CN110871898A - 一种测温型光电吊舱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测温型光电吊舱，采用可变焦式测温红外热像仪和高清电视传感器，由方位组件、减振器组件、俯仰组件和传感器组件四部分组成，传感器组件与俯仰组件组成密封体，不仅可实现俯仰运动，还可实现整体密封屏蔽，防水防电磁泄漏性能好，本发明的优点是不仅探测和识别距离远，同时可实现电视、红外成像、目标随动和自动跟踪以及红外测温等功能，执行对关注目标的电视、红外监视和取证，可适装于固定翼、旋翼有人或无人飞机等。

Description

一种测温型光电吊舱

技术领域

本发明涉及一种测温型光电吊舱，适合安装于各类固定翼、旋翼有人或无人飞机，通过全高清光摄像机和红外成像仪，对区域内的目标进行电视、红外监视和取证。

背景技术

机载光电吊舱是各类固定翼、旋翼有人或无人飞机重要的工作载荷，其性能对载机的作战性能有着重要的影响，由于载机复杂的工作环境，以及对目标信息获取的准确性有着苛刻的要求，因此需要稳定精度高、作用距离远、重量轻、电磁兼容性好、防水性能优越的光电吊舱。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构紧凑、重量轻、作用距离远、稳定精度高、电磁兼容性好的新型光电吊舱。

为了实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种测温型光电吊舱，由方位组件、减振器组件和俯仰组件依次连接而成，所述的俯仰组件通过插座对接传感器组件；所述的方位组件包括壳体、设于壳体内的方位轴和固定在方位轴内的第一力矩电机、测角编码器和导电滑环，所述的壳体上安装有顶盖和电路板组，所述第一力矩电机的转轴上安装有第一轴承和轴承压圈，所述的方位组件通过第一密封圈和第二密封圈实现水密和电磁屏蔽；所述的减振器组件包括用于连接载机的载机连接板和固定在载机连接板上的低频减振器；所述的俯仰组件包括俯仰座以及分别安装在俯仰座左中右三个方向的高低电机轴系、中壳体和高低测角轴系，俯仰座的左右两侧分别安装有侧盖，中壳体的前后两侧分别安装有前罩组件和后罩，前罩组件的端面上设置有与传感器组件相匹配的光学保护窗口，中壳体的左右两侧分别安装有传感器连接板；所述的传感器组件包括分别安装在传感器支架上端面的陀螺传感器支架、测温红外热像仪支架，以及安装在传感器支架下端面的30倍光学变焦高清电视传感器，所述的陀螺传感器支架和测温红外热像仪支架上分别安装有陀螺传感器和测温红外热像仪，所述的高清电视传感器上设置有接口板支架及接口板。

所述的一种测温型光电吊舱，其高低电机轴系包括安装在俯仰座上的电机座、安装在电机座上与电机座同轴的第二力矩电机和安装在第二力矩电机上的第二轴承，第二轴承安装在第二力矩电机的转轴内壁与电机座内环外壁之间，所述的第二轴承与中壳体之间紧固连接有第二压圈。

所述的一种测温型光电吊舱，其高低测角轴系包括安装在俯仰座上的读数头座以及分别安装在读数头座上的测角轴、读数头和第三轴承，所述的测角轴套设在读数头座内环外壁上并与读数头座同轴，所述的第三轴承安装在读数头座内环外壁与环轴内壁之间，所述测角轴的一端端面上安装有测角编码器环体，所述的第三轴承与中壳体之间紧固连接有第三压圈。

所述的一种测温型光电吊舱，其光学保护窗口镀有导电网栅。

本发明的有益效果是：

1，本发明吊舱结构紧凑，同时采用可变焦式测温红外热像仪和30倍光学变焦的高清高清电视传感器，可测量未知目标辐射的准确温度，可在较远距离上识别目标信息。

2，本发明搭载可见光高清摄像机及测温红外热像仪等，通过减震器隔离载机的摇摆和振动，同时内置高精度双轴陀螺，搭配精准伺服控制，使图像传感器在机载环境下输出图像时保持稳定。

3，本发明为保障测温型光电吊舱在复杂电磁环境下的应用，选取了一半导电一半不导电的新型密封材料，不仅提高了吊舱的电磁屏蔽效果，还保证了水密。

附图说明

图1是本发明的组成示意图；

图2是本发明方位组件的结构示意图；

图3是本发明减振器组件的结构示意图；

图4是本发明俯仰组件的结构示意图；

图5是本发明高低电机轴系的结构示意图；

图6是本发明高低测角轴系的结构示意图；

图7是本发明传感器组件的结构示意图；

图8是本发明电气模块整体布局图。

各附图标记为：1—方位组件，101—方位轴，102—壳体，103—第一力矩电机，104—测角编码器，105—导电滑环，106—第一轴承，107—轴承压圈，108—顶盖，109—第一密封圈，110—第二密封圈，111—电路板组，2—减振器组件，201—低频减振器，202—载机连接板，3—俯仰组件，301—俯仰座，302—侧盖，303—高低电机轴系，304—高低测角轴系，305—中壳体，306—前罩组件，307—后罩，308—后罩，309—电机座，310—第二力矩电机，311—第二轴承，312—第二压圈，313—读数头座，314—测角轴，315—读数头，316—第三轴承，317—测角编码器环体，318—第三压圈，4—传感器组件，401—传感器支架，402—陀螺传感器支架，403—陀螺传感器，404—接口板，405—接口板支架，406—高清电视传感器，407—测温红外热像仪支架，408—测温红外热像仪。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明公开的测温型光电吊舱，采用科学的减振设计和电磁兼容性设计，是一种可在复杂环境下使用的小型光电探测设备，由方位组件1、减振器组件2、俯仰组件3和传感器组件4四部分组成。方位组件1和俯仰组件3之间，通过6个螺钉固定连接，俯仰组件3和传感器组件4之间通过插座直接对接，再由4个螺钉固定而成，方位组件1和减振器组件2之间采用4个螺钉固定连接。

如图2所示，所述的方位组件1包括方位轴101、壳体102，所述的第一力矩电机103和导电滑环105固定在方位轴101上，测角编码器104和电路板组111固定在壳体102上，第一力矩电机103的转轴上安装有第一轴承106和轴承压圈107，所述的壳体102上安装有顶盖108，所述的方位组件1通过第一密封圈109和第二密封圈110，实现水密和电磁屏蔽。

如图3所示，所述的减振器组件2包括低频减振器201和载机连接板202，4个低频减振器201固定在载机连接板202上，所述的测温型光电吊舱通过载机连接板202上的8个螺钉固定在载机上。

如图4所示，所述的俯仰组件3中的主要零件为俯仰座301，高低电机轴系303、中壳体305和高低测角轴系304，分别安装在俯仰座301左中右三个方向，侧盖302安装在俯仰座301两侧，前罩组件306和后罩307分别安装在中壳体305前后两侧，传感器连接板308安装在中壳体305两侧，所述的侧盖302和俯仰座301之间设置有密封圈，保证高低电机轴系303和高低测角轴系304水密，所述的前罩组件306和后罩307和中壳体305之间设置有导电密封圈，保证俯仰组件3腔体内水密和电磁屏蔽。前罩组件306的端面上设置有与传感器组件4相匹配的光学保护窗口，为保证传感器组件4的电磁屏蔽，前罩组件306上的保护窗口均镀导电网栅，腔体前后盖间使用导电密封绳，实现电磁屏蔽。

如图5所示，所述的高低电机轴系303有安装在俯仰座301上的电机座309，第二力矩电机310安装在电机座309上，第二轴承311安装在第二力矩电机310的转轴内壁与电机座内环外壁之间，所述的俯仰座301和中壳体305的相应位置上分别设置有第一通孔和第二通孔，所述的第二力矩电机310的转轴穿过第一通孔与中壳体305固定连接，所述的第二轴承311与中壳体305之间紧固连接有第二压圈312，所述的第一通孔上设置有第一安装槽，所述的第一安装槽内设置有与第二力矩电机310的转轴外壁配合使用的第二密封圈110。

如图6所示，所述的高低测角轴系304有安装在俯仰座301上的读数头座313，测角轴314套设在读数头座313内环外壁上并与读数头座313同轴，读数头315、第三轴承316安装在读数头座313内环外壁与环轴内壁之间，所述的俯仰座301和中壳体305的相应位置上分别设置有第三通孔和第四通孔，所述的测角轴314穿过第三通孔与中壳体305固定连接，所述的测角轴314一端端面上安装有测角编码器环体317，用于安装测角编码器104，所述的第三轴承316与中壳体305之间紧固连接有第三压圈317，所述的第三通孔上设置有第三安装槽，所述的第三安装槽内设置有与环轴的外表面配合使用的第三密封圈。

如图7所示，所述的传感器组件4有固定安装在中壳体305上的传感器支架401，陀螺传感器支架402和测温红外热像仪支架407安装在传感器支架401上端面，30倍光学变焦的高清电视传感器406安装在传感器支架401下端面，陀螺传感器403安装在陀螺传感器支架402上，测温红外热像仪408安装在测温红外热像仪支架407上，接口板404和接口板支架405安装在高清电视传感器406上。

本发明工作过程如下：如图8所示，载机向本发明测温型吊舱提供机载直流28V电源，经过电源模块分别输出到电路板组111、陀螺传感器403、第一驱动电机103和第二驱动电机310。地面站的控制信息通过载机地面数据链设备传送给测温吊舱的电路板组111，吊舱摄录的实时图像经数据链传输给地面显控设备，并通过测角编码器104及驱动电机，测量目标图像所处的坐标系的方位和高度角，实现传感器组件4在水平、俯仰方向的双轴复合运动。电路板组111依据目标图像状态通过地面站操作手给出的操作指令，控制吊舱的正常运行，并显示吊舱的工作状态。

测温型光电吊舱中的传感器组件4捕获目标，将目标信号变换为视频图像信号，经图像采集模块处理后，通过电路板组111件中的图像处理板，对目标视频图像进行识别、提取、位置测偏，然后将测偏信息输入控制管理板，由控制管理板结合操作手给出的操作指令，通过驱动单元向伺服电机发送驱动参数，测角编码器测量伺服电机工作状态，陀螺传感器403感应高清电视传感器406和测温红外热像仪408的光轴姿态，反馈信息发送给控制管理板，由控制管理板向驱动单元发送指令驱动伺服电机保持工作姿态稳定；图像处理板另外输出一路图像至视屏记录仪，记录测温型吊舱工作过程中采集的视频图像。

本发明的测温吊舱回转直径200mm，高度280mm，重量为7Kg，水平方向可实现360°连续无限制转动，俯仰方向转动范围为+20°至-110°，方位和俯仰角速度大于60°/s，稳定精度优于1mrad(RMS)，在良好气象条件下，对尺寸为长4m×宽2m×高2m的车辆，可见光监测距离不低于10km，识别距离不低于4km，红外监测距离不低于2.5km，红外识别距离不低于1km。

本发明吊舱搭载微型搭载可见高清高清电视传感器406和两档变焦红外成像仪，可分别输出可见光视频或红外视屏，红外状态下输出目标温度；吊舱安装4个低频减振器，配合伺服控制功能和陀螺增稳功能，可实现隔离载机摇摆和震动，使图像传感器输出图像在机载环境下保持稳定；具有结构紧凑，适用范围广等特点。

本发明涉及的测温型光电吊舱，是一款专门为测量目标的辐射温度，准确识别目标信息而设计的吊舱，本发明结合用户需求，充分利用本单位在光电吊舱领域的技术积累，研制的一款具有较高可靠性、扩展性和维修性的光电探测设备。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，以及部分运用的实施例，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种测温型光电吊舱，其特征在于：由方位组件（1）、减振器组件（2）和俯仰组件（3）依次连接而成，所述的俯仰组件（3）通过插座对接传感器组件（4）；

所述的方位组件（1）包括壳体（102）、设于壳体（102）内的方位轴（101）和固定在方位轴（101）内的第一力矩电机（103）、测角编码器（104）和导电滑环（105），所述的壳体（102）上安装有顶盖（108）和电路板组（111），所述第一力矩电机（103）的转轴上安装有第一轴承（106）和轴承压圈（107）；

所述的减振器组件（2）包括用于连接载机的载机连接板（202）和固定在载机连接板（202）上的低频减振器（201）；

所述的俯仰组件（3）包括俯仰座（301）以及分别安装在俯仰座（301）上的高低电机轴系（303）、中壳体（305）和高低测角轴系（304），俯仰座（301）的左右两侧分别安装有侧盖（302），中壳体（305）的前后两侧分别安装有前罩组件（306）和后罩（307），前罩组件（306）的端面上设置有与传感器组件（4）相匹配的光学保护窗口，中壳体（305）的左右两侧分别安装有传感器连接板（308）；

所述的传感器组件（4）包括分别安装在传感器支架（401）上端面的陀螺传感器支架（402）、测温红外热像仪支架（407），以及安装在传感器支架（401）下端面的高清电视传感器（406），所述的陀螺传感器支架（402）和测温红外热像仪支架（407）上分别安装有陀螺传感器（403）和测温红外热像仪（408），所述的高清电视传感器（406）上设置有接口板支架（405）及接口板（404）。

2.根据权利要求1所述的一种测温型光电吊舱，其特征在于，所述的高低电机轴系（303）包括安装在俯仰座（301）上的电机座（309）、安装在电机座（309）上的第二力矩电机（310）和安装在第二力矩电机（310）上的第二轴承（311），所述的第二轴承（311）与中壳体（305）之间紧固连接有第二压圈（312）。

3.根据权利要求1所述的一种测温型光电吊舱，其特征在于，所述的高低测角轴系（304）包括安装在俯仰座（301）上的读数头座（313）以及分别安装在读数头座（313）上的测角轴（314）、读数头（315）和第三轴承（316），所述测角轴（314）的一端端面上安装有测角编码器环体（317），所述的第三轴承（316）与中壳体（305）之间紧固连接有第三压圈（317）。

4.根据权利要求1所述的一种测温型光电吊舱，其特征在于，所述的光学保护窗口镀有导电网栅。

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