明的高精度摆镜随动机构，包括基座1、在基座1上设有摆镜8、驱动机构和电控单元；驱动机构设在基座1后部，电控单元在基座1侧部；基座1上还设有通过驱动机构驱动的左侧转动轴系4、右侧转动轴系3，左、右侧转动轴系之间通过摆杆连接，摆镜8固定在摆杆上。基座1侧部还包括与摆杆连接的码盘5，通过电控单元控制驱动机构带动左、右侧转动轴系转动，进而带动摆杆摆动，使摆镜8随动，通过码盘读数获取随动机构的光学追踪。
在基座1上设有轴体2，右侧转动轴系3、左侧转动轴系4安装在基座1两侧的轴承孔内，轴体2与右侧转动轴系3和左侧转动轴系4通过螺钉紧固，码盘5通过螺钉固定在左侧转动轴系4上，读数头6通过读头支架7固定在基座1上。码盘5连接在左侧转动轴系4上，还包括一个通过读头支架7固定在基座1上的读数头6。
如图2所示，摆镜8粘接在摆镜支架9上，摆镜支架9采用热膨胀系数低材料，保证了摆镜面形基本不受环境温度的影响，镜面压板10通过螺纹拧入到摆镜支架9中的螺纹孔内，摆镜支架9与轴体2通过轴体2后端的三个螺钉紧固，随着轴体2转动进行摆动光学跟踪。
如图3所示，驱动机构包括电机11输出轴连接的滚珠丝杠13，滚珠丝杠13通过左、右轴承室14、17连接，并穿过拨杆座18，拨杆座18上设有拨杆19，拨杆19顶端插入设在基座1后部的圆柱凸轮20槽孔内，拨杆座18侧设有导轨16。其中电机11与左轴承室14通过螺钉连接，电机11轴端和丝杠14左轴端与联轴器12通过顶丝锁紧，左轴承室14和右轴承室17固定在底板15上，导轨16与底板15通过螺钉紧固，底板15通过螺钉和销孔将其固定在基座4上，拨杆座18底部与导轨16通过螺钉固连，拨杆座18右端与滚珠丝杆13上的螺母通过螺钉固定，拨杆19与拨杆座18通过螺钉将其拉紧，拨杆19顶端插入在圆柱凸轮20槽孔内，电机11通过联轴器12带动滚珠丝杠13进行精密转动，通过滚珠丝杠13上的螺母将转动副转换成拨杆座18的直线移动，进而带动凸轮进行精密摆动。基座1后部上方还设有对称分布的一对光电开关21，对摆镜随动机构进行限位，在基座1后端面下方设有一对机械限位开关22，对摆镜随动机构进行二次限位，防止光电开关23损坏造成摆镜随动机构摆角失控，如图4所示。
如图5所示，电控单元包括固定在基座1上的电控盒27和电控盒27上的侧盖26上，电控盒27中设有电路板及驱动器23和滤波器24，电解电容25固定在侧盖26上。
如图6所示，电控单元功能包括：供电单元、码盘读取单元、DSP最小系统、串口通信单元、电机控制单元、限位单元、光电限位单元和机械限位单元，其中供电单元将外部供给的直流28V电源转换为电控单元系统内部所需的电源；码盘读取单元可以实时的读取到外部码盘的数值作为当前摆镜的实际角度值；DSP最小系统作为主控系统控制摆镜的摆动及计算当前摆镜实际角度值；串口通信单元与外部DPU进行连接获取DPU发送的指令及上传摆镜当前角度值；电机控制单元连接驱动器驱动外部电机转动进而控制摆镜的转动；限位单元包括光电限位单元和机械限位单元，作为摆镜在小幅度内摆动时的保护单元防止摆镜超出摆动范围带来的碰撞损坏。
本发明通过电机带动滚珠丝杠13进行精密转动，将转动副转换成拨杆座18的直线移动，进而带动凸轮进行精密摆动。通过光电开关21和机械限位开关22对摆镜随动机构进行二次限位，能够防止光电开关23损坏造成摆镜随动机构摆角失控。通过驱动单元上的拨杆19带动圆柱凸轮20进而驱动轴体2进行摆动，码盘5和读数头6对摆镜随动机构的角度进行精确的追踪、监测同时对动态误差进行测量，进而将误差量反馈给驱动单元进行相应的转角误差补偿。
本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种高精度摆镜随动机构，其特征在于，包括一个基座(1)、一个设于所述基座(1)上的摆镜(8)、一个设于所述基座(1)后部的驱动机构和在所述基座(1)侧部的电控单元；所述基座(1)上还设有通过驱动机构驱动的左、右侧转动轴系(4、3)，左、右侧转动轴系(4、3)之间通过摆杆连接，所述摆镜(8)固定在所述摆杆上；所述基座(1)侧部还包括与所述摆杆连接的码盘(5)，通过电控单元控制驱动机构带动左、右侧转动轴系(4、3)转动，进而带动摆杆摆动，使摆镜(8)随动，通过码盘读数获取随动机构的光学追踪。
2.根据权利要求1所述的一种高精度摆镜随动机构，其特征在于，所述左、右侧转动轴系(4、3)设于基座(1)两侧的轴承孔内，摆杆通过转轴连接在左、右侧转动轴系(4、3)上，在摆杆上设有固定摆镜(8)的轴体(2)。
3.根据权利要求1或2所述的一种高精度摆镜随动机构，其特征在于，所述摆镜(8)粘接在摆镜支架(9)上，镜面压板(10)螺纹连接在摆镜支架(9)螺纹孔内，摆镜支架(9)与轴体(2)通过螺钉紧固。
4.根据权利要求1所述的一种高精度摆镜随动机构，其特征在于，所述码盘(5)连接在左侧转动轴系(4)上，还包括一个通过读头支架(7)固定在基座(1)上的读数头(6)。
5.根据权利要求1所述的一种高精度摆镜随动机构，其特征在于，所述驱动机构包括电机(11)输出轴连接的滚珠丝杠(13)，滚珠丝杠(13)通过左、右轴承室(14、17)连接，并穿过拨杆座(18)，拨杆座(18)上设有拨杆(19)，拨杆(19)顶端插入设在基座(1)后部的圆柱凸轮(20)槽孔内，拨杆座(18)侧设有导轨(16)。
6.根据权利要求1所述的一种高精度摆镜随动机构，其特征在于，在所述基座(1)后部上方还设有对称分布的一对光电开关(21)，在基座(1)后端面下方设有一对机械限位开关(22)。
7.根据权利要求1所述的一种高精度摆镜随动机构，其特征在于，所述电控单元包括固定在基座(1)上的电控盒(27)和电控盒(27)上的侧盖(26)上，电控盒(27)中设有电路板及驱动器(23)和滤波器(24)，电解电容(25)固定在侧盖(26)上。
8.根据权利要求1所述的一种高精度摆镜随动机构，其特征在于，所述电控单元包括：
DSP最小系统，作为主控系统控制摆镜的摆动及计算当前摆镜实际角度值；
码盘读取单元，实时的读取到外部码盘的数值作为当前摆镜的实际角度值；
串口通信单元，与外部上位机数据处理单元DPU进行连接获取DPU发送的指令及上传摆镜当前角度值；
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