CN216900914U - 一种激光单轴快速指向机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种激光单轴快速指向机构，包括基座、激光器和俯仰轴系，俯仰轴系上设置有反射横架和支承座，所述基座上固定有支撑座，所述支撑座顶端固定有反射横架，所述反射横架下方设置有负载安装板，所述负载安装板与所述支撑座转动连接，所述负载安装板上固定设置有第一反射镜和相机，第一反射镜和相机之间设置有第二反射镜，所述第二反射镜固定在反射横架上，在与反射横架垂直方向上且位于基座上固定有激光器，具有体积小，结构简单，轴系复杂低的优点。

Description

一种激光单轴快速指向机构

技术领域

本实用新型属于光电转台技术领域，具体涉及一种激光单轴快速指向机构。

背景技术

光电转台主要包括转台和光电负载组件，通过转台带动光电负载组件来完成对系统视场内的目标进行搜索、跟踪、指向等功能；光电负载组件通常包括红外成像设备、可见光成像设备、激光指向设备、观测设备等；通过更换负载组件，光电转台被广泛应用于场景监控、机载车载、环境监测、目标追踪等场景。

在复合功能需求背景下，将目标探测追踪与激光指向进行单轴一体化设计，能够有效减少多套设备软硬件组成层级数目并缩短反应时间。由此，激光指向和目标探测追踪一体化的机构设计在光电转台中得到了广泛应用。

由于设备对于激光功率的需求不竟相同，激光器的体积和重量也大小不一。当前市面上主要设计方案分为两种：一是采用激光器与相机单轴集成直出的形式，这种方案结构相对简单，但轴系负载大，设备体积及重量难以控制；二是采用库德光路的解决方案，激光器由设备外部进光，激光经过多次反射与相机同轴运转，但需要外部布设激光器。两种方案均存在一定痛点，降低光学轴系负载重量与设备体积并实现一体功能集成，成为目前结构研发的难点。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种激光单轴快速指向机构。

具体方案如下：

一种激光单轴快速指向机构，包括基座、激光器和俯仰轴系，其中，所述俯仰轴系上设置有反射横架和支承座，其中，所述基座上固定有支撑座，所述支撑座顶端固定有反射横架，所述反射横架下方设置有负载安装板，所述负载安装板与所述支撑座转动连接，所述负载安装板上固定设置有第一反射镜和相机，第一反射镜和相机之间设置有第二反射镜，所述第二反射镜固定在反射横架上，在与反射横架垂直方向上且位于基座上固定有激光器。

所述基座上还设置有激光射出窗口和相机拍摄窗口，所述激光射出窗口固定在第一反射镜对应的位置处，所述相机拍摄窗口固定在相机对应的位置处。

所述支撑座包括电机支撑座和编码器支撑座，所述反射横架的一端固定在电机支撑座上，所述反射横架的另一端固定在编码器支撑座上。

所述电机支撑座上设置有直流力矩电机，直流力矩电机包括电机定子压盖和电机转子安装座，电机定子压盖内设置有电机定子，电机转子安装座上设置有电机转子，所述电机定子与电机转子非接触连接，所述电子转子上设置有电机轴，所述电机轴上设置有深沟球轴承，所述电机轴通过深沟球轴承与所述电机支承座转动连接。

所述编码器支撑座上设置有随动轴和编码器，所述编码器固定在随动轴的一端，所述随动轴上设置有轴承，所述随动轴通过轴承与所述编码器支撑座转动连接。

所述负载安装板两端均设置有支撑臂，所述负载安装板一端的支撑臂与所述电机轴固定连接，所述负载安装板另一端的支撑臂与所述随动轴固定连接。

本实用新型公开了一种激光单轴快速指向机构，由俯仰轴系与激光器构成，俯仰轴系前设有窗口，激光器光轴与俯仰轴正交，俯仰轴系位于激光器正前方，由俯仰轴系带动相机与反射镜做俯仰运动，另一反射镜沿45°架设在俯仰轴系支撑上，两个反射镜组件构成库德光路，通过俯仰轴系可以对激光器的指向进行快速调节，具有体积小，结构简单，轴系复杂低的优点。

附图说明

图1是本实用新型结构的俯视图。

图2是本实用新型的俯仰轴系的结构示意图。

图3是本实用新型的激光指向光路示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型中的附图，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，而不是全部的实施，基于本实用新型的实施例，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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

一种用于激光指向的单轴机构，由俯仰轴系与激光器构成，俯仰轴系前设有窗口，激光器光轴与俯仰轴正交。俯仰轴系位于激光器正前方，由俯仰轴系带动相机与反射镜做俯仰运动，另一反射镜沿45°架设在俯仰轴系支撑上，两个反射镜组件构成库德光路，用库德光路与俯仰轴系搭建激光指向光学系统；当激光器发射光束，激光由第一反射镜改变角度，沿俯仰轴轴线位置射入第二反射镜，第二反射镜随俯仰轴转动，将激光由对外窗口射出。

具体为，如图1至图2所示，一种激光单轴快速指向机构，包括基座17、激光器4和俯仰轴系，其中，所述俯仰轴系上设置有反射横架5和支承座，其中，所述基座17上固定有支撑座，所述支撑座顶端固定有反射横架5，所述反射横架5下方设置有负载安装板6，所述负载安装板6与所述支撑座转动连接，所述负载安装板6上固定设置有第一反射镜1和相机3，第一反射镜1和相机3之间设置有第二反射镜2，所述第二反射镜2固定在反射横架5上，在与反射横架5垂直方向上且位于基座17上固定有激光器4。优选地，所述激光器4发射的光束射向第二反射镜2上，所述第二反射镜2改变激光的入射角度，使得激光射向第一反射镜1。所述第二反射镜2与所述反射横架5呈45°角设置，所述第一反射镜1与第二反射镜2构成库德光路，库德光路是一种全反射光路，它是由导光镜将光线导入库德光路，然后由多面高精度反射镜通过反射改变光的传播路径，使光线通过库德镜以后可以发送到预定的方向上去。

所述基座17上还设置有激光射出窗口18和相机拍摄窗口19，所述激光射出窗口18固定在第一反射镜1对应的位置处，所述相机拍摄窗口19固定在相机3对应的位置处。所述激光射出窗口18为激光射出提供通路，所述相机拍摄窗口19便于相机拍摄。

如图2所示，所述支撑座包括电机支撑座13和编码器15支撑座16，所述反射横架5的一端固定在电机支撑座13上，所述反射横架5的另一端固定在编码器15支撑座16上。

所述电机支撑座13上设置有直流力矩电机11，直流力矩电机11包括电机定子压盖12和电机转子安装座10，电机定子压盖12内设置有电机定子，电机转子安装座10上设置有电机转子，所述电机定子与电机转子非接触连接，所述电子转子上设置有电机轴9，所述电机轴9上设置有深沟球轴承8，所述电机轴9通过深沟球轴承8与所述电机支承座13转动连接。

对本领域技术人员来说电机定子上面装设了成对的直流励磁的静止的主磁极；而电机转子上面装设电枢绕组，在电机定子通电后产生感应电动势，充当旋转磁场，所述旋转磁场产生电磁转矩驱动电机转子转动，电机转子带动电机轴9转动。

所述编码器15支撑座16上设置有随动轴14和编码器15，所述编码器15固定在随动轴14的一端，所述随动轴14上设置有轴承，所述随动轴14通过轴承与所述编码器15支撑座16转动连接。所述编码器15可以把角位移转换成电信号，以此来获取随动轴14转动的位置信息。在本实施例中，所述编码器15优选为光电编码器，所述光电编码器具有体积小，精密，本身分辨度可以很高，无接触无磨损;同一品种既可检测角度位移，又可在机械转换装置帮助下检测直线位移。

所述轴承优选为深沟球轴承8，所述深沟球轴承是应用最广泛的一种滚动轴承，是滚动轴承的一种，具有摩擦阻力小和转速高的优点，能用于承受径向负荷或径向和轴向同时作用的联合负荷的机件上，也可用于承受轴向负荷的机件上。

所述负载安装板6两端均设置有支撑臂7，所述负载安装板6一端的支撑臂7与所述电机轴9固定连接，所述负载安装板6另一端的支撑臂7与所述随动轴14固定连接。

在本实施例中，直流力矩电机11为电机轴9提供动力；电机轴9通过负载安装板6与随动轴14转动连接，随动轴14带动编码器15转动，编码器15反馈转动的位置信息。

具体为，直流力矩电机11驱动电机轴9转动时，第一反射镜1与相机3安装在俯仰负载安装板6上，随之绕电机轴9做俯仰运动，并且满足±20°俯仰运动范围要求；俯仰负载安装板6的运动位置由随动轴14传递到编码器15来获取位置信息。

如图2至图3所示，激光器4发射激光，激光出射位置与电机轴9轴线正交，经过反射镜2第一次反射，折转90°至与电机轴9轴线重合，射向反射镜1，反射镜1随负载安装板6绕电机轴9做俯仰运动，激光由反射镜1第二次反射，向对外窗口射出。所述反射镜1、反射镜2及相机3光学中心高度均与电机轴9轴线齐平，其中反射镜1与相机3共同安装在俯仰负载安装板6上。

本实用新型公开了一种激光单轴快速指向机构，由俯仰轴系与激光器构成，俯仰轴系前设有窗口，激光器光轴与俯仰轴正交，俯仰轴系位于激光器正前方，由俯仰轴系带动相机与反射镜做俯仰运动，另一反射镜沿45°架设在俯仰轴系支撑上，两个反射镜组件构成库德光路，通过俯仰轴系可以对激光器的指向进行快速调节，具有体积小，结构简单，轴系复杂低的优点。

本实用新型方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种激光单轴快速指向机构，其特征在于：包括基座（17）、激光器（4）和俯仰轴系，其中，所述俯仰轴系上设置有反射横架（5）和支承座，其中，所述基座（17）上固定有支撑座，所述支撑座顶端固定有反射横架（5），所述反射横架（5）下方设置有负载安装板（6），所述负载安装板（6）与所述支撑座转动连接，所述负载安装板（6）上固定设置有第一反射镜（1）和相机（3），第一反射镜（1）和相机（3）之间设置有第二反射镜（2），所述第二反射镜（2）固定在反射横架（5）上，在与反射横架（5）垂直方向上且位于基座（17）上固定有激光器（4）。

2.根据权利要求1所述的激光单轴快速指向机构，其特征在于：所述基座（17）上还设置有激光射出窗口（18）和相机拍摄窗口（19），所述激光射出窗口（18）固定在第一反射镜（1）对应的位置处，所述相机拍摄窗口（19）固定在相机（3）对应的位置处。

3.根据权利要求1所述的激光单轴快速指向机构，其特征在于：所述支撑座包括电机支撑座（13）和编码器（15）支撑座（16），所述反射横架（5）的一端固定在电机支撑座（13）上，所述反射横架（5）的另一端固定在编码器（15）支撑座（16）上。

4.根据权利要求3所述的激光单轴快速指向机构，其特征在于：所述电机支撑座（13）上设置有直流力矩电机（11），直流力矩电机（11）包括电机定子压盖（12）和电机转子安装座（10），电机定子压盖（12）内设置有电机定子，电机转子安装座（10）上设置有电机转子，所述电机定子与电机转子非接触连接，所述电机转子上设置有电机轴（9），所述电机轴（9）上设置有深沟球轴承（8），所述电机轴（9）通过深沟球轴承（8）与所述电机支撑座（13）转动连接。

5.根据权利要求4所述的激光单轴快速指向机构，其特征在于：所述编码器（15）支撑座（16）上设置有随动轴（14）和编码器（15），所述编码器（15）固定在随动轴（14）的一端，所述随动轴（14）上设置有轴承，所述随动轴（14）通过轴承与所述编码器（15）支撑座（16）转动连接。

6.根据权利要求5所述的激光单轴快速指向机构，其特征在于：所述负载安装板（6）两端均设置有支撑臂（7），所述负载安装板（6）一端的支撑臂（7）与所述电机轴（9）固定连接，所述负载安装板（6）另一端的支撑臂（7）与所述随动轴（14）固定连接。

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