CN109578507A - 一种三轴转动航空相机的主被动减振装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种三轴转动航空相机的主被动减振装置，属于航空光电载荷及减振领域。载机基座两端顶部分别固定连接橡胶被动减振，横滚轴系通过两个精密轴承分别与横滚轴系支架转动连接，一组压电主动减振装置一分别套接在横滚轴系的两个横滚轴外部，相机框架两端分别与两个横滚轴固定连接，俯仰轴系通过两个俯仰轴与相机框架内部侧面转动连接，一组压电主动减振装置二分别套接在俯仰轴系的两个俯仰轴外部，偏航轴系通过两个偏航轴与相机框架内部上下面转动连接，一组压电主动减振装置三分别套接在偏航轴系的两个偏航轴外部。优点是结构新颖，能够大大减少航空相机在工作过程中受到的振动，确保成像系统产生稳定可靠的图像。
Description
技术领域
本发明涉及航空光电载荷及减振领域，尤其涉及一种三轴转动主被动减振航空相机。
背景技术
航空相机是以飞行器为载体，在空中实现对地面成像的光学设备。由于空中复杂的飞行环境会造成相机的振动，影响成像质量。现有的方案是设计航空相机隔振云台，将相机置于云台之上，通过云台的被动减振，减少飞行器传递到相机的振动。但是由于飞行过程中存在从低频到高频的复杂振动，一级的减振系统不能有效的隔绝成像系统受到的振动，对成像质量的提高不大，同时云台会增加不必要的重量，也不符合轻量化的原则。
主动减振技术越来越多的应用于精密设备中，其为精密设备提供了一个超静的内部环境，主动减振器在维持优异的中高频隔振性能的同时，还能较好的衰减固有频率处的结构共振。《精密主动减振器技术研究现状与进展》，廖飞红等，《机械科学与技术》，第31卷第9期，2012年9月，文中记载硬式主动减振器按负载的支撑形式分为悬挂支撑和压缩支撑，按单个减振器隔振自由度的多少分为单自由度和多自由度。
发明内容
本发明提供一种三轴转动航空相机的主被动减振装置，以能够有效解决减振问题，大幅提高相机成像质量且符合航空产品轻量化的原则。
本发明采取的技术方案是：载机基座两端顶部分别固定连接橡胶被动减振，该橡胶被动减振上方分别固定连接横滚轴系支架，横滚轴系通过两个精密轴承分别与横滚轴系支架转动连接，一组压电主动减振装置一分别套接在横滚轴系的两个横滚轴外部，相机框架两端分别与两个横滚轴固定连接，俯仰轴系通过两个俯仰轴与相机框架内部侧面转动连接，一组压电主动减振装置二分别套接在俯仰轴系的两个俯仰轴外部，偏航轴系通过两个偏航轴与相机框架内部上下面转动连接，一组压电主动减振装置三分别套接在偏航轴系的两个偏航轴外部。
本发明所述横滚轴系包括横滚轴、相机框架和精密轴承，其中横滚轴与相机框架固定连接，横滚轴与精密轴承转动连接。
本发明所述俯仰轴系包括俯仰轴、反射镜组件，俯仰轴通过螺钉紧固安装在反射镜组件的两侧。
本发明所述偏航轴系包括偏航轴、透镜成像组件，偏航轴通过螺钉紧固安装在透镜成像组件的两侧。
所述压电主动减振装置一、压电主动减振装置二、压电主动减振装置三结构相同，其中压电主动减振装置一包括支撑套筒、压电传感器、压电作动器，压电传感器和压电作动器粘接在支撑套筒的内表面，且压电传感器和压电作动器之间要留有一定间隙。
本发明的优点是结构新颖，在三个轴系转动各环节，分别设置压电主动减振装置，能够大幅度减少传递到光学元件上的振动，在实际飞行过程中，载机基座与横滚轴系连接处的橡胶被动减振会隔绝飞行器传递的一定频率范围内的振动，本发明能够大大减少航空相机在工作过程中受到的振动，确保成像系统产生稳定可靠的图像，同时将减振结构合理的设计在航空相机中，避免重量的过度增加，达到了减重的目的。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明压电主动减振装置的结构示意图；
图3是图2的左视图。
具体实施方式
载机基座1两端顶部分别固定连接橡胶被动减振2，该橡胶被动减振2上方分别固定连接横滚轴系支架9，横滚轴系3通过两个精密轴承303分别与横滚轴系支架9转动连接，一组压电主动减振装置一4分别套接在横滚轴系3的两个横滚轴301外部，相机框架302两端分别与两个横滚轴301固定连接，俯仰轴系5通过两个俯仰轴501与相机框架302内部侧面转动连接，一组压电主动减振装置二6分别套接在俯仰轴系5的两个俯仰轴501外部，偏航轴系7通过两个偏航轴701与相机框架302内部上下面转动连接，一组压电主动减振装置三8分别套接在偏航轴系7的两个偏航轴701外部；
所述横滚轴系3包括横滚轴301、相机框架302和精密轴承303，其中横滚轴301与相机框架302固定连接，横滚轴301与精密轴承303转动连接；
所述俯仰轴系5包括俯仰轴501、反射镜组件502，俯仰轴501通过螺钉紧固安装在反射镜组件502的两侧；
所述偏航轴系7包括偏航轴701、透镜成像组件702，偏航轴701通过螺钉紧固安装在透镜成像组件702的两侧；
所述压电主动减振装置一4、压电主动减振装置二6、压电主动减振装置三8结构相同，其中压电主动减振装置一4包括支撑套筒401、压电传感器402、压电作动器403，压电传感器402和压电作动器403粘接在支撑套筒401的内表面，且压电传感器402和压电作动器403之间要留有一定间隙。
所述压电传感器402的压电材料为聚偏氟乙烯这种压电聚合物，用来实时检测轴系在工作过程中受到的径向加速度，同时将检测结果上传后对其进行分析处理，然后用于对压电作动器403的输入。
所述压电作动器403的压电材料选择钛酸钡这种无机压电材料，压电作动器根据输入的信息做出相应的激振指令，最后经过作动器403的激振，达到与传感器402检测到的振动相抵消的效果，最终使载荷达到减少振动的目的。
所述被动减振装置2安装在载机基座与横滚轴系支架的连接处，可以有效减少飞行器飞行过程中传递的一定频率内的振动，达到一定的减振效果。压电主动减振装置分别安装在三个轴系的近载荷端，对飞行器传递的振动和旋转轴旋转电机产生的振动都有减振效果。经过主、被动减振装置，能够确保透镜成像组件702的光轴在成像过程中保持稳定，同时还能保证反射镜组件502的反射镜面中心与透镜成像组件702的光轴重合，反射镜反射地面的景物图像清晰准确，从而经过透镜组到达CCD焦平面确保生成稳定的图像。
Claims (5)
1.一种三轴转动航空相机的主被动减振装置，其特征在于：载机基座两端顶部分别固定连接橡胶被动减振，该橡胶被动减振上方分别固定连接横滚轴系支架，横滚轴系通过两个精密轴承分别与横滚轴系支架转动连接，一组压电主动减振装置一分别套接在横滚轴系的两个横滚轴外部，相机框架两端分别与两个横滚轴固定连接，俯仰轴系通过两个俯仰轴与相机框架内部侧面转动连接，一组压电主动减振装置二分别套接在俯仰轴系的两个俯仰轴外部，偏航轴系通过两个偏航轴与相机框架内部上下面转动连接，一组压电主动减振装置三分别套接在偏航轴系的两个偏航轴外部。
2.根据权利要求1所述一种三轴转动航空相机的主被动减振装置，其特征在于：所述横滚轴系包括横滚轴、相机框架和精密轴承，其中横滚轴与相机框架固定连接，横滚轴与精密轴承转动连接。
3.根据权利要求1所述一种三轴转动航空相机的主被动减振装置，其特征在于：所述俯仰轴系包括俯仰轴、反射镜组件，俯仰轴通过螺钉紧固安装在反射镜组件的两侧。
4.根据权利要求1所述一种三轴转动航空相机的主被动减振装置，其特征在于：所述偏航轴系包括偏航轴、透镜成像组件，偏航轴通过螺钉紧固安装在透镜成像组件的两侧。
5.根据权利要求1所述一种三轴转动航空相机的主被动减振装置，其特征在于：所述压电主动减振装置一、压电主动减振装置二、压电主动减振装置三结构相同，其中压电主动减振装置一包括支撑套筒、压电传感器、压电作动器，压电传感器和压电作动器粘接在支撑套筒的内表面，且压电传感器和压电作动器之间要留有间隙。
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