CN209265071U - 一种用于天文望远镜的高精度自平衡三脚架 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于天文望远镜的高精度自平衡三脚架，包括基座，基座上活动连接有三个伸缩腿，伸缩腿内通过直线电机驱动设置有内筒，内筒的底部安装有滑轮以及抱死装置，当基座上的陀螺仪检测基座的平台角度与水平状态的目标值有偏差时，就控制三个直线电机伸缩带动内筒滑动进而控制三脚架的三条腿伸缩，从而调节平台倾角直至水平，滑轮可以减少在这个方向上的地面摩擦力，直线电机只要有一个在运转，控制器就控制三个底部滑轮抱死装置都打开，当调平完成时，控制器就控制底部滑轮抱死装置闭合，三个底部滑轮抱死，这样整个平台在受到水平力的时候就不会被推动，保证了整个平台的稳定性。
Description
技术领域
本实用新型涉及天文望远镜领域，具体为一种用于天文望远镜的高精度自平衡三脚架。
背景技术
随着天文科普率的提高，越来越多的天文爱好者选择购买自己的天文望远镜，然而在使用天文望远镜之前，必须进行三脚架平台的水平校准工作，以满足自动寻星的需要，若要进行三脚架平台的水平校准，就需要调节三脚架伸缩腿的长度，而在调节前需要抬起设备，由于天文望远镜非常沉重，使得人力完成这一工作变得繁重，但是在用天文望远镜自动寻星功能观测天体时，如果望远镜底座不是精确水平，就会对自动寻星的精度造成影响，甚至导致自动寻星失败；
在过去的数十年里，天文望远镜底座慢慢由手动调节赤经赤纬，变为电动调节赤经赤纬，设备重量也大大增加，但是天文望远镜底部的三脚架依然是传统的手动调节伸缩腿以达到水平的目的，手动调节天文望远镜三脚架平台水平，是通过肉眼观察水平泡是否在中央位置来进行调节，使用者需要抬起天文望远镜底座，伸长或缩短伸缩腿，进而调节底座水平，一方面，由于伸缩腿的底部有橡胶缓冲垫，在放下伸缩腿的时候会产生形变，伸缩腿的长度又会产生二次变化，使得三脚架平台不能按照预期水平，这样调节方式不仅麻烦而且精度很差；另一方面，在远程无人值守天文望远镜平台中，由于设备不容易去进行二次调节，一旦天文望远镜底座受到外力（地面震动，大风等）产生倾斜，就需要派专人进行二次调节，这样会带来极大的人力物力资源浪费，因此，一种可以自动进行高精度水平校准的天文望远镜三脚架亟待研究。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种用于天文望远镜的高精度自平衡三脚架，以自动的精确完成天文望远镜的水平校准工作，减轻人员的操作难度，为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种用于天文望远镜的高精度自平衡三脚架，包括基座和伸缩腿，所述伸缩腿由外筒、直线电机以及内筒组成，所述外筒的顶部与基座的外侧壁相互铰接，外筒的内部上方固定安装有直线电机，外筒的内部下方滑动设置有内筒，所述直线电机的输出端向下设置且与内筒的顶部固定连接，所述基座的底部还开设有安装槽，安装槽内安装有陀螺仪传感器以及控制器。
优选的，所述外筒的顶部固定安装有外筒接环，所述基座的外侧壁上安装有铰接件，所述外筒接环与铰接件相互铰接。
优选的，内筒的底部转动安装有滑轮，内筒的内部固定安装有滑轮抱死装置。
优选的，所述滑轮抱死装置包括减速电机、摆杆、连杆、推杆、滑筒、安装板以及刹车片，所述减速电机固定安装在内筒的内壁上，减速电机的输出轴与摆杆的一端固定连接，摆杆的另一端与连杆的上端相互铰接，连杆的下端与推杆的上端相互铰接，推杆滑动设置在滑筒内，所述滑筒固定安装在安装板上，所述安装板通过螺钉固定设置在减速电机的外侧面上，所述推杆的底部还设置有刹车片。
优选的，所述内筒的底部固定安装有内筒接环，所述滑轮转动安装在内筒接环的底部，内筒接环上还设置有配合刹车片进出的开口。
优选的，所述直线电机可以选用ServoShaft09系列的管状直线电机。
优选的，所述陀螺仪传感器的型号为LSM330DLC。
优选的，所述控制器的型号为STM32F103C8T6。
与现有技术相比，本实用新型所达到的有益效果是：本实用新型能够自动、精确校准天文望远镜三脚架底座水平，达到节省人力和精确校准的目的，为天文望远镜后序自动寻星打下坚实基础，同时将直线电机内置到三脚架腿内部，体积小，造型美观。
附图说明
附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制，在附图中：
图1是本实用新型的整体结构示意图；
图2是本实用新型的分解结构示意图；
图3是本实用新型的滑轮抱死装置结构示意图；
图4是本实用新型的控制器以及陀螺仪安装位置示意图；
图5是本实用新型的控制器的局部电路原理图；
图6是本实用新型的第一个直线电机的局部电路原理图；
图7是本实用新型的第二个直线电机的局部电路原理图；
图8是本实用新型的第三个直线电机的局部电路原理图；
图9是本实用新型的控制器的SWD调试接口的局部电路原理图；
图10是本实用新型的控制器的陀螺仪的局部电路原理图；
图11是本实用新型的控制器的三个减速电机的局部电路原理图。
图中：1、基座；2、铰接件；3、外筒接环；4、外筒；5、直线电机；6、内筒；7、内筒接环；8、滑轮；9、减速电机；10、摆杆；11、连杆；12、推杆；13、滑筒；14、安装板；15、刹车片；16、伸缩腿；17、滑轮抱死装置；18、下定位销；19、上定位销；20、安装槽；21、陀螺仪传感器；22、控制器。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1-4，本实用新型提供一种技术方案：一种用于天文望远镜的高精度自平衡三脚架，包括基座1、伸缩腿16以及滑轮抱死装置17，伸缩腿16由外筒4、直线电机5、内筒6以及滑轮8组成，外筒4的顶部固定安装有外筒接环3，外筒接环3的主体为一个底部开口的四方形盒装结构，且四方形盒的顶部固定安装有一个接耳，基座1的外侧壁上安装有铰接件2，外筒接环3通过接耳与铰接件2相互铰接，外筒接环3的下端套设在外筒4的外围且利用螺钉与外筒固定连接，外筒4的内部上方通过上定位销19与直线电机5的尾部固定连接，上定位销19的两端伸出到外筒4的外侧，可以在上定位销19的一端开设螺纹孔并插入锁止销将其固定，也可以将上定位销19换成两端具有螺钉结构的销子，并利用螺母将其固定在外筒4的外壁上，外筒4的内部下方滑动设置有内筒6，直线电机5的输出端向下设置且通过下定位销18与内筒6的顶部固定连接，下定位销18可以选用中间具有螺纹结构但两边光滑的销子，安装时先将直线电机5的输出端开设螺纹孔，然后在螺纹孔内插入下定位销18，且安装完成后下定位销18的两端长度不应伸出内筒6的外壁之外，以防止内筒6在滑动时使下定外销18与外筒4之间发生摩擦，内筒6的底部固定安装有内筒接环7，内筒接环7的主体为一个顶部开口的四方形盒装结构，且四方形盒的底部对称安装有两个接耳，滑轮8转动安装在内筒接环7底部的两个接耳之间，内筒接环7的上端套设在内筒6的底部外围且通过螺钉与内筒6固定连接，内筒6的内部还固定安装有滑轮抱死装置17，滑轮抱死装置17包括减速电机9、摆杆10、连杆11、推杆12、滑筒13、安装板14以及刹车片15，减速电机9通过螺钉固定安装在内筒6的内壁上，减速电机9的输出轴与摆杆10的一端固定连接，摆杆10的另一端与连杆11的上端相互铰接，连杆11的下端与推杆12的上端相互铰接，推杆12滑动设置在滑筒13内，滑筒13固定安装在安装板14上，安装板14通过螺钉固定设置在减速电机9的外侧面上，推杆12的底部还设置有刹车片15 ，内筒接环7的四方形盒装结构的顶部还设置有配合刹车片15进出的开口，刹车片15配合设置在滑轮8的正上方用于对其进行制动，基座1的底部还开设有安装槽20，安装槽20内固定安装有陀螺仪传感器21以及控制器22，直线电机5可以选用ServoShaft09系列的管状直线电机，陀螺仪传感器的型号为LSM330DLC，控制器的型号为STM32F103C8T6，陀螺仪传感器、直线电机、减速电机均与控制器电连接，整个装置的电能提供可以选择用电线与外界电源连接，也可以选择在基座1的底部设置蓄电池为整个装置提供电能。
具体的，本实用新型的一种实施方法为：将三脚架的三条伸缩腿张开放置到地上，基座上1的陀螺仪检测当前pitch以及roll角度，并将位置信息传输给控制器，控制器读取平台角度之后，与水平状态的目标值进行对比，如果有偏差，就控制三个直线电机5伸缩带动内筒6滑动进而控制三脚架的三条腿伸缩，从而调节平台倾角直至水平，因为腿张角不变、腿长度改变而带来的腿距变化会使三脚架腿底部向外或者向内移动，滑轮可以减少在这个方向上的地面摩擦力，使这一过程不会对腿底部缓冲垫造成破坏，直线电机5只要有一个在运转，控制器就控制三个底部滑轮抱死装置都打开，当调平完成时，控制器就控制底部滑轮抱死装置闭合，三个底部滑轮抱死，这样整个平台在受到水平力的时候就不会被推动，保证了整个平台的稳定性，直线电机内置限位器，在到达最大行程的时候立即停止防止损坏，由于圆柱状的内筒与外筒会发生相对旋转，一方面会扭断导线，另一方面不利于平台稳定，所以本装置中的内筒6与外筒4均采用了方形管结构来克服该问题，本实用新型的各部件尺寸可以根据不同载重需求进行调整，但内部结构原理不变。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种用于天文望远镜的高精度自平衡三脚架，包括基座（1）和伸缩腿（16），其特征在于：所述伸缩腿（16）由外筒（4）、直线电机（5）以及内筒（6）组成，所述外筒（4）的顶部与基座（1）的外侧壁相互铰接，外筒（4）的内部上方固定安装有直线电机（5），外筒（4）的内部下方滑动设置有内筒（6），所述直线电机（5）的输出端向下设置且与内筒（6）的顶部固定连接，所述基座（1）的底部还开设有安装槽（20），安装槽（20）内安装有陀螺仪传感器（21）以及控制器（22）。
2.根据权利要求1所述的一种用于天文望远镜的高精度自平衡三脚架，其特征在于：所述外筒（4）的顶部固定安装有外筒接环（3），所述基座（1）的外侧壁上安装有铰接件（2），所述外筒接环（3）与铰接件（2）相互铰接。
3.根据权利要求1所述的一种用于天文望远镜的高精度自平衡三脚架，其特征在于：所述内筒（6）的底部转动安装有滑轮（8），内筒（6）的内部固定安装有滑轮抱死装置（17）。
4.根据权利要求3所述的一种用于天文望远镜的高精度自平衡三脚架，其特征在于：所述滑轮抱死装置（17）包括减速电机（9）、摆杆（10）、连杆（11）、推杆（12）、滑筒（13）、安装板（14）以及刹车片（15），所述减速电机（9）固定安装在内筒（6）的内壁上，减速电机（9）的输出轴与摆杆（10）的一端固定连接，摆杆（10）的另一端与连杆（11）的上端相互铰接，连杆（11）的下端与推杆（12）的上端相互铰接，推杆（12）滑动设置在滑筒（13）内，所述滑筒（13）固定安装在安装板（14）上，所述安装板（14）通过螺钉固定设置在减速电机（9）的外侧面上，所述推杆（12）的底部还设置有刹车片（15）。
5.根据权利要求4所述的一种用于天文望远镜的高精度自平衡三脚架，其特征在于：所述内筒（6）的底部固定安装有内筒接环（7），所述滑轮（8）转动安装在内筒接环（7）的底部，内筒接环（7）上还设置有配合刹车片（15）进出的开口。
6.根据权利要求1所述的一种用于天文望远镜的高精度自平衡三脚架，其特征在于：所述直线电机（5）可以选用ServoShaft09系列的管状直线电机。
7.根据权利要求1所述的一种用于天文望远镜的高精度自平衡三脚架，其特征在于：所述陀螺仪传感器的型号为LSM330DLC。
8.根据权利要求1所述的一种用于天文望远镜的高精度自平衡三脚架，其特征在于：所述控制器的型号为STM32F103C8T6。
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