RU2335673C1 - Device stabilising lidar in horizon plane - Google Patents
Device stabilising lidar in horizon plane Download PDFInfo
- Publication number
- RU2335673C1 RU2335673C1 RU2007113556/11A RU2007113556A RU2335673C1 RU 2335673 C1 RU2335673 C1 RU 2335673C1 RU 2007113556/11 A RU2007113556/11 A RU 2007113556/11A RU 2007113556 A RU2007113556 A RU 2007113556A RU 2335673 C1 RU2335673 C1 RU 2335673C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lidar
- base
- casing
- elastic
- mechanical
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к вибрационной технике и предназначено для стабилизации в плоскости горизонта мобильных лидаров, расположенных на транспортных средствах (например, автомобилях), на которые оказывает вибрационные механические воздействия работающий двигатель автомобиля, служащий генератором электропитания функционально связанных с лидаром систем (навигации, телевизионной, газоанализа, метеосистемы, информационной),The invention relates to vibration technology and is intended for stabilization in the horizon plane of mobile lidars located on vehicles (for example, cars), which are affected by vibrating mechanical effects of a working car engine, which serves as a power generator of systems (navigation, television, gas analysis, functionally connected with lidar, weather systems, information),
Мобильные лидары, жестко установленные на шасси (основание, пол) транспортного устройства, как показывают экспериментальные исследования, проведенные в институте оптики атмосферы СО АН РФ, испытывают вибрационные механические воздействия в десятки герц, приводящие к изменению положения светового пятна лазерного излучения на зондируемом объекте. Причем с увеличением холостых оборотов двигателя автомобиля наблюдается тенденция к росту амплитуды в отдельных диапазонах частот.Mobile lidars, rigidly mounted on the chassis (base, floor) of the transport device, as shown by experimental studies at the Institute of Atmospheric Optics SB RAS, experience mechanical vibrations of tens of hertz, leading to a change in the position of the light spot of the laser radiation on the probed object. Moreover, with an increase in the idle speed of the car engine, there is a tendency to increase the amplitude in individual frequency ranges.
Существует практика установки приборов на упругие амортизаторы, которые выполняют либо функции вибропоглотителей внешних возмущений, либо, наоборот, являются гасителями собственных колебаний прибора (агрегата). Центр масс конструкции располагается выше точек крепления оборудования и эффективность вибропоглощения определяется только техническими параметрами упругого амортизатора.There is a practice of installing devices on elastic shock absorbers, which either perform the functions of vibration absorbers of external disturbances, or, conversely, are dampers of the natural vibrations of the device (unit). The center of mass of the structure is located above the attachment points of the equipment and the efficiency of vibration absorption is determined only by the technical parameters of the elastic shock absorber.
По своему принципу работы такие амортизаторы уменьшают амплитуду колебаний, а не устраняют ее, причем уменьшение колебаний объекта в определенном диапазоне частот.By their principle of operation, such shock absorbers reduce the amplitude of oscillations, but do not eliminate it, moreover, a decrease in object vibrations in a certain frequency range.
Известен успокоитель пассивного типа для уменьшение амплитуды механических колебаний боковой качки корабля - поглотитель Фрома (Механические колебания и их роль в технике. Изд-во «Наука», главная редакция физико-математической литературы. М., 1965, с 156), выбранный в качестве прототипа, который содержит наполненные водой сообщающиеся сосуды, расположенные по бокам корабля. Принцип действия его основан при наклонах корабля, создается момент, направленный противоположно создающему крен моменту, за счет смещения жидкости, которая находится в баках, расположенных по бокам корабля. Недостатком данного устройства является уменьшение амплитуды колебаний, а не их устранение, к тому же это устройство может работать только на очень низких частотах, не более десятых долей единиц герц.Known passive type damper for reducing the amplitude of mechanical vibrations of the side rolling of the ship - Frome absorber (Mechanical vibrations and their role in technology. Publishing house "Science", the main edition of physical and mathematical literature. M., 1965, p. 156), selected as prototype, which contains communicating vessels filled with water, located on the sides of the ship. The principle of its operation is based on the inclination of the ship, a moment is created that is opposite to the roll moment, due to the displacement of the liquid, which is located in the tanks located on the sides of the ship. The disadvantage of this device is to reduce the amplitude of the oscillations, and not their elimination, in addition, this device can only work at very low frequencies, not more than tenths of a hertz units.
Задачей изобретения является создание простого устройства стабилизации лидара в плоскости горизонта и повышение точности направления линии прицела лидара в пространстве в рабочем режиме при зондировании объектов.The objective of the invention is to provide a simple device for stabilizing the lidar in the horizontal plane and increasing the accuracy of the direction of the line of sight of the lidar in space in the operating mode when sensing objects.
Поставленная задача решается за счет того, что в предлагаемом устройстве стабилизации лидара в плоскости горизонта, содержащем корпус, положение которого стабилизировано в пространстве при внешних вибрационных механических воздействиях и которое установлено на основании с возможностью совершать малые угловые колебания относительно этого основанияThe problem is solved due to the fact that in the proposed device stabilization of the lidar in the horizon plane containing the body, the position of which is stabilized in space under external vibrational mechanical influences and which is installed on the base with the ability to make small angular vibrations relative to this base
Согласно изобретению его корпус состоит из верхнего и нижнего колец, связанных между собой укосинами, причем верхнее кольцо закреплено через расположенные по периметру корпуса упруго-вязкие амортизаторы, состоящие из параллельно и попарно расположенных упругих элементов и жидкостных демпферов линейного типа, заполненных вязкой жидкостью, при этом кронштейны в свою очередь закреплены к полу салона автомобиля.According to the invention, its housing consists of upper and lower rings interconnected by jibs, the upper ring being fixed through elastic-viscous shock absorbers located along the perimeter of the housing, consisting of parallel and pairwise arranged elastic elements and linear type liquid dampers filled with a viscous liquid, while the brackets, in turn, are fixed to the floor of the car.
Предлагаемое устройство позволяет обеспечить стабилизацию объекта в плоскости горизонта вследствие установки упругих элементов бескарданова подвеса, обеспечивающих возможность малого углового перемещения рамы по двум ортогональным осям. При отклонении корпуса с лидаром возникает момент, направленный противоположно моменту вызванного внешними воздействиями. В отличии от прототипа, карданов подвес заменен ортогонально расположенными четырьмя упругими элементами и демпферами, на которые установлен лидар с корпусом. Эти упругие элементы с демпферами дают возможность малого углового перемещения аналогично угловым поворотам относительно осей рамок карданова подвеса.The proposed device allows for stabilization of the object in the horizon plane due to the installation of the elastic elements of the beskardan suspension, providing the possibility of small angular movement of the frame along two orthogonal axes. When the case with the lidar is deflected, a moment arises opposite to the moment caused by external influences. In contrast to the prototype, the gimbal is replaced by orthogonally located four elastic elements and dampers, on which a lidar with a body is installed. These elastic elements with dampers enable small angular displacement similar to angular rotations relative to the axes of the frames of the gimbal.
Предложенное устройство стабилизации лидара в плоскости горизонта позволяет:The proposed device stabilization of the lidar in the horizon plane allows you to:
1. Удерживать объект стабилизации строго вдоль вертикали места за счет маятниковости рамы.1. Hold the stabilization object strictly along the vertical of the place due to the pendulum of the frame.
2. Устранять колебания линии прицела лидара в диапазоне частот, возникающих при работе двигателя автомобиля на холостом ходу.2. Eliminate fluctuations in the line of sight of the lidar in the frequency range that occurs when the engine of the car is idling.
Для пояснения конструкции предлагаемого устройства на рисунке приведена его схема.To explain the design of the proposed device, the figure shows its diagram.
На этой схеме условно не показано крепление узлов упруго-вязкого подвеса в основании, а также сама конструкция упруго-вязких элементов и конструкции оптической системы. Вышеизложенное не мешает пониманию сущности принципа работы предлагаемого устройства стабилизации объекта в плоскости горизонта.In this diagram, the fastening of the nodes of an elastic-viscous suspension at the base, as well as the design of the elastic-viscous elements and the design of the optical system, are not conventionally shown in this diagram. The above does not interfere with understanding the essence of the principle of operation of the proposed device stabilization of the object in the horizon.
В состав лидара 1 входят два телескопа: излучатель и приемник. Оптические элементы телескопов установлены на общем корпусе 2, представляющем рамную конструкцию. В состав корпуса 2 входят (верхнее 3 и нижнее 4) кольца, связанные между собой укосинами 5.The composition of lidar 1 includes two telescopes: an emitter and a receiver. The optical elements of the telescopes are mounted on a common housing 2, representing a frame structure. The body 2 includes (upper 3 and lower 4) rings interconnected by jibs 5.
Лидар 1 установлен на верхнее кольцо 3 корпуса 2. Верхнее кольцо закреплено через расположенные по периметру корпуса упруго-вязкие амортизаторы, состоящие из параллельно попарно установленных упругих элементов 6 и жидкостных демпферов линейного типа 7, к кронштейнам 8. Кронштейны 8 в свою очередь закреплены на основании 9 автомобиля 10.Lidar 1 is mounted on the upper ring 3 of the housing 2. The upper ring is fixed through elastic-viscous shock absorbers located along the perimeter of the housing, consisting of parallel-mounted pairwise mounted elastic elements 6 and liquid dampers of linear type 7, to the brackets 8. The brackets 8, in turn, are fixed to the base 9 cars 10.
К верхнему кольцу 3 прикреплены упругий элемент 6 и демпфер 7. Упругий элемент 6 может быть выполнен в виде цилиндрической винтовой пружины сжатия или многожильной винтовой пружины сжатия, имеющей более пологую характеристику при малых габаритах, или может представлять собой рессору по типу автомобильной.An elastic element 6 and a damper 7 are attached to the upper ring 3. The elastic element 6 can be made in the form of a cylindrical compression screw spring or a multi-core compression screw spring, which has a flatter characteristic with small dimensions, or it can be an automobile spring.
Другим концом упругий элемент 6 крепится к кронштейну 8.The other end of the elastic element 6 is attached to the bracket 8.
В процессе транспортирования для исключения поломок элементов подвижной части от соударения с корпусом имеются два транспортных арретира 11 (показан на рисунке условно), которые жестко фиксируют в пространстве подвижную часть механической системы (нижнее кольцо 4 с кронштейнами 8)In the process of transportation, to prevent damage to the elements of the moving part due to a collision with the case, there are two transport arresters 11 (conditionally shown in the figure) that rigidly fix the moving part of the mechanical system in space (lower ring 4 with brackets 8)
Демпфер 7 представляет типовую конструкцию демпфирующего устройства линейного типа и состоит из цилиндрического корпуса, закрепленного на верхнем кольце 3; поршня 13, закрепленного на кронштейне 8. Поршень 13 может линейно перемещаться в корпусе 12 демпфера, при этом поршень 13 связан с кронштейном 8 через развязывающее устройство, позволяющее поршню 13 совершать небольшие угловые перемещения в корпусе 12 демпфера. Внутренняя полость корпуса демпфера заполнена очень вязкой (например, полисилоксановой) жидкостью.Damper 7 represents a typical design of a damping device of a linear type and consists of a cylindrical body mounted on the upper ring 3; the piston 13 mounted on the bracket 8. The piston 13 can be linearly moved in the damper housing 12, while the piston 13 is connected to the bracket 8 through a decoupling device that allows the piston 13 to make small angular movements in the damper housing 12. The internal cavity of the damper body is filled with a very viscous (e.g. polysiloxane) fluid.
Таким образом, лидар 1 установлен через упруго-вязкие амортизаторы (пружина 6, демпфер 7) на кронштейнах 8, которые в свою очередь крепятся к автомобилю 10. Маятниковая подвижная система имеет центр масс (ц.м.) ниже плоскости расположения упруго-вязких амортизаторов.Thus, lidar 1 is installed through elastic-viscous shock absorbers (spring 6, damper 7) on brackets 8, which, in turn, are attached to the car 10. The pendulum movable system has a center of mass (cm) below the plane of the elastic-viscous shock absorbers .
Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device operates as follows.
В рабочем режиме лидара 1 на него действуют вибрационные механические нагрузки от работающего двигателя 9 автомобиля 10, который служит генератором электропитания функционально связанных с лидаром 1 систем (навигации, газоанализа, информационной, телевизионной, метеосистемы).In the operating mode of the lidar 1, it is affected by vibrational mechanical loads from the working engine 9 of the car 10, which serves as a power generator of the systems (navigation, gas analysis, information, television, meteorological systems) functionally connected to the lidar 1.
Из-за наличия маятниковости механической системы (лидар 1 - корпус 2) в любой момент времени обеспечивается вертикальное положение этой механической системы вдоль вертикали место, а подвес рамы упругих элементов 6 и демпферов 7 позволяет производить гашение колебаний от внешних механических воздействий, например от работы двигателя автомобиля 9 на холостом ходу в рабочем режиме лидара 1Due to the pendulum of the mechanical system (lidar 1 - housing 2) at any time, the vertical position of this mechanical system is ensured along the vertical, and the suspension of the frame of elastic elements 6 and dampers 7 allows damping of vibrations from external mechanical influences, for example, from engine operation car 9 idling in the operating mode of lidar 1
В данном устройстве динамика работы механической системы (лидар - рама) описывается системой дифференциальных уравнений:In this device, the dynamics of the mechanical system (lidar-frame) is described by a system of differential equations:
, ,
где Jα, Jβ - моменты инерции рамы относительно оси подвеса в ортогональных направлениях;where J α , J β are the moments of inertia of the frame relative to the suspension axis in orthogonal directions;
μα, μβ - коэффициенты демпфирования;μ α , μ β - damping coefficients;
cα, cβ - коэффициенты жесткости упругого элемента;c α , c β are the stiffness coefficients of the elastic element;
Р - вес конструкции;P is the weight of the structure;
P - частота внешних воздействий;P is the frequency of external influences;
l - расстояние от оси до центра масс подвижной части;l is the distance from the axis to the center of mass of the moving part;
Q - амплитуда внешнего периодического воздействия.Q is the amplitude of the external periodic effect.
Максимальная амплитуда рамы при внешнем воздействии Q определяется выражениемThe maximum amplitude of the frame with external influence Q is determined by the expression
, ,
где k - собственная частота рамы, р - частота внешнего воздействия.where k is the natural frequency of the frame, p is the frequency of external influences.
Из выражения (1) видно, что чем больше разница собственной частоты устройства и внешних частот механического воздействия и чем, больше коэффициент демпфирования μ, тем амплитуды колебаний стабилизирующего устройства A меньше.From the expression (1) it can be seen that the greater the difference between the natural frequency of the device and the external frequencies of the mechanical effect and the larger the damping coefficient μ, the smaller the oscillation amplitudes of the stabilizing device A.
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет решить задачу устранения влияния внешних вибрационных механических воздействий на положение линии прицела лидара при зондировании объектов, так как в рабочем режиме лидара внешние вибрационные механические воздействия будут гаситься в упругих элементах, работающих как фильтр частот, за счет существенной разницы собственной низкой частоты подвешенного механического маятника, роль которого выполняет корпус с закрепленным на ней лидаром, а также гасится в параллельно установленных вязких демпферах, достигается задача устранения влияния внешних вибрационных механических воздействий на положение линии прицела лидара при зондировании объектов. При этом следует иметь в виду, что в такой механической системе, в рабочем режиме лидара, имеем случай малых колебаний, когда собственная частота маятника не зависит от амплитуды колебаний последнего, что дополнительно повышает эффективность предлагаемой пассивной системы стабилизации. Предлагаемое устройство позволяет:Thus, the proposed device allows to solve the problem of eliminating the influence of external vibrational mechanical influences on the position of the line of sight of the lidar when probing objects, since in the operating mode of the lidar external vibrational mechanical influences will be damped in the elastic elements operating as a frequency filter due to the significant difference in their own low the frequency of a suspended mechanical pendulum, the role of which is played by a housing with a lidar fixed to it, and also quenched in parallel mounted elm their dampers, achieved the task of eliminating the influence of external vibration of mechanical impact on the lidar line of sight at sounding object. It should be borne in mind that in such a mechanical system, in the operating mode of the lidar, we have a case of small oscillations, when the natural frequency of the pendulum does not depend on the oscillation amplitude of the latter, which further increases the efficiency of the proposed passive stabilization system. The proposed device allows you to:
1) За счет фильтрующих свойств упругого элемента (пружины, рессоры) исключить внешние механические вибрационные воздействия на лидар работающего двигателя транспортного средства в диапазоне частот холостого хода.1) Due to the filtering properties of the elastic element (springs, springs), exclude external mechanical vibrational influences on the lidar of the working vehicle engine in the idle frequency range.
2) Дополнительно за счет параллельного включения в конструкцию узла подвеса демпфирующего устройства производится дополнительное поглощения внешних механических воздействий.2) Additionally, due to the parallel inclusion in the design of the suspension unit of the damping device, additional absorption of external mechanical influences is made.
3) Наличие маятниковости обеспечивает постоянство положения лидара в плоскости горизонта по направлению вертикали места, а также обеспечивается стабилизация механической системы в горизонтальной плоскости при несанкционированных механических воздействиях (например, хождение по салону, смещение оборудования лидара и т.п.), вызывающие наклон пола транспортного средства.3) The presence of the pendulum ensures a constant position of the lidar in the horizontal plane in the vertical direction of the place, as well as stabilization of the mechanical system in the horizontal plane under unauthorized mechanical influences (for example, walking around the cabin, shifting the lidar equipment, etc.), causing the floor of the transport facilities.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007113556/11A RU2335673C1 (en) | 2007-04-11 | 2007-04-11 | Device stabilising lidar in horizon plane |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007113556/11A RU2335673C1 (en) | 2007-04-11 | 2007-04-11 | Device stabilising lidar in horizon plane |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2335673C1 true RU2335673C1 (en) | 2008-10-10 |
Family
ID=39927867
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007113556/11A RU2335673C1 (en) | 2007-04-11 | 2007-04-11 | Device stabilising lidar in horizon plane |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2335673C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10249941B2 (en) | 2017-04-17 | 2019-04-02 | Ford Global Technologies, Llc | Radar system for a motor vehicle |
CN113703062A (en) * | 2021-09-13 | 2021-11-26 | 山东省地质矿产勘查开发局第一地质大队(山东省第一地质矿产勘查院) | Karst geological environment monitoring devices |
CN115076288A (en) * | 2022-06-15 | 2022-09-20 | 国机集团科学技术研究院有限公司 | Cradle type damping-adjustable tower secondary radar system operation vibration control technology |
-
2007
- 2007-04-11 RU RU2007113556/11A patent/RU2335673C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10249941B2 (en) | 2017-04-17 | 2019-04-02 | Ford Global Technologies, Llc | Radar system for a motor vehicle |
CN113703062A (en) * | 2021-09-13 | 2021-11-26 | 山东省地质矿产勘查开发局第一地质大队(山东省第一地质矿产勘查院) | Karst geological environment monitoring devices |
CN115076288A (en) * | 2022-06-15 | 2022-09-20 | 国机集团科学技术研究院有限公司 | Cradle type damping-adjustable tower secondary radar system operation vibration control technology |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10514076B2 (en) | Shock absorber for aircrafts | |
CN101871505B (en) | Positive and negative stiffness parallel three-translation vibration and impact isolation platform | |
US20040074720A1 (en) | Motion stabilized mounts | |
RU2335673C1 (en) | Device stabilising lidar in horizon plane | |
RU2329468C1 (en) | Device of gyroscopic stabilisation of lidar in horizon plane | |
RU2011106770A (en) | AIRCRAFT CONTAINING THE ENGINE CONTROLLED BY SYNCHROPHASIS | |
JP2010270812A (en) | Suspended vibration damping structure | |
US2213832A (en) | Antivibration mount for direction indicating instruments | |
JPH0228021B2 (en) | SHINDOKYUSHUSOCHI | |
US8925892B2 (en) | Support device for the gun sight of a military vehicle | |
Loewen | Isolating components from UAV vibration | |
RU2669914C2 (en) | Method and device for vibration protection | |
RU2792153C1 (en) | Cushioned gravimeter | |
US3490728A (en) | Resilient supporting device | |
CN110725888B (en) | IMU lever vibration damper and method thereof | |
CN213899743U (en) | Automatic driving sensor shock attenuation and level holding device | |
JP2007155091A (en) | Double gimbal mechanism with triaxial dynamic damper | |
EA026774B1 (en) | Method for gyroscopic stabilization of a lidar in the horizon plane and a device for implementation thereof | |
US2295198A (en) | Universal oscillation damper fob | |
RU82802U1 (en) | DYNAMIC OSCILLATOR | |
RU34669U1 (en) | Anti-vibration device | |
RU213817U1 (en) | Self-propelled artillery gun with anti-vibration mechanism | |
RU193841U1 (en) | UNMANNED AIRCRAFT VIBRATION DEVICE | |
RU96119457A (en) | AEROGRAPHYMETRIC COMPLEX | |
EFILOGLU | Understanding the Concept of Base Isolation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090412 |