CN109599824B - 一种用于伺服跟踪系统的线阻释放机构及伺服跟踪系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于伺服跟踪系统的线阻释放机构，包括刚性段引线以及与所述刚性段引线连接的柔性段引线，所述柔性段引线盘绕在伺服跟踪系统的转轴上，所述柔性段引线呈螺旋状，所述刚性段引线呈折线状，所述刚性段引线为所述柔性段引线的拐点。本发明提供的用于伺服跟踪系统的线阻释放机构，引线变形应力低、不易变形并且阻尼小。同时，本发明还提供了一种包含本发明提供的线阻释放机构的伺服跟踪系统。

Description

一种用于伺服跟踪系统的线阻释放机构及伺服跟踪系统
技术领域
本发明涉及各类伺服跟踪系统，尤其涉及一种用于伺服跟踪系统的线阻释放机构及伺服跟踪系统。
背景技术
各类光电成像探测器跟踪设备用的伺服跟踪系统，尤其适用于高速高控制精度的云台、导引头等设备。该机构主要解决的是在探测器尾部引线较粗的情况下，随伺服跟踪系统快速运动并跟踪目标所产生的引线运动阻尼较大的问题，一般具有以下特征：
1、探测器尾部引线较粗，弯曲变形应力较大；2、伺服跟踪系统随目标运动角速度及角加速度较大；3、伺服跟踪系统电机力矩受限。
伺服跟踪机构广泛应用于诸如经纬仪、吊舱、云台、导引头等各类光电成像跟踪设备中，其中各谱段成像探测器技术和伺服跟踪控制技术是这类产品及设备的核心技术。伺服跟踪的主要原理是通过成像探测器获得目标的图像并以此为反馈控制驱动伺服系统实现对动态目标的实时跟踪，而对于其中使用制冷型红外成像探测器及某些可见光探测器的伺服跟踪器，其探测器局部(一般是尾部)会伸出一段制冷气管或者导线(以下简称引线)，而这种引线往往较粗，且一端与探测器相连并跟随伺服系统运动，另一端与非运动部件(气瓶或电路板)相连，因此在伺服系统摆动过程中这部分引线会被拉伸变形从而产生较大的运动阻尼，对伺服机构的控制系统产生不利影响，尤其对于跟踪高速目标，角速度及角加速度较大的跟踪系统甚至会造成目标丢失。
传统的解决方案主要有：
1、探测器引线尽可能使用较细较软的柔性管、柔性线；
2、伺服跟踪系统选取输出力矩较大的电机，克服引线运动过程中的变形阻力；
3、研究适用于具体伺服跟踪系统的控制算法，针对不同类型的引线绕阻使用对应的控制算法加以克服。
上述传统的方法一般适用于速度不高的伺服跟踪系统，但对于需要捕获并跟踪高速运动目标的伺服跟踪系统往往效果不理想，主要具有如下弊端：
1、引线运动绕阻随角速度及角加速度变化影响较大，对电机负担较重；
2、引线运动绕阻具有一定不确定性和非线性，控制系统参数很难确定。
发明内容
本发明旨在至少解决上述技术问题之一，提供一引线变形应力低、不易变形并且阻尼小的用于伺服跟踪系统的线阻释放机构及伺服跟踪系统。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种用于伺服跟踪系统的线阻释放机构，其中，包括刚性段引线以及与所述刚性段引线连接的柔性段引线，所述柔性段引线盘绕在伺服跟踪系统的转轴上，所述柔性段引线呈螺旋状，所述刚性段引线呈折线状，所述刚性段引线为所述柔性段引线的拐点。
一些实施例中，所述螺旋状柔性段引线与所述转轴同心设置。
一些实施例中，所述柔性段引线的半径由远离所述拐点的一端向所述拐点逐渐增大。
一些实施例中，所述柔性段引线的螺距由远离所述拐点的一端向所述拐点逐渐增大。
一些实施例中，所述刚性段引线的刚度大于所述柔性段引线的刚度。
一些实施例中，所述刚性段引线由与所述柔性段引线相同材料制成的线束经局部加强处理后制得。
一些实施例中，所述柔性段引线由线束经一次盘绕形成。
一些实施例中，所述柔性段引线以转轴为对称轴盘绕在所述转轴上。
本发明还提供了一种伺服跟踪系统，包括若干转轴、线阻释放机构以及引线固定端，其中，所述线阻释放机构为本发明提供的用于伺服跟踪系统的线阻释放机构；由探测器尾部引出的引线，经刚性段引线与盘绕在第一个转轴上的柔性段引线连接，第一个转轴上的柔性段引线经刚性段引线与盘绕在下一个转轴上的柔性段引线连接，依次类推，盘绕在最后一个转轴上的柔性段引线经刚性段引线固定在引线固定端。
一些实施例中，所述刚性段引线固定在所述转轴的固定支座上。
本发明的有益效果在于：将线阻释放机构设计成刚性段引线和柔性段引线组合的方式，将原先引线的不规则“被拉扯”的运动转换成可控的定向运动，从而可以通过柔性段引线的变形实现降低变形应力的目的；同时，将柔性段引线设计成螺旋状，从而将原先一维拉伸变形转换成螺旋状柔性段引线的弹性变形，从而进一步减小了线阻释放机构的阻尼。
附图说明
图1是本发明一个实施例中，伺服跟踪系统的线阻释放机构组成示意图。
图2是本发明一个实施例中，伺服跟踪系统的线阻释放机构另一个角度的结构组成示意图。
图3是本发明一个实施例中，私服跟踪系统的立体结构示意图。
附图标记：
刚性段引线10；柔性段引线20；转轴30；固定支座40。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将结合附图1至附图3详细说明一下本发明提供的用于伺服跟踪系统的线阻释放机构及伺服跟踪系统。
如图1和图2所示，本发明一个实施例中，用于伺服跟踪系统的线阻释放机构包括刚性段引线10以及与刚性段引线10连接的柔性段引线20，通过刚性段引线10和柔性段引线20的配合，将原先引线的不规则“被拉扯”的运动转换成可控的定向运动，从而可以通过控制引线的特定变形实现降低变形应力的目的。
其中，柔性段引线20盘绕在伺服跟踪系统的转轴30上，并且呈螺旋状；从而将原先一维拉伸变形转换成螺旋状的蠕动并且有弹性的变形，从而减小了引线的阻尼。
在本实施例中，刚性段引线10呈折线状，并且作为柔性段引线20的拐点设置；即刚性段引线10主要分布在“引线的各个拐点”处，用于连接相邻的两个柔性段引线20、连接柔性段引线20和探测器尾端或者连接柔性段引线20与引线固定端。进而保证在各个拐点处引线在伺服跟踪系统的运动状态下基本不发生变形。
另外，一个实施例中，螺旋状柔性段引线20与转轴30同心设置，以实现柔性段引线20的受力均匀性。
在本发明的一个实施例中，所述柔性段引线20的半径由远离所述拐点的一端向所述拐点逐渐增大。
另一个实施例中，所述柔性段引线20的螺距由远离所述拐点的一端向所述拐点逐渐增大。
当然，半径和螺距能够同时存在于一个实施例中；此处是为了便于理解，将两者进行了分离。
柔性段引线20呈螺旋状，分别在引线各个弯曲过渡段，该柔性段引线20的半径和螺距由远离拐点的一端向拐点逐渐增大，保证其在伺服跟踪系统的运动过程中的运动变形光滑连续，即实现了将原先一维拉伸完全变形转换成多维的螺旋状蠕动、弹性变形，极大的减小了引线的运动阻尼。
本发明的一个实施例中，刚性段引线10的刚度大于柔性段引线20的刚度。
有两种方式实现“刚性段引线10的刚度大于柔性段引线20的刚度”，一种是将刚性段引线10和柔性段引线20分别采用两种不同刚度的材料制成，这也是比较容易想到的方式之一；另一种是，采用相同的材料制备刚性段引线10和柔性段引线20，但是在相同材料制备引线的基础上，对作为刚性段引线10的线束进行局部加强处理，以使得刚性段引线10的刚度大于柔性段引线20的刚度。
一个实施例中，柔性段引线20由线束经一次盘绕形成。即柔性段引线20一体成型，由一条线束经不发生其他任何意外弯折的情况下，盘绕形成。
柔性段引线20以转轴30为对称轴盘绕在转轴30上，使得柔性段引线20能够对称排布，便于受力均匀。
另外，本发明还提供了一种伺服跟踪系统，包括若干转轴30、线阻释放机构以及引线固定端，其中，所述线阻释放机构为本发明提供的用于伺服跟踪系统的线阻释放机构；由探测器尾部引出的引线，经刚性段引线10与盘绕在第一个转轴30上的柔性段引线20连接，第一个转轴30上的柔性段引线20经刚性段引线10与盘绕在下一个转轴30上的柔性段引线20连接，依次类推，盘绕在最后一个转轴30上的柔性段引线20经刚性段引线10固定在引线固定端。
整个伺服跟踪系统的引线分布为：探测器尾部引出刚性段引线10，刚性段引线10与盘绕在第一个转轴30上的柔性段引线20连接，同时若存在第二个转轴30，则第二个转轴30上的柔性段引线20与第一个转轴30上的柔性段引线20也经一个刚性段引线10连接，以此类推，最终固定在引线固定端上。
更优选的，刚性段引线10固定在转轴30上的固定支座40上。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (6)

1.一种用于伺服跟踪系统的线阻释放机构，其特征在于，包括刚性段引线以及与所述刚性段引线连接的柔性段引线，所述柔性段引线盘绕在伺服跟踪系统的转轴上，所述柔性段引线呈螺旋状，所述刚性段引线呈折线状，所述刚性段引线为所述柔性段引线的拐点；
所述螺旋状柔性段引线与所述转轴同心设置，所述柔性段引线以转轴为对称轴盘绕在所述转轴上；所述柔性段引线由线束经一次盘绕形成；
所述刚性段引线的刚度大于所述柔性段引线的刚度。
2.根据权利要求1所述的用于伺服跟踪系统的线阻释放机构，其特征在于，所述柔性段引线的半径由远离所述拐点的一端向所述拐点逐渐增大。
3.根据权利要求1所述的用于伺服跟踪系统的线阻释放机构，其特征在于，所述柔性段引线的螺距由远离所述拐点的一端向所述拐点逐渐增大。
4.根据权利要求1所述的用于伺服跟踪系统的线阻释放机构，其特征在于，所述刚性段引线由与所述柔性段引线相同材料制成的线束经局部加强处理后制得。
5.一种伺服跟踪系统，包括若干转轴、线阻释放机构以及引线固定端，其特征在于，所述线阻释放机构为权利要求1-4任意一项所述的用于伺服跟踪系统的线阻释放机构；由探测器尾部引出的引线，经刚性段引线与盘绕在第一个转轴上的柔性段引线连接，第一个转轴上的柔性段引线经刚性段引线与盘绕在下一个转轴上的柔性段引线连接，依次类推，盘绕在最后一个转轴上的柔性段引线经刚性段引线固定在引线固定端。
6.根据权利要求5所述的伺服跟踪系统，其特征在于，所述刚性段引线固定在所述转轴的固定支座上。
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