CN114233799B - 一种机载两框架光电稳定平台隔振结构 - Google Patents

一种机载两框架光电稳定平台隔振结构 Download PDF

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Abstract

本发明为一种机载两框架光电稳定平台隔振结构，涉及机载光电减振技术领域。包括包含于机载两框架光电稳定平台内的方位框架以及转动连接在方位框架内侧的俯仰框架，方位框架转动轴心与俯仰框架转动轴心之间相互垂直，方位框架用以机载连接，俯仰框架内侧设有用以安装光电设备的隔振器侧座，其特征在于，机载两框架光电稳定平台上设有隔振结构，隔振结构至少包括：外隔振单自由度隔振结构，其设置在方位框架上，外隔振单自由度隔振结构的隔振方向与方位框架转动轴心延伸方向一致；以及内隔振单自由度隔振结构，其设置在俯仰框架与隔振器侧座之间，内隔振单自由度隔振结构隔振方向与俯仰框架转动轴心延伸方向一致。

Description

一种机载两框架光电稳定平台隔振结构
技术领域
本发明涉及机载光电减振技术领域，特别涉及一种机载两框架光电稳定平台隔振结构。
背景技术
机载光电稳定平台作为载机重要的任务设备，具备战场侦察、情报收集、目标跟踪、瞄准与定位等作战使命。与其它的机载任务设备相比，光电稳定平台自身的特点如下：1、对角振动敏感远远大于线振动；2、角振动一般都是低频，通过光电稳定平台框架隔离；线振阵主要集中在高频，而要通过隔振器隔离；3、光电稳定平台的稳定精度要求高，达到urad量级；4、一般会有定位精度要求，此时要求隔振器不能引入角振动。
光电稳定平台减振结构是其应对载机恶劣振动环境的有效措施，确保光电系统实现良好的性能。机载两框架光电稳定平台的减振结构，在所见报道中，均只采用了外隔振的方案，一般采用具有6个自由度的隔振器实现。外隔振的缺点在于由于空间安装布局限制，隔振系统安装的弹性中心在竖直方向上与转塔(也即机载两框架光电稳定平台)的质心不重合，导致载机在水平振动时，会带来角扰动，这将影响图像的质量。另外，方位框架轴系的回转刚度受隔振器影响，无法满足伺服系统高控制精度的要求。之所以在两框架光电稳定平台中，没有见到内隔振的方案，是因为内隔振虽然能做到弹性中心与质心的重合，但是俯仰框架轴系的回转刚度同样会受到隔振器影响，也无法满足伺服系统高控制精度的要求。近年来，随着光电系统作用距离越来越远，光学角分辨力的提高，对光电稳定平台的伺服控制精度也提出了更高的要求，而光电稳定平台的稳定精度与减振结构和轴系刚度密不可分，所以，设计一种既能有效隔振载机振动，又不影响伺服轴系回转刚度的隔振方案就显得尤为重要。
发明内容
本发明要解决上述的技术问题，提供一种机载两框架光电稳定平台隔振结构。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：
一种机载两框架光电稳定平台隔振结构，包括包含于机载两框架光电稳定平台内的方位框架以及转动连接在所述方位框架内侧的俯仰框架，所述方位框架转动轴心与所述俯仰框架转动轴心之间相互垂直，所述方位框架用以机载连接，所述俯仰框架内侧设有用以安装光电设备的隔振器侧座，其特征在于，所述机载两框架光电稳定平台上设有隔振结构，所述隔振结构至少包括：
外隔振单自由度隔振结构，其设置在所述方位框架上，所述外隔振单自由度隔振结构的隔振方向与所述方位框架转动轴心延伸方向一致；
以及内隔振单自由度隔振结构，其设置在所述俯仰框架与所述隔振器侧座之间，所述内隔振单自由度隔振结构隔振方向与所述俯仰框架转动轴心延伸方向一致；
其中，所述外隔振单自由度隔震结构仅具有与所述方位框架转动轴心延伸方向同向的自由度；所述内隔振单自由度隔振结构仅具有与所述俯仰框架转动轴心延伸方向同向的自由度；所述外隔振单自由度隔振结构的隔振作用中心与机载两框架光电稳定平台的质心一致，所述内隔振单自由度隔振结构的隔振作用中心与机载两框架光电稳定平台的质心一致。
优选的，还包括光电稳定平台基座和隔振器底座；
所述外隔振单自由度隔振结构设置在所述光电稳定平台基座与所述隔振器底座之间；
隔振器底座是进行机载连接的底座；
所述方位框架穿过所述隔振器底座与所述光电稳定平台基座之间连接、继而使所述方位框架通过所述隔振器底座进行机载连接并通过设置在所述光电稳定平台基座与所述隔振器底座之间的所述外隔振单自由度隔振结构进行隔振。
优选的，所述外隔振单自由度隔振结构包括多组外隔振器以及多组第一单自由度直线运动副，多组所述外隔振器圆周均布且多组所述外隔振器的隔振作用中心与机载两框架光电稳定平台的质心一致，多组所述第一单自由度直线运动副圆周均布并与多组所述外隔振器之间一一对应设置，每组所述第一单自由度直线运动副均设置在对应的所述外隔振器一侧。
优选的，所述外隔振器为橡胶隔振器，所述外隔振器的两端分别连接在所述隔振器底座与所述光电稳定平台基座之间；
其中，圆周均布的多组所述外隔振器的中心位置为所述外隔振单自由度隔振结构的隔振作用中心。
优选的，所述第一单自由度直线运动副包括设置在所述光电稳定平台基座上的第一导向柱以及设置在所述隔振器底座上的第一导向套筒；
所述第一导向柱同轴穿设于所述第一导向套筒内并沿所述第一导向套筒轴线延伸方向滑动；
所述第一导向柱和所述第一导向套筒的轴线延伸方向均与所述方位框架转动轴心延伸方向一致。
优选的，所述内隔振单自由度隔振结构包括多组内隔振器以及多组第二单自由度直线运动副，多组所述内隔振器圆周均布且多组所述内隔振器的隔振作用中心与机载两框架光电稳定平台的质心一致，多组所述第二单自由度直线运动副圆周均布并与多组所述内隔振器之间一一对应设置，每组所述第二单自由度直线运动副均设置在对应的所述内隔振器一侧。
优选的，所述内隔振器为橡胶隔振器，所述内隔振器的两端分别连接在所述俯仰框架与所述隔振器侧座之间；
其中，圆周均布的多组所述内隔振器的中心位置为所述内隔振单自由度隔振结构的隔振作用中心。
优选的，所述第二单自由度直线运动副包括设置在所述俯仰框架上的第二导向柱以及设置在所述隔振器侧座上的第二导向套筒；
所述第二导向柱同轴穿设于所述第二导向套筒内并沿所述第二导向套筒轴线延伸方向滑动；
所述第二导向柱和所述第二导向套筒的轴线延伸方向均与所述俯仰框架转动轴心延伸方向一致。
本发明具有以下的有益效果：
本发明的一种机载两框架光电稳定平台隔振结构的有益效果体现在以下三个方面：
1、将减振结构从外六自由度隔振，设计到外与内单自度隔振，使得整体结构能够更好适应载机恶劣的振动环境同时，不会对图像的成像质量造成影响；
2、采用单自由度的隔振结构，使得光电稳定平台隔振前后的相对运动预留空间较小，隔振安装可以利用空间更加紧密；
3、采用单自由度的隔振结构，使得光电稳定平台的控制精度更高。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明的一种机载两框架光电稳定平台隔振结构的结构示意图；
图2为本发明的一种机载两框架光电稳定平台隔振结构的外隔振单自由度隔振结构的结构示意图；
图3为本发明的一种机载两框架光电稳定平台隔振结构的内隔振单自由度隔振结构的结构示意图；
图4为本发明的一种机载两框架光电稳定平台隔振结构的第一单自由度直线运动副的结构示意图；
图5为本发明的一种机载两框架光电稳定平台隔振结构的第二单自由度直线运动副的结构示意图。
图中的附图标记表示为：
1、方位框架；2、俯仰框架；3、隔振器侧座；4、光电稳定平台基座；5、隔振器底座；6、外隔振器；7、第一单自由度直线运动副；701、第一导向柱；702、第一导向套筒；8、内隔振器；9、第二单自由度直线运动副；901、第二导向柱；902、第二导向套筒。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-5，一种机载两框架光电稳定平台隔振结构，包括包含于机载两框架光电稳定平台内的方位框架1以及转动连接在方位框架1内侧的俯仰框架2，方位框架1转动轴心与俯仰框架2转动轴心之间相互垂直，方位框架1用以机载连接，俯仰框架2内侧设有用以安装光电设备的隔振器侧座3，也即方位框架1机载连接能够沿一转动轴心转动，俯仰框架2能够相对方位框架1沿一转动轴心转动，且方位框架1转动轴心与俯仰框架2转动轴心相互垂直，其中的隔振器侧座3可以是以单独的框架结构以能够安装和支撑光电设备，且隔振器侧座3也可以是与光电设备一体设计，以一整体模块的形式结合，方便安装和拆卸且能够更为合理利用空间，且隔振器侧座3与光电设备之间的连接安装以及以一整体模块的形式结合均为本来领域技术工作人员所熟知的，在此不做赘述，机载两框架光电稳定平台上设有隔振结构，隔振结构至少包括：
外隔振单自由度隔振结构，其设置在方位框架1上，外隔振单自由度隔振结构的隔振方向与方位框架1转动轴心延伸方向一致；
以及内隔振单自由度隔振结构，其设置在俯仰框架2与隔振器侧座3之间，内隔振单自由度隔振结构隔振方向与俯仰框架2转动轴心延伸方向一致；
其中，外隔振单自由度隔震结构仅具有与方位框架1转动轴心延伸方向同向的自由度；内隔振单自由度隔振结构仅具有与俯仰框架2转动轴心延伸方向同向的自由度；外隔振单自由度隔振结构的隔振作用中心与机载两框架光电稳定平台的质心一致，内隔振单自由度隔振结构的隔振作用中心与机载两框架光电稳定平台的质心一致。
具体的，本发明意在解决现有机载光电设备受外隔振振动耦合的影响，造成图像模糊与晃动的问题，通过对图像二维平面运动进行隔振设计，有针对性地只对垂直光轴的两个自由度进行减振设计，使内(也即内隔振单自由度隔振结构)、外(也即外隔振单自由度隔振结构)隔振结构均只有单自由度，消除了常见的外六自由度隔振带来的振动耦合，从而引起的角振动对图像质量的影响，设计简单易实现。因对图像第三维沿光轴方向的振动，不会引起图像晃动，设计上不予考虑。此方案的优点在于在隔振方向上隔振系统(也即外隔振单自由度隔振结构和内隔振单自由度隔振结构)的弹性中心与转塔(也即机载两框架光电稳定平台)的质心一致，不会引入角扰动。另外，因内(也即内隔振单自由度隔振结构)、外(也即外隔振单自由度隔振结构)隔振结构均只有单自由度，外隔振单自由度隔振结构和内隔振单自由度隔振结构的回转方向不存在自由度，使得被控制系统具有较高的轴系回转刚度，这将极大有利于控制精度的提升。因此使得本一种机载两框架光电稳定平台隔振结构所解决的问题体现在以下三个方面：
1、将减振结构从外六自由度隔振，设计到外与内单自度隔振，使得整体结构能够更好适应载机恶劣的振动环境同时，不会对图像的成像质量造成影响；
2、采用单自由度的隔振结构，使得光电稳定平台隔振前后的相对运动预留空间较小，隔振安装可以利用空间更加紧密；
3、采用单自由度的隔振结构，使得光电稳定平台的控制精度更高。
其中，外隔振单自由度隔振结构的隔振作用中心可视为隔振结构在隔振方向上的弹性中点位置，其中点位置在隔振方向上能够达到与机载两框架光电稳定平台质点重合，其中机载两框架光电稳定平台也即方位框架1和俯仰框架2。
还包括光电稳定平台基座4和隔振器底座5；
外隔振单自由度隔振结构设置在光电稳定平台基座4与隔振器底座5之间；
隔振器底座5是进行机载连接的底座；其中的隔振器底座5可以是载机连接的法兰盘等连接结构，也可以是与飞机等载机设备一体设计的底座结构或者法兰盘结构，用以实现载机连接，并且使空间利用更加紧凑合理，同样的，光电稳定平台基座4也可以是与方位框架1连接的单体结构，也可以是与方位框架1以一体成型的结构设计的，使光电稳定平台基座4作为顶部连接法兰的形式结合于方位框架1上，能够用以安装外隔振单自由度隔振结构，且使空间利用更加紧凑合理。
方位框架1穿过隔振器底座5与光电稳定平台基座4之间连接、继而使方位框架1通过隔振器底座5进行机载连接并通过设置在光电稳定平台基座4与隔振器底座5之间的外隔振单自由度隔振结构进行隔振
其中外隔振单自由度隔振结构能够大幅衰减载机通过隔振器底座5在沿方位框架1转动轴心延伸方向传递给光电稳定平台基座4的振动与冲击。
进一步的，外隔振单自由度隔振结构包括多组外隔振器6以及多组第一单自由度直线运动副7，多组外隔振器6圆周均布且多组外隔振器6的隔振作用中心与机载两框架光电稳定平台的质心一致，多组第一单自由度直线运动副7圆周均布并与多组外隔振器6之间一一对应设置，每组第一单自由度直线运动副7均设置在对应的外隔振器6一侧。其中多组外隔振器6和多组第一单自由度直线运动副7均以方位框架1转动轴心为中心圆周均布。
进一步的，外隔振器6为橡胶隔振器，但外隔振器6不局限于橡胶隔振器，而是要针对载机频率来选择隔振器类型，如金属弹簧隔振器等等，外隔振器6的两端分别连接在隔振器底座5与光电稳定平台基座4之间；
其中，圆周均布的多组外隔振器6的中心位置为外隔振单自由度隔振结构的隔振作用中心。
进一步的，第一单自由度直线运动副7包括设置在光电稳定平台基座4上的第一导向柱701以及设置在隔振器底座5上的第一导向套筒702；
第一导向柱701同轴穿设于第一导向套筒702内并沿第一导向套筒702轴线延伸方向滑动；
第一导向柱701和第一导向套筒702的轴线延伸方向均与方位框架1转动轴心延伸方向一致。
具体的，通过第一导向柱701滑动于第一导向套筒702内，以引导和支撑光电稳定平台基座4相对隔振器底座5之间仅有单自由度，也即外隔振单自由度隔振结构仅有一个自由度。
进一步的，内隔振单自由度隔振结构包括多组内隔振器8以及多组第二单自由度直线运动副9，多组内隔振器8圆周均布且多组内隔振器8的隔振作用中心与机载两框架光电稳定平台的质心一致，多组第二单自由度直线运动副9圆周均布并与多组内隔振器8之间一一对应设置，每组第二单自由度直线运动副9均设置在对应的内隔振器8一侧。其中多组内隔振器8和多组第二单自由度直线运动副9均以俯仰框架2转动轴心为中心圆周均布。
其中内隔振单自由度隔振结构能够大幅衰减载机通过俯仰框架2在沿俯仰框架2转动轴心延伸方向传递给隔振器侧座3的振动与冲击。
进一步的，内隔振器8为橡胶隔振器，但内隔振器8不局限于橡胶隔振器，而是要针对载机频率来选择隔振器类型，如金属弹簧隔振器等等，内隔振器8的两端分别连接在俯仰框架2与隔振器侧座3之间；
其中，圆周均布的多组内隔振器8的中心位置为内隔振单自由度隔振结构的隔振作用中心。
进一步的，第二单自由度直线运动副9包括设置在俯仰框架2上的第二导向柱901以及设置在隔振器侧座3上的第二导向套筒902；
第二导向柱901同轴穿设于第二导向套筒902内并沿第二导向套筒902轴线延伸方向滑动；
第二导向柱901和第二导向套筒902的轴线延伸方向均与俯仰框架2转动轴心延伸方向一致。
具体的，通过第二导向柱901滑动于第二导向套筒902内，以引导和支撑俯仰框架2与隔振器侧座3之间仅有单自由度，也即内隔振单自由度隔振结构仅有一个自由度。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种机载两框架光电稳定平台隔振结构，包括包含于机载两框架光电稳定平台内的方位框架（1）以及转动连接在所述方位框架（1）内侧的俯仰框架（2），所述方位框架（1）转动轴心与所述俯仰框架（2）转动轴心之间相互垂直，所述方位框架（1）用以机载连接，所述俯仰框架（2）内侧设有用以安装光电设备的隔振器侧座（3），其特征在于，所述机载两框架光电稳定平台上设有隔振结构，所述隔振结构至少包括：
外隔振单自由度隔振结构，其设置在所述方位框架（1）上，所述外隔振单自由度隔振结构的隔振方向与所述方位框架（1）转动轴心延伸方向一致；
以及内隔振单自由度隔振结构，其设置在所述俯仰框架（2）与所述隔振器侧座（3）之间，所述内隔振单自由度隔振结构隔振方向与所述俯仰框架（2）转动轴心延伸方向一致；
其中，所述外隔振单自由度隔震结构仅具有与所述方位框架（1）转动轴心延伸方向同向的自由度；所述内隔振单自由度隔振结构仅具有与所述俯仰框架（2）转动轴心延伸方向同向的自由度；所述外隔振单自由度隔振结构的隔振作用中心与机载两框架光电稳定平台的质心一致，所述内隔振单自由度隔振结构的隔振作用中心与机载两框架光电稳定平台的质心一致；
还包括光电稳定平台基座（4）和隔振器底座（5）；
所述外隔振单自由度隔振结构设置在所述光电稳定平台基座（4）与所述隔振器底座（5）之间；
隔振器底座（5）是进行机载连接的底座；
所述方位框架（1）穿过所述隔振器底座（5）与所述光电稳定平台基座（4）之间连接、继而使所述方位框架（1）通过所述隔振器底座（5）进行机载连接并通过设置在所述光电稳定平台基座（4）与所述隔振器底座（5）之间的所述外隔振单自由度隔振结构进行隔振；
所述外隔振单自由度隔振结构包括多组外隔振器（6）以及多组第一单自由度直线运动副（7），多组所述外隔振器（6）圆周均布且多组所述外隔振器（6）的隔振作用中心与机载两框架光电稳定平台的质心一致，多组所述第一单自由度直线运动副（7）圆周均布并与多组所述外隔振器（6）之间一一对应设置，每组所述第一单自由度直线运动副（7）均设置在对应的所述外隔振器（6）一侧；
所述内隔振单自由度隔振结构包括多组内隔振器（8）以及多组第二单自由度直线运动副（9），多组所述内隔振器（8）圆周均布且多组所述内隔振器（8）的隔振作用中心与机载两框架光电稳定平台的质心一致，多组所述第二单自由度直线运动副（9）圆周均布并与多组所述内隔振器（8）之间一一对应设置，每组所述第二单自由度直线运动副（9）均设置在对应的所述内隔振器（8）一侧。
2.根据权利要求1所述的一种机载两框架光电稳定平台隔振结构，其特征在于，所述外隔振器（6）为橡胶隔振器，所述外隔振器（6）的两端分别连接在所述隔振器底座（5）与所述光电稳定平台基座（4）之间；
其中，圆周均布的多组所述外隔振器（6）的中心位置为所述外隔振单自由度隔振结构的隔振作用中心。
3.根据权利要求1所述的一种机载两框架光电稳定平台隔振结构，其特征在于，所述第一单自由度直线运动副（7）包括设置在所述光电稳定平台基座（4）上的第一导向柱（701）以及设置在所述隔振器底座（5）上的第一导向套筒（702）；
所述第一导向柱（701）同轴穿设于所述第一导向套筒（702）内并沿所述第一导向套筒（702）轴线延伸方向滑动；
所述第一导向柱（701）和所述第一导向套筒（702）的轴线延伸方向均与所述方位框架（1）转动轴心延伸方向一致。
4.根据权利要求1所述的一种机载两框架光电稳定平台隔振结构，其特征在于，所述内隔振器（8）为橡胶隔振器，所述内隔振器（8）的两端分别连接在所述俯仰框架（2）与所述隔振器侧座（3）之间；
其中，圆周均布的多组所述内隔振器（8）的中心位置为所述内隔振单自由度隔振结构的隔振作用中心。
5.根据权利要求1所述的一种机载两框架光电稳定平台隔振结构，其特征在于，所述第二单自由度直线运动副（9）包括设置在所述俯仰框架（2）上的第二导向柱（901）以及设置在所述隔振器侧座（3）上的第二导向套筒（902）；
所述第二导向柱（901）同轴穿设于所述第二导向套筒（902）内并沿所述第二导向套筒（902）轴线延伸方向滑动；
所述第二导向柱（901）和所述第二导向套筒（902）的轴线延伸方向均与所述俯仰框架（2）转动轴心延伸方向一致。
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