CN204214632U - 一种用于航空驾驶舱的便携式光学测量支架 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于航空驾驶舱的便携式光学测量支架，其特征在于所述光学测量支架包括水平组合平移机构，所述水平组合平移机构上设置有旋转俯仰升降机构，所述水平组合平移机构包括底座，所述底座设置有相互配合的X向导轨和Y向导轨，所述旋转俯仰升降机构包括与水平组合平移机构配合设置的连接板，以及设置在连接座上的下壳体，所述下壳体和连接板之间设置有水平旋转装置，下壳体设置升降装置，升降装置通过升降杆与上壳体连接，上壳体设置有俯仰运动装置，俯仰运动装置设置有光学测量仪器安装板。本实用新型的优点在于结构简单，轻巧便携，且使用方便，能够满足五自由度的调节效果。

Description

一种用于航空驾驶舱的便携式光学测量支架

技术领域

本实用新型涉及一种光学测量的辅助调整机构，具体是一种用于航空驾驶舱的便携式光学测量支架。

背景技术

 航空驾驶舱的光学测量主要用于验证与评价驾驶舱布局和灯光设计，对各种天气条件和飞行角度下，驾驶舱外部环境光源以及驾驶舱内部光源、显示屏和其他物体的反射光对飞行员的影响进行测量。这类的测量需要模拟飞行员的视角，同时覆盖坐在座椅上的飞行员头部能够到达的区域。现在的操作方式通常有两种，在电脑上用光学软件进行虚拟分析，以及在真实环境下人工的拿着测量仪器对实物进行测量，但是无论那种方式都有其局限性。现在光学软件已经比较强大了，但是由于都是在理论环境下建模，模型的细节以及光源的效果还是跟真实环境有偏差，只能起辅助验证的作用。而人工测量存在定位不准、重复性不高和效率低下的问题。所以多自由度的电控光学测量机构在此应用中有独特的优势，它能够进行俯仰和水平旋转，并能前后、左右和上下移动，完全覆盖了飞行员在座位上眼睛能够达到的位置以及视角范围，同时快速精确的定位能满足指定点测量和手动移动后的位置反馈。

目前市场上与此应用相关的产品有监控用的两自由度云台，这类云台特点是视点位置都是固定的，通过水平旋转和俯仰这两个自由度来实现1°~359°全景视角的监控，虽然部分产品能够实现精确定位，但是摄像头不能上下、前后、左右移动，无法实现模仿飞行员头部移动的动作，实现特定的测试和试验的要求。关于五自由度运动机构，现在市场上只有组合式的，即把单一的直线运动模块和旋转模块简单的叠加，达到五自由度的效果，但是结构笨重，占用空间大，不适合在驾驶舱这类狭小空间使用，更谈不上美观。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种用于航空驾驶舱的便携式光学测量支架。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种用于航空驾驶舱的便携式光学测量支架，其特征在于所述光学测量支架包括水平组合平移机构，所述水平组合平移机构上设置有旋转俯仰升降机构，所述水平组合平移机构包括底座，所述底座设置有相互配合的X向导轨和Y向导轨，所述旋转俯仰升降机构包括与水平组合平移机构配合设置的连接板，以及设置在连接座上的下壳体，所述下壳体和连接板之间设置有水平旋转装置，下壳体设置升降装置，升降装置通过升降杆与上壳体连接，上壳体设置有俯仰运动装置，俯仰运动装置设置有光学测量仪器安装板。

其中水平组合平移机构包括底座，底座上设置有相互垂直的两根X向导轨和两根Y向导轨，Y向导轨两端分别由第一连接块支撑在一组X向支撑导轨上，所述第一连接块与X向丝杠螺母副连接，所述X向丝杠螺母副通过第一同步机构与第一伺服电机连接，X向导轨两端分别由第二连接块支撑在一组Y向支撑导轨上，所述第二连接块与Y向丝杠螺母副连接，所述Y向丝杠螺母副通过第二同步机构与第二伺服电机连接。所述第一同步机构包括与第一伺服电机连接的第一转动轴，第一转动轴的两端分别通过第一锥齿轮副与X向丝杠螺母副连接；所述第二同步机构包括与第二伺服电机连接的第二转动轴，第二转动轴的两端分别通过第二锥齿轮副与Y向丝杠螺母副连接。

所述水平旋转装置包括安装在连接板上的固定齿轮，下壳体下方设置有与固定齿轮相啮合的主动齿轮，伺服电机通过减速器与主动齿轮连接，下壳体通过轴承与固定齿轮连接。

所述升降装置包括固定在下壳体上的升降伺服电机，所述升降伺服电机通过升降丝杠螺母副与升降连接块连接，所述升降连接块通过升降杆与上壳体连接。升降部分由设置在下壳体的直线轴承和两侧的导柱进行导向。

所述俯仰运动装置包括位于下壳体中与升降连接块连接的俯仰伺服电机，所述俯仰伺服电机与俯仰转动轴连接，俯仰转动轴通过联轴器与俯仰丝杠螺母副连接，俯仰丝杆螺母副通过连杆机构与光学测量仪器安装板连接。

本实用新型对五自由度运动机构进行了全新的组合和集成，使其更轻巧便携，改变了当前航空驾驶舱的光学测量方式。本实用新型的优点在于结构简单，轻巧便携，且使用方便，能够满足五自由度的调节效果。

附图说明

图1为本实用新型的可控制的运动自由度示意图。

图2为本实用新型的外观示意图。

图3为旋转俯仰升降机构的外观示意图。

图4为上壳体内部的结构示意图。

图5为下壳体内部的结构示意图。

图6为XY组合平移机构的外观示意图。

图7为XY组合平移机构的结构示意图。

图8为电气箱的外观示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的特点为有相互独立的五个自由度，运动互不干涉。自由度的叠加顺序由顶端到底部依次为俯仰旋转220、上下升降230、水平旋转240、前后平移310和左右平移330。每个自由度都通过伺服电机控制，通过原点传感器来校零确定原点，通过极限传感器来保证正负行程的极限位置。电机放置位置有别与简单叠加的多自由度运动机构，通过巧妙的结构设计将电机集中在设备中下部，使设备重心降低，外形轻巧。

如图2所示，本设备分为三个相对独立的部分：旋转俯仰升降机构200、水平组合平移机构300和电气箱400。通过对运动自由度的布置方向进行区分，将俯仰旋转220、上下升降230和水平旋转240这三个垂直布置的自由度放在旋转俯仰升降机构200中，将前后平移310和左右平移330这两个水平布置的自由度放在水平组合平移机构300。这三部分可以分别拆卸和搬运。 

旋转俯仰升降机构200由光学测量仪器安装板210、上壳体231、升降杆232、下壳体241和连接座250组成，光学测量仪器100安装在光学测量仪器安装板210上。光学测量仪器的连接线连接至设置在下壳体上的连接座260。

俯仰运动机构安装在上壳体231中，通过俯仰丝杠螺母副223的移动带动连杆机构221以及光学测量仪器安装板210运动，实现俯仰动作，动作的极限位置保护由安装在上壳体231中的极限传感器222实现。俯仰运动的动力是由安装在下壳体241中升降连接块234上的伺服电机227，带动套在空心升降杆232中的俯仰转动轴226旋转，最终通过联轴器224连接到俯仰丝杠螺母副223上带动旋转。图中225为连接线。

升降机构安装在下壳体241中，升降伺服电机236连接到升降丝杠螺母副235，带动升降连接块234升降运动。上方的上壳体231和升降杆232跟升降连接块234固联，一同运动。升降机构由固定在下壳体241上的直线轴承233和升降导向柱237进行导向，保证运动精度。升降的极限位置保护由安装在下壳体241上的极限传感器238实现。

水平旋转机构由一对齿轮啮合工作。固定齿轮242安装在连接板250上。主动齿轮243安装在下壳体241下方，由伺服电机245通过减速器244减速后带动旋转。下壳体241通过轴承246与固定齿轮242连接。当主动齿轮243转动时，便绕着固定齿轮242被动旋转，带动下壳体241及上方的升降机构和俯仰运动机构都绕着固定齿轮242的轴线进行旋转。水平旋转的极限位置保护由安装在下壳体241上的极限传感器247实现。

水平组合平移机构300外观由底座301、X向导轨311、Y向导轨331和接插口模块350组成。

水平组合平移机构300是通过相互垂直的两根X向导轨311和两根Y向导轨331交叉排列，用Y向导轨331推动旋转俯仰升降机构200使其沿X向导轨311运动，同时用X向导轨311推动旋转俯仰升降机构200使其沿Y向导轨331运动。

Y向导轨331两端由第一连接块312、313分别支撑在一组X向支撑导轨314、315上，每一侧都有一组X向丝杠螺母副316、317，推动Y向导轨331使上部的旋转俯仰升降机构200沿X向移动。第一伺服电机321带动第一转动轴320，通过第一锥齿轮副318、319，使X向丝杠螺母副316、317的移动保持同步。X向移动的极限位置保护由安装在底座301上的第一极限传感器322实现。

X向导轨311两端由第二连接块332、333分别支撑在一组Y向支撑导轨334、335上，每一侧都有一组Y向丝杠螺母副336、337，推动X向导轨311使上部的旋转俯仰升降机构200沿Y向移动。第二伺服电机341带动第二转动轴340，通过第二锥齿轮副338、339，使Y向丝杠螺母副336、337的移动保持同步。Y向移动的极限位置保护由安装在底座301上的第二极限传感器342实现。

电气箱400外部由箱体401、散热风口406、状态指示灯402、电源开关403、电源线插口404、串口405和接插口模块410组成。串口406连接电脑，接插口模块410连接接插口模块350。

设备有两种常用的使用模式。一种是确定了视点位置和视角角度，可以通过输入参数使运动机构快速运动到准确位置进行测量，该模式主要用于有目的的进行精确位置的验证，和已有的结果对比。另一种是不确定位置的手动调节视角，用于观察和测试，当出现所关心的位置和视角，通过软件可以方便的记录下来，用于设计更改。

Claims (6)

1.一种用于航空驾驶舱的便携式光学测量支架，其特征在于所述光学测量支架包括水平组合平移机构，所述水平组合平移机构上设置有旋转俯仰升降机构，所述水平组合平移机构包括底座，所述底座设置有相互配合的X向导轨和Y向导轨，所述旋转俯仰升降机构包括与水平组合平移机构配合设置的连接板，以及设置在连接座上的下壳体，所述下壳体和连接板之间设置有水平旋转装置，下壳体设置升降装置，升降装置通过升降杆与上壳体连接，上壳体设置有俯仰运动装置，俯仰运动装置设置有光学测量仪器安装板。

2.如权利要求1所述的用于航空驾驶舱的便携式光学测量支架，其特征在于水平组合平移机构包括底座，底座上设置有相互垂直的两根X向导轨和两根Y向导轨，Y向导轨两端分别由第一连接块支撑在一组X向支撑导轨上，所述第一连接块与X向丝杠螺母副连接，所述X向丝杠螺母副通过第一同步机构与第一伺服电机连接，X向导轨两端分别由第二连接块支撑在一组Y向支撑导轨上，所述第二连接块与Y向丝杠螺母副连接，所述Y向丝杠螺母副通过第二同步机构与第二伺服电机连接。

3.如权利要求2所述的用于航空驾驶舱的便携式光学测量支架，其特征在于所述第一同步机构包括与第一伺服电机连接的第一转动轴，第一转动轴的两端分别通过第一锥齿轮副与X向丝杠螺母副连接；所述第二同步机构包括与第二伺服电机连接的第二转动轴，第二转动轴的两端分别通过第二锥齿轮副与Y向丝杠螺母副连接。

4.如权利要求1所述的用于航空驾驶舱的便携式光学测量支架，其特征在于所述水平旋转装置包括安装在连接板上的固定齿轮，下壳体下方设置有与固定齿轮相啮合的主动齿轮，伺服电机通过减速器与主动齿轮连接，下壳体通过轴承与固定齿轮连接。

5.如权利要求1所述的用于航空驾驶舱的便携式光学测量支架，其特征在于所述升降装置包括固定在下壳体上的升降伺服电机，所述升降伺服电机通过升降丝杠螺母副与升降连接块连接，所述升降连接块通过升降杆与上壳体连接，升降装置由设置在下壳体的直线轴承和两侧的导柱进行导向。

6.如权利要求1所述的用于航空驾驶舱的便携式光学测量支架，其特征在于所述俯仰运动装置包括位于下壳体中与升降连接块连接的俯仰伺服电机，所述俯仰伺服电机与俯仰转动轴连接，俯仰转动轴通过联轴器与俯仰丝杠螺母副连接，俯仰丝杆螺母副通过连杆机构与光学测量仪器安装板连接。