RU2563706C1 - Rotary support - Google Patents
Rotary support Download PDFInfo
- Publication number
- RU2563706C1 RU2563706C1 RU2014136423/11A RU2014136423A RU2563706C1 RU 2563706 C1 RU2563706 C1 RU 2563706C1 RU 2014136423/11 A RU2014136423/11 A RU 2014136423/11A RU 2014136423 A RU2014136423 A RU 2014136423A RU 2563706 C1 RU2563706 C1 RU 2563706C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- component
- azimuthal
- control
- rotary support
- elevation
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области охранных видеосистем, а именно к средствам обеспечения точного позиционирования видеокамер, тепловизионных камер и других внешних устройств наблюдения при обнаружении и сопровождении целей (нарушителей) системами обнаружения и предназначено для использования на периметрах режимных объектов, наблюдения за их территориями, решения специальных задач пограничной и таможенной служб, в том числе, для выявления попыток и/или фактов несанкционированного проникновения к объектам и предметам охраны на значительных расстояниях.The invention relates to the field of security video systems, and in particular to means for accurately positioning video cameras, thermal imaging cameras and other external monitoring devices when detecting and tracking targets (intruders) with detection systems, and is intended for use on perimeters of sensitive objects, monitoring their territories, and solving special problems border and customs services, including to identify attempts and / or facts of unauthorized entry to objects and objects of protection nyh distances.
В настоящее время для решения задачи обнаружения несанкционированного проникновения к предметам охраны или на охраняемые территории используют различные виды охранных систем, в составе которых (уже практически в обязательном порядке) применяют системы видеонаблюдения, позволяющие операторам постоянно наблюдать за действиями несанкционированных лиц, пытающихся совершить то или иное неправомочное действие. Это реализует возможность своевременно предпринимать необходимые меры противодействия с целью локализации и обезвреживания нарушителей. В настоящее время более совершенным считается подход, при котором должно осуществляться заблаговременное предупреждение сил безопасности о возможном нападении на тот или иной стратегический объект, например, АЭС, плотину ГЭС, аэропорт и т.п.Учитывая, что на значительных расстояниях (3-5 км) от объекта близлежащая территория, как правило, не освещается, применяют комбинированные системы с использованием традиционных видеосистем, радиолокационных станций (РЛС) и тепловизионных систем. Последние решают задачи обнаружения и сопровождения целей даже в условиях полного отсутствия освещения охраняемых территорий. В таких комбинированных системах РЛС в любых погодных условиях обеспечивает обнаружение нарушителей и формирует сигналы управления для видеосистем, по которым видеокамеры и/или тепловизионные камеры, снабженные объективами с переменным фокусным расстоянием, выводят на заданный РЛС азимут и угол места и таким образом более эффективно используют возможности того или иного вида технических средств. Непосредственное позиционирование видео-технических средств (видео и тепловизионных камер) осуществляют посредством опорно-поворотных устройств (ОПУ), которые должны обеспечивать с довольно большой скоростью (не менее 120°/сек), со значительным ускорением (не менее 90°/сек2), точность отработкиCurrently, various types of security systems are used to solve the problem of detecting unauthorized entry to objects of protection or to protected areas, including (already almost without fail) video surveillance systems that allow operators to constantly monitor the actions of unauthorized persons trying to commit one or another unauthorized action. This makes it possible to timely take the necessary countermeasures in order to localize and render harmless the violators. Currently, an approach is considered to be more perfect, in which an advance warning of security forces should be carried out about a possible attack on a particular strategic object, for example, a nuclear power plant, a dam of a hydroelectric power station, an airport, etc. Considering that at considerable distances (3-5 km ) as a rule, the nearby territory is not illuminated from the object, combined systems using traditional video systems, radar stations and thermal imaging systems are used. The latter solve the problem of detecting and tracking targets, even in conditions of complete absence of coverage of protected areas. In such combined systems, the radar in any weather conditions provides for the detection of intruders and generates control signals for video systems by which video cameras and / or thermal imaging cameras equipped with zoom lenses display the azimuth and elevation angle to a given radar and thus use the capabilities more efficiently one or another type of technical equipment. Direct positioning of video-technical means (video and thermal imaging cameras) is carried out by means of slewing-rotary devices (OPU), which should provide with a rather high speed (not less than 120 ° / sec), with significant acceleration (not less than 90 ° / sec 2 ) , precision mining
направления и угла места от задаваемых системами управления координат не хуже значения, равного 0,06 градуса. При этом необходимо обеспечивать указанные характеристики при существующих значительных массах используемого оборудования (телекамер и тепловизионных камер с системами трансфокации их объективов) - до 20 кг каждая единица оборудования. Кроме этого, такое опорно-поворотное устройство должно иметь возможность размещения в его верхней части неподвижной механически устойчивой платформы для соосного размещения и подключения к общей системе управления РЛС и возможность осуществления подводки к ней необходимых кабельных коммуникаций.direction and elevation from coordinates set by control systems is not worse than a value equal to 0.06 degrees. At the same time, it is necessary to provide the indicated characteristics with the existing significant masses of the equipment used (television cameras and thermal imaging cameras with zoom systems for their lenses) - up to 20 kg each piece of equipment. In addition, such a slewing ring device must be able to accommodate in its upper part a fixed mechanically stable platform for coaxial placement and connection to a common radar control system and the ability to supply the necessary cable communications to it.
Наиболее близким к заявленному изобретению является опорно-поворотное устройство, описанное в патенте US 20030077082 А1 опубл. 24 апреля 2003 г., которое содержит систему управления наклонно-поворотной камерой, приводимую в действие приводным механизмом, включающим шаговый двигатель и вращающийся вал, схему для управления наклонно-поворотной камерой и монитор для отображения изображения, зафиксированного камерой. Система управления содержит датчик, находящийся на некотором расстоянии от вращающегося вала наклонно-поворотной камеры и детектор вращения, вращающийся вместе с валом. Блок настройки координат предусмотрен для обеспечения изначального вращения вала при включении питания в одну из сторон таким образом, чтобы детектор вращения мог обеспечивать свое согласование с датчиком. После первоначального вращения блок настройки координат вращает вал в другом (противоположном) направлении, так чтобы датчик обнаружил и другую позицию вращения по отношению к направлению вращения детектора, тем самым задавая начальные координаты. Примененный в данном опорно-поворотном устройстве счетчик импульсов предназначен для выдачи заранее определенного количества импульсов на двигатель (после задания координат) таким образом, чтобы вращающийся вал впоследствии восстанавливался со скоростью, равной заданной скорости. При этом счетчик импульсов подсчитывает импульсы, поступающие на двигатель, пока не обнаружит передний фронт фазы вращения по отношению к направлению вращения детектора вращения. Блок вычисления люфтов предназначен для сравнения данных счетчика импульсов с заданным числом импульсов, поступивших на двигатель таким образом, чтобы вычислить количество люфтов приводного механизма. Управление положением наклонно-поворотной камеры компенсируется на основе количества люфтов, определенных блоком вычисления люфтов. Указанное опорно-поворотное устройство выбрано в качестве прототипа заявленного изобретения.Closest to the claimed invention is a slewing ring device described in patent US 20030077082 A1 publ. April 24, 2003, which includes a pan-tilt camera control system driven by a drive mechanism including a stepper motor and a rotary shaft, a circuit for controlling the pan-tilt camera and a monitor for displaying an image captured by the camera. The control system includes a sensor located at some distance from the rotating shaft of the pan-tilt camera and a rotation detector rotating with the shaft. A coordinate adjustment unit is provided to ensure initial rotation of the shaft when power is turned on in one of the sides so that the rotation detector can ensure its coordination with the sensor. After the initial rotation, the coordinate adjustment unit rotates the shaft in another (opposite) direction, so that the sensor detects a different rotation position with respect to the direction of rotation of the detector, thereby setting the initial coordinates. The pulse counter used in this rotary support device is designed to provide a predetermined number of pulses to the engine (after setting the coordinates) so that the rotating shaft is subsequently restored at a speed equal to the specified speed. In this case, the pulse counter counts the pulses arriving at the engine until it detects a leading edge of the rotation phase with respect to the rotation direction of the rotation detector. The backlash calculation unit is designed to compare the pulse counter data with a given number of pulses received by the engine in such a way as to calculate the number of backlash of the drive mechanism. The position control of the pan-tilt camera is compensated based on the number of backlash determined by the backlash calculation unit. The specified slewing ring device is selected as a prototype of the claimed invention.
В описанном выше опорно-поворотном устройстве-прототипе количество люфтов приводного механизма рассчитывается каждый раз при включении питания. Следовательно,In the prototype slewing device described above, the number of backlash of the drive mechanism is calculated each time the power is turned on. Hence,
даже когда количество люфтов приводного механизма изменяется в зависимости от внешних факторов, таких как температура или влажность или в зависимости от изнашивания элементов привода, тем не менее, может быть осуществлено высокоточное управление положением камеры.even when the number of backlash of the drive mechanism varies depending on external factors, such as temperature or humidity, or depending on the wear of the drive elements, nevertheless, high-precision control of the position of the camera can be carried out.
В предпочтительном варианте реализации такого опорно-поворотного устройства-прототипа механизм привода содержит червячную пару передающую движущую силу, вырабатываемую шаговым двигателем, два синхронных шкива установленных на выходном валу и червячном валу шагового двигателя соответственно, и зубчатый ремень, проходящий между синхронными шкивами. Это позволяет трансмиссии более плавно приводиться в движение. В качестве датчика вращения в устройстве используется фотодатчик.In a preferred embodiment of such a rotary support device of the prototype, the drive mechanism comprises a worm pair transmitting a driving force generated by the stepper motor, two synchronous pulleys mounted on the output shaft and the worm shaft of the stepper motor, respectively, and a toothed belt passing between the synchronous pulleys. This allows the transmission to be more smoothly driven. The device uses a photosensor as a rotation sensor.
Существенным недостатком опорно-поворотного устройства-прототипа является сложность реализации точностных характеристик привода, использующего две пары двухступенчатых передач (пара шестерен с зубчатым ремнем между ними и червячная пара), что требует применения достаточно сложной и оригинальной оптико-механической и электронной системы, корректирующей набег механических люфтов шестерен, а также отсутствие возможности осуществления совместной соосной работы с РЛС и размещения нескольких тепло-видео средств наблюдения на одном устройстве.A significant drawback of the rotary support device of the prototype is the difficulty in implementing the precision characteristics of the drive using two pairs of two-speed gears (a pair of gears with a toothed belt between them and a worm pair), which requires the use of a rather complex and original optical-mechanical and electronic system that corrects the incursion of mechanical backlash of gears, as well as the lack of the possibility of joint coaxial work with the radar and the placement of several heat-video surveillance tools on one oystve.
Задачей заявленного изобретения является создание опорно-поворотного устройства с более точным и быстрым угловым позиционированием в азимутальном и угломестном направлениях оптико-электронных устройств наблюдения (видеокамера, тепловизор и т.п.), установленных на опорно-поворотном устройстве и входящих в состав видео-радарного комплекса или иного многокомпонентного устройства, за счет того, что элементы азимутальной компоненты опорно-поворотного устройства неподвижно закреплены на основном несущем элементе (например, выполненном в виде вертикальной несущей трубы), что позволяет обеспечить электропитание всех электротехнических элементов азимутальной компоненты и управление ее работой без применения многоконтактного вращающегося токосъемника, что обеспечивает, в свою очередь, существенное повышение надежностных характеристик опорно-поворотного устройства путем уменьшения общего количества электрических силовых цепей и цепей управления опорно-поворотноым устройством, соединяемых через токопередающий узел вращения и позволяет снизить собственный момент инерции азимутальной компоненты опорно-поворотного устройства и таким образом повысить его быстродействие (скоростные характеристики и максимальные характеристики ускорения); с более простыми и легкореализуемыми системами, корректирующими набег механических люфтов шестерен; с обеспечением возможности совместной соосной работы сThe objective of the claimed invention is to provide a rotary support device with more accurate and faster angular positioning in the azimuth and elevation directions of optoelectronic surveillance devices (video camera, thermal imager, etc.) installed on the rotary support device and included in the video radar complex or other multicomponent device, due to the fact that the elements of the azimuthal component of the support-rotary device are fixedly mounted on the main bearing element (for example, made in in the form of a vertical support pipe), which makes it possible to provide power to all electrical components of the azimuthal component and control its operation without the use of a multi-contact rotating current collector, which, in turn, provides a significant increase in the reliability characteristics of the slewing ring by reducing the total number of electric power and control circuits rotary support, connected through a current-transmitting rotation unit and allows to reduce the own moment in sertia of the azimuthal component of the slewing ring and thus increase its speed (speed characteristics and maximum acceleration characteristics); with simpler and easy-to-implement systems that correct the incursion of mechanical gear backlash; with the possibility of joint coaxial work with
РЛС и размещения нескольких тепло-видео средств наблюдения на одном опорно-поворотном устройстве.Radar and placement of several heat-video surveillance tools on one slewing ring.
Поставленная задача решена путем создания опорно-поворотного устройства, содержащего соединенные между собой азимутальную компоненту, элевационную компоненту и основной несущий элемент, на котором закреплены элементы азимутальной компоненты, выполненные с возможностью углового позиционирования по меньшей мере одного внешнего навесного устройства в заданном азимутальном направлении вокруг основного несущего элемента, и элементы элевационной компоненты, выполненные с возможностью углового позиционирования по меньшей мере одного внешнего навесного устройства в заданном угломестном направлении, отличающегося тем что элементы азимутальной компоненты неподвижно закреплены на основном несущем элементе, причем азимутальная компонента содержит азимутальный шаговый двигатель, соединенный зубчатым ремнем с основным несущим элементом и с датчиком угла положения опорно-поворотного устройства в горизонтальной плоскости, драйвер азимутального шагового двигателя, оптический датчик нулевого положения опорно-поворотного устройства в горизонтальной плоскости, функциональный контроллер управления азимутальной компонентой, блок питания опорно-поворотного устройства, Ethernet-коммутатор азимутальной компоненты и систему обогрева опорно-поворотного устройства, установленные на горизонтальной пластине, неподвижно закрепленной на основном несущем элементе, причем первый и второй электроразъемы электропитания, закрепленные на основном несущем элементе, соединены с входом электропитания системы обогрева и с входом электропитания блока питания, выход электропитания которого соединен с входом электропитания драйвера азимутального шагового двигателя и с входом электропитания функционального контроллера управления азимутальной компонентой, первый выход электропитания которого соединен с входом электропитания Ethernet-коммутатора азимутальной компоненты, второй выход электропитания которого соединен со входом электропитания датчика угла положения опорно-поворотного устройства в горизонтальной плоскости, выход электропитания драйвера азимутального шагового двигателя соединен с входом электропитания азимутального шагового двигателя, при этом первый выход данных функционального контроллера управления азимутальной компонентой соединен с входом данных драйвера азимутального шагового двигателя, второй выход данных функционального контроллера управления азимутальной компонентой соединен с входом данных оптического датчика нулевого положения опорно-поворотного устройства в горизонтальной плоскости, первый вход данных функционального контроллера управленияThe problem is solved by creating a rotary support device containing an interconnected azimuthal component, an elevation component and a main bearing element, on which the elements of the azimuthal component are fixed, which are capable of angular positioning of at least one external mounted device in a predetermined azimuthal direction around the main bearing element, and elements of the elevation component, made with the possibility of angular positioning of at least one external attachment in a predetermined elevation direction, characterized in that the elements of the azimuthal component are fixedly mounted on the main bearing element, the azimuthal component comprising an azimuthal stepper motor connected by a toothed belt to the main bearing element and to the angle sensor of the position of the slewing ring in the horizontal plane, driver azimuth stepper motor, optical sensor of zero position of the rotary support device in the horizontal plane, function azimuthal component control controller, slewing ring power supply unit, azimuthal component Ethernet switch and slewing ring heating system mounted on a horizontal plate fixedly mounted on the main load-bearing element, the first and second power connectors being mounted on the main load-bearing element are connected to the power supply input of the heating system and to the power supply input of the power supply, the power supply of which is connected to the power supply input the driver of the azimuthal stepper motor and with the power input of the functional controller for controlling the azimuthal component, the first power supply of which is connected to the power input of the Ethernet switch of the azimuthal component, the second power supply of which is connected to the power supply of the angle sensor of the reference rotary device in the horizontal plane, the power supply output azimuth stepper motor driver is connected to the power input of the azimuth stepper motor wherein the first data output of the azimuthal component control function controller is connected to the data input of the azimuthal stepper motor driver, the second data output of the azimuthal component control function controller is connected to the data input of the optical sensor of the zero position of the slewing device in the horizontal plane, the first data input of the functional control controller
азимутальной компонентой соединен с выходом данных системы обогрева, второй вход данных функционального контроллера управления азимутальной компонентой соединен с выходом данных оптического датчика нулевого положения опорно-поворотного устройства в горизонтальной плоскости, третий вход данных функционального контроллера управления азимутальной компонентой соединен с выходом данных датчика угла положения в горизонтальной плоскости, первый вход-выход данных функционального контроллера управления азимутальной компонентой соединен с первым входом-выходом данных Ethernet-коммутатора азимутальной компоненты, второй вход-выход данных Ethernet-коммутатора азимутальной компоненты соединен с первым электроразъемом данных, закрепленном на основном несущем элементе, третий вход-выход данных Ethernet-коммутатора азимутальной компоненты соединен со вторым электроразъемом данных, закрепленном на основном несущем элементе, причем функциональный контроллер управления азимутальной компонентой, выполнен с возможностью контроля технического состояния зубчатого ремня с использованием оптического датчика нулевого положения опорно-поворотного устройства в горизонтальной плоскости и датчика угла положения опорно-поворотного устройства в горизонтальной плоскости, выполненных с возможностью формирования технологических сигналов о необходимости осуществления регулировки натяжения зубчатого ремня.the azimuthal component is connected to the data output of the heating system, the second data input of the functional controller for controlling the azimuthal component is connected to the data output of the optical sensor of the zero position of the slewing ring device, the third data input of the functional controller for controlling the azimuthal component is connected to the data output of the angle sensor in horizontal plane, the first data input-output of the functional controller for controlling the azimuthal component of the connection connected with the first input-output data of the Ethernet switch of the azimuthal component, the second input-output of data of the Ethernet switch of the azimuthal component is connected to the first data connector, mounted on the main carrier element, the third input-output of the data of the Ethernet switch of the azimuthal component is connected to the second data connector mounted on the main bearing element, and the functional controller for controlling the azimuthal component is configured to control the technical condition of the toothed belt using iem optical sensor zero position of positioner in the horizontal plane and the angle position sensor slewing device in the horizontal plane, arranged to process signals forming the necessity of adjusting the tension of the toothed belt.
В предпочтительном варианте осуществления опорно-поворотного устройства основной несущий элемент выполнен в виде вертикальной несущей трубы.In a preferred embodiment, the rotary support device, the main carrier element is made in the form of a vertical carrier pipe.
В предпочтительном варианте осуществления опорно-поворотного устройства внешнее навесное устройство выбрано из набора устройств, содержащего оптико-электронные устройства наблюдения, радио-локационные устройства наблюдения и тепловизионные устройства наблюдения.In a preferred embodiment of the pivot device, the external attachment is selected from a set of devices comprising optoelectronic surveillance devices, radar surveillance devices, and thermal imaging surveillance devices.
В предпочтительном варианте осуществления опорно-поворотного устройства основной несущий элемент имеет сквозную полость с отверстиями, выполненную с возможностью размещения кабелей электропитания, управления и телекоммуникации для опорно-поворотного устройства и для внешнего навесного устройства, устанавливаемого на опорно-поворотное устройство или на основной несущий элемент над опорно-поворотным устройством.In a preferred embodiment of the rotary support device, the main bearing element has a through hole with openings configured to accommodate power, control and telecommunication cables for the rotary support device and for an external attachment mounted on the rotary support device or on the main bearing element above rotary support device.
В предпочтительном варианте осуществления опорно-поворотного устройства основной несущий элемент имеет верхний и нижний опорные фланцы, выполненные с возможностью механического крепления опорно-поворотного устройства и внешнего навесного устройства на месте эксплуатации, причем опорные фланцы содержатIn a preferred embodiment of the rotary support device, the main bearing element has upper and lower support flanges made with the possibility of mechanical fastening of the rotary support device and an external attachment at the place of operation, the support flanges comprising
электроразъемы, выполненные с возможностью подключения кабелей электропитания, управления и телекоммуникации к опорно-поворотному устройству и к внешнему навесному устройству.electrical connectors configured to connect power, control, and telecommunication cables to a slewing ring and to an external attachment.
В предпочтительном варианте осуществления опорно-поворотного устройства каждый опорный фланец, выполнен с возможностью механического крепления опорно-поворотного устройства по меньшей мере в двух положениях, перевернутых на угол 180 градусов относительно друг друга.In a preferred embodiment of the pivot device, each pivot flange is configured to mechanically fasten the pivot device in at least two positions, inverted 180 degrees from each other.
В предпочтительном варианте осуществления опорно-поворотного устройства система обогрева содержит блок управления системой обогрева, элементы обогрева и электровентилятор, причем вход электропитания блока управления соединен с электроразъемом, закрепленном на основном несущем элементе, выход электропитания блока управления соединен со входами электропитания элементов обогрева, а выход данных блока управления соединен с первым входом данных функционального контроллера управления, а вход электропитания электровентилятора соединен с выходом электропитания функционального контроллера.In a preferred embodiment of the rotary support device, the heating system comprises a heating system control unit, heating elements and an electric fan, wherein the power supply of the control unit is connected to an electrical connector fixed to the main supporting element, the power supply of the control unit is connected to the power inputs of the heating elements, and the data output the control unit is connected to the first data input of the functional control controller, and the power input of the electric fan is connected n with power output of the functional controller.
В предпочтительном варианте осуществления опорно-поворотного устройства элевационная компонента содержит две соединенные между собой полуоси элевационной компоненты опорно-поворотного устройства с прикрепленными к ним вращающимися кронштейнами, элевационный шаговый двигатель, соединенный зубчатым ремнем с полуосью элевационной компоненты опорно-поворотного устройства, и с датчиком положения элевационного вала опорно-поворотного устройства в вертикальной плоскости, драйвер элевационного шагового двигателя, оптический датчик нулевого положения вращающихся кронштейнов опорно-поворотного устройства в вертикальной плоскости, функциональный контроллер управления элевационной компонентой, Ethernet-коммутатор элевационной компоненты, причем первый выход электропитания функционального контроллера управления элевационной компонентой соединен с входом электропитания датчика положения элевационного вала, а второй выход электропитания функционального контроллера управления элевационной компонентой соединен с входом электропитания Ethernet-коммутатора элевационной компоненты и с двумя электроразъемами электропитания, закрепленными на двух полуосях элевационной компоненты опорно-поворотного устройства, первый выход данных функционального контроллера управления элевационной компонентой соединен с входом данных драйвера элевационного шагового двигателя, второй выход данных функционального контроллера управления элевационной компонентой соединен с входом данных оптического датчика нулевого положенияIn a preferred embodiment of the rotary support device, the elevator component comprises two interconnected axle elevator components of the rotary support device with rotating brackets attached thereto, a stepper elevator motor connected by a toothed belt to the axle shaft of the elevator component of the rotary support device, and with the elevator position sensor shaft of the slewing ring in the vertical plane, the driver of the elevation stepper motor, the optical sensor well the left position of the rotating arms of the slewing ring in the vertical plane, the functional elevator component control controller, the elevator Ethernet switch, the first power output of the elevator component control functional controller is connected to the power input of the elevator shaft position sensor, and the second power output of the elevator shaft functional controller the component is connected to the power input of the elevator Ethernet switch components and with two electrical power connectors mounted on two half axes of the elevator component of the rotary support device, the first data output of the elevator component control functional controller is connected to the data input of the elevator stepper motor driver, the second data output of the elevator component control functional controller is connected to the data input of the zero optical sensor provisions
вращающихся кронштейнов, выход данных которого соединен с первым входом данных функционального контроллера управления элевационной компонентой, второй вход данных которого соединен с выходом данных датчика положения элевационного вала, первый и второй входы-выходы данных Ethernet-коммутатора элевационной компоненты соединены с первым и вторым электроразъемами данных, закрепленными на двух полуосях элевационной компоненты опорно-поворотного устройства, причем функциональный контроллер управления элевационной компонентой, выполнен с возможностью контроля технического состояния зубчатого ремня с использованием оптического датчика нулевого положения вращающихся кронштейнов опорно-поворотного устройства в вертикальной плоскости и датчика положения элевационного вала опорно-поворотного устройства в вертикальной плоскости, выполненных с возможностью формирования технологических сигналов о необходимости осуществления регулировки натяжения зубчатого ремня.rotating brackets, the data output of which is connected to the first data input of the functional elevator component control controller, the second data input of which is connected to the data output of the elevator shaft position sensor, the first and second data inputs and outputs of the Ethernet switch of the elevator component are connected to the first and second data electrical connectors, fixed on two axles of the elevation component of the slewing ring device, and the functional controller for controlling the elevation component is made with POSSIBILITY technical inspection of the toothed belt using an optical sensor zero position of positioner rotating arms in a vertical plane and position sensor Elevating shaft-supporting rotator in a vertical plane, adapted to process signals forming the necessity of adjusting the tension of the toothed belt.
В предпочтительном варианте осуществления опорно-поворотного устройства электротехнические элементы азимутальной компоненты и элевационной компоненты соединены через токопередающий узел вращения, причем электротехнические элементы азимутальной компоненты соединены с неподвижными контактами токопередающего узла вращения, а электротехнические элементы элевационной компоненты соединены с круговыми контактами токопередающего узла вращения, при этом выход электропитания блока питания соединен с входом электропитания функционального контроллера управления элевационной компонентой и с входом электропитания драйвера элевационного шагового двигателя, второй вход-выход данных функционального контроллера управления азимутальной компонентой соединен с входом-выходом данных функционального контроллера управления элевационной компонентой, третий выход данных функционального контроллера управления азимутальной компонентой соединен с входом данных функционального контроллера управления элевационной компонентой, четвертый вход-выход данных Ethernet-коммутатора азимутальной компоненты соединен с третьим входом-выходом данных Ethernet-коммутатора элевационной компоненты. Опорно-поворотное устройство по п. 7 или п. 9 отличающееся тем, что электротехнические элементы азимутальной компоненты и элевационной компоненты соединены через токопередающий узел вращения, причем электротехнические элементы азимутальной компоненты соединены с неподвижными контактами токопередающего узла вращения, а электротехнические элементы элевационной компоненты соединены с круговыми контактами токопередающего узла вращения, при этом выход электропитания блока питания соединен с входом электропитания функционального контроллера управления элевационнойIn a preferred embodiment of the rotary support device, the electrical components of the azimuthal component and the elevation component are connected through a current-transmitting rotation unit, the electrical components of the azimuthal component are connected to the fixed contacts of the current-transmitting rotation unit, and the electrical elements of the elevation component are connected to the circular contacts of the current-transmitting rotation unit, while the output the power supply of the power supply is connected to the power input the elevator component control controller and with the power input of the elevator stepper motor driver, the second data input-output of the azimuthal component control functional controller is connected to the data input-output of the elevator component control functional controller, the third data output of the azimuth component control functional controller is connected to the data of the functional controller Elevator component control, fourth data input-output of Ethernet switch a the zymutal component is connected to the third data input-output of the Ethernet switch of the elevation component. The rotary support device according to
компонентой и с входом электропитания драйвера элевационного шагового двигателя, второй вход-выход данных функционального контроллера управления азимутальной компонентой соединен с входом-выходом данных функционального контроллера управления элевационной компонентой, третий выход данных функционального контроллера управления азимутальной компонентой соединен с входом данных функционального контроллера управления элевационной компонентой, четвертый вход-выход данных Ethernet-коммутатора азимутальной компоненты соединен с третьим входом-выходом данных Ethernet-коммутатора элевационной компоненты.the component and with the power supply input of the elevator stepper motor driver, the second data input-output of the azimuth component control functional controller is connected to the data input-output of the elevation component control functional controller, the third data of the azimuth component control functional controller is connected to the data input of the elevator component control functional controller, the fourth input-output data of the Ethernet switch of the azimuthal component is connected to the third input-output data Ethernet switch elevator components.
Для лучшего понимания заявленного изобретения далее приводится его подробное описание с соответствующими графическими материалами.For a better understanding of the claimed invention the following is a detailed description with the corresponding graphic materials.
Фиг. 1. Структурно-функциональная схема ОПУ согласно изобретению.FIG. 1. The structural and functional diagram of the OPA according to the invention.
Фиг. 2. Вид ОПУ в сборе согласно изобретению.FIG. 2. The type of OPU assembly according to the invention.
Фиг. 3. Основной вид ОПУ со снятыми полукожухами согласно изобретению.FIG. 3. The main form of the OPU with removed half-shells according to the invention.
Фиг. 4. Основной вид ОПУ в соответствии с Фиг. 3а (повернуто на 45° вправо) согласно изобретению.FIG. 4. The main view of the SDA in accordance with FIG. 3a (rotated 45 ° to the right) according to the invention.
Фиг. 5. Основной вид ОПУ в соответствии с Фиг. 3а (повернуто на 225° вправо) согласно изобретению.FIG. 5. The main view of the RAM in accordance with FIG. 3a (rotated 225 ° to the right) according to the invention.
Фиг. 6. Основной вид ОПУ в соответствии с Фиг. 3b в сечении С-С согласно изобретению.FIG. 6. The main view of the RAM in accordance with FIG. 3b in section CC according to the invention.
Фиг. 7. Основной вид ОПУ в соответствии с Фиг. 3b в сечении D-D (масштаб 1:3) согласно изобретению.FIG. 7. The main view of the SDA in accordance with FIG. 3b in section D-D (scale 1: 3) according to the invention.
Фиг. 8. Полукожух ОПУ (вид со стороны элевационного вала) согласно изобретению.FIG. 8. Half shell OPU (view from the elevator shaft) according to the invention.
Фиг. 9. Конструкция натяжного устройства азимутальной компоненты ОПУ с элементами вращения и фиксации согласно изобретению.FIG. 9. The design of the tensioning device of the azimuthal component of the OPU with elements of rotation and fixation according to the invention.
Табл. 1. Основные тактико-технические характеристики ОПУ согласно изобретению.Tab. 1. The main tactical and technical characteristics of the control system according to the invention.
Элементы:Items:
1 - неподвижный верхний опорный фланец ОПУ с элементами ввода-вывода и передачи электрических сигналов;1 - fixed upper support flange of the control panel with elements of input-output and transmission of electrical signals;
2 - контргайка фиксации неподвижного фланца несущей трубы;2 - locknut fixing the fixed flange of the carrier pipe;
3 - шайба для фиксации контргайки неподвижного фланца;3 - washer for fixing the locknut of the fixed flange;
4 - контргайка фиксации гайки-втулки опорного подшипника;4 - a lock nut of fixing of a nut-sleeve of a thrust bearing;
5 - гайка-втулка опорного конического подшипника;5 - nut-sleeve of the thrust conical bearing;
6 - манжета резиновая армированная конического опорного подшипника пластин-оснований корпуса ОПП;6 - rubber reinforced cuff of a tapered thrust bearing of the base plates of the housing of the OPP;
7 - конический опорный подшипник пластин-оснований корпуса ОПУ;7 - tapered thrust bearing of the base plates of the control gear housing;
8 - пластина-основание корпуса ОПУ верхняя;8 - the base plate of the housing of the OPU upper;
9 - основная шестерня ременного привода азимутальной компоненты ОПУ;9 - the main gear of the belt drive of the azimuthal component of the control gear;
10 - пластина, неподвижно закрепленная на несущей трубе для размещения на ней элементов привода азимутальной компоненты ОПУ и системы обогрева;10 - a plate fixedly mounted on a carrier pipe for placement of drive elements of the azimuthal component of the control and heating system on it;
11 - опорная стойка корпуса ОПУ плоская для крепления к ней винтами защитных полукожухов корпуса;11 - the support rack of the housing of the OPU flat for fastening to it with screws of the protective half-shell of the housing;
12 - опорно-несущая стойка корпуса ОПУ круглая;12 - support-bearing rack of the housing of the OPU round;
13 - токопередающий узел вращения («Slip Ring» - скользящие по кругу электроконтакты) элевационной компоненты ОПУ;13 - current-transmitting rotation unit (“Slip Ring” - electrical contacts sliding in a circle) of the elevation component of the control gear;
14 - основная шестерня ременного привода элевационной компоненты ОПУ с вырезом для кронштейна коленвала;14 - the main gear of the belt drive elevator components of the control gear with a cutout for the crankshaft bracket;
15 - пластина для размещения оптического датчика (оптопары) элевационной компоненты ОПУ;15 - a plate for placing an optical sensor (optocoupler) of the elevation component of the OPU;
16 - шайба запорная для обоймы подшипников полуосей коленвала;16 - locking washer for a cage of bearings of the axle shaft of the crankshaft;
17 - роликовый опорный подшипник полуоси коленвала элевационной компоненты ОПУ;17 - roller thrust bearing of the axle shaft of the crankshaft of the elevator component of the control gear;
18 - полая полуось элевационной компоненты ОПУ с угловым кронштейном коленвала и резьбой на противоположном конце вала;18 - hollow axis of the elevation component of the control gear with an angular crankshaft bracket and thread on the opposite end of the shaft;
19 - азимутальный шаговый двигатель (АШД);19 - azimuthal stepper motor (ASD);
20 - несущая труба с резьбовыми соединениями на обоих ее концах;20 - supporting pipe with threaded joints at both ends;
21 - неподвижный нижний опорный фланец ОПУ с элементами ввода-вывода и передачи электрических сигналов;21 - fixed lower support flange of the control panel with elements of input-output and transmission of electrical signals;
22 - пластина-основание корпуса ОПУ нижняя;22 - the bottom plate of the housing of the OPU lower;
23 - съемная перемычка коленвала;23 - removable jumper crankshaft;
24 - зубчатый ремень привода элевационной компоненты ОПУ;24 - a gear belt of the drive of the elevation components of the OPU;
25 - зубчатый ремень привода азимутальной компоненты ОПУ;25 - a gear belt drive azimuthal components of the OPU;
26 - корпус натяжного устройства зубчатого ремня привода;26 - the housing of the tensioning device of the timing belt;
27 - радиальный подшипник узла натяжного устройства;27 - radial bearing of the node tensioning device;
28 - вал шестерни натяжного устройства;28 - a shaft of a gear wheel of the tension device;
29 - шестерня натяжного устройства;29 - a gear of a tension device;
30 - ось-опора вращения натяжного устройства с элементом фиксации;30 - axis-support of rotation of the tensioning device with a locking element;
31 - ось фиксации угла положения натяжного устройства относительно оси его вращения с контрящей гайкой;31 - the axis of fixation of the angle of the position of the tensioner relative to the axis of rotation with a lock nut;
32 - кронштейн для размещения элементов привода элевационной компоненты;32 - bracket for placing the drive elements of the elevation components;
33 - шестерня вала шагового двигателя;33 - gear shaft of a stepper motor;
34 - кронштейн для установки датчика угла положения ОПУ в горизонтальной плоскости;34 - bracket for installing the sensor of the angle of the position of the OPU in the horizontal plane;
35 - манжета резиновая армированная полуоси коленвала элевационной компоненты ОПУ;35 - rubber reinforced cuff of the axle shaft of the crankshaft of the elevator components of the OPU;
36 - защитный полукожух корпуса ОПУ;36 - a protective half-shell housing OPU;
37 - обойма резиновой манжеты полуоси коленвала;37 - a holder of a rubber cuff of a semiaxis of a crankshaft;
38 - крышка обоймы резиновой манжеты полуоси коленвала;38 - a cover of a clip of a rubber cuff of the axle shaft of the crankshaft;
39 - датчик угла положения ОПУ в горизонтальной плоскости (ДПГ);39 - sensor angle of the position of the OPU in the horizontal plane (DPG);
40 - элевационный шаговый двигатель (ШДЭ);40 - elevation stepper motor (SHDE);
41 - драйвер элевационного шагового двигателя;41 - driver elevation stepper motor;
42 - датчик положения элевационного вала ОПУ в вертикальной плоскости (ДПВ);42 - position sensor elevator shaft OPU in the vertical plane (DPV);
43 - вращающийся кронштейн элевационной компоненты «левый» с резьбовой втулкой и коммутационными элементами подключения навесных устройств;43 - rotating bracket elevator components "left" with a threaded sleeve and switching elements for connecting attachments;
44 - вращающийся кронштейн элевационной компоненты «правый» с резьбовой втулкой и коммутационными элементами подключения навесных устройств;44 - rotating bracket elevator components "right" with a threaded sleeve and switching elements for connecting attachments;
45 - функциональный контроллер управления азимутальной компонентой ОПУ;45 - functional controller control the azimuthal component of the control;
46 - электровентилятор;46 - electric fan;
47 - элементы обогрева (резисторы) внутренней полости ОПУ;47 - heating elements (resistors) of the internal cavity of the OPU;
48 - блок питания ОПУ;48 - power supply OPU;
49 - функциональный контроллер управления элевационной компонентой ОПУ;49 - functional controller to control the elevation component of the OPU;
50 - оптический датчик нулевого положения ОПУ в горизонтальной плоскости;50 - optical sensor zero position of the OPU in the horizontal plane;
51 - оптический датчик нулевого положения (горизонта) вращающихся кронштейнов ОПУ в вертикальной плоскости;51 - optical sensor of the zero position (horizon) of the rotating arms of the control gear in the vertical plane;
52 - заглушка верхнего опорного фланца;52 - a cap of the upper supporting flange;
53 - отверстия в несущей трубе для ввода-вывода в устройство электрожгутов;53 - holes in the carrier pipe for input-output in the device electrical harnesses;
54 - Ethernet-коммутатор азимутальной компоненты;54 - Ethernet switch azimuth components;
55 - Ethernet-коммутатор элевационной компоненты;55 - Ethernet switch elevator components;
56 - винты крепления защитных полукожухов корпуса к опорным стойкам и пластинам-основаниям корпуса;56 - screws securing the protective half-shells of the housing to the support racks and base plates of the housing;
57 - блок управления системой обогрева;57 - control unit for the heating system;
58 - 76 - входы и выходы электротехнических и электронных элементов;58 - 76 - inputs and outputs of electrical and electronic elements;
77 - драйвер азимутального шагового двигателя;77 - driver azimuth stepper motor;
78-81 - - входы и выходы электротехнических и электронных элементов;78-81 - - inputs and outputs of electrical and electronic elements;
X1-Х6 - электроразъемы.X1-X6 - electrical connectors.
Рассмотрим более подробно вариант выполнения заявленного опорно-поворотного устройства (ОПУ) с основным несущим элементом, выполненным в виде вертикальной несущей трубы 20 (Фиг. 1-9).Consider in more detail an embodiment of the inventive slewing-rotary device (OPU) with a main supporting element made in the form of a vertical supporting pipe 20 (Fig. 1-9).
Функционально и конструктивно заявленное ОПУ разбито на два крупных узла, а именно, на азимутальную (неподвижную) и элевационную (подвижную) компоненты (Фиг. 1). Это обусловлено тем, что в ряде случаев соответствующая компонента может иметь самостоятельное (независимое) применение, что еще больше расширяет функциональные возможности заявленного устройства. Например, азимутальная компонента может использоваться в РЛС кругового обзора, а элевационная компонента в глиссадной РЛС. В первом случае применение электроконтактного токопередающего узла вращения 13 «Slip Ring» (Фиг. 1) не предусматривается. В полном комплекте ОПУ может использоваться также в качестве полного привода наземного радиолокационного высотомера.Functionally and constructively declared OPU is divided into two large nodes, namely, the azimuthal (fixed) and elevation (mobile) components (Fig. 1). This is due to the fact that in some cases the corresponding component can have independent (independent) application, which further expands the functionality of the claimed device. For example, the azimuthal component can be used in a radar all-around view, and the elevation component in the glide path radar. In the first case, the use of electrical contact transmitting
В данном варианте выполнения заявленного устройства круговое движение ОПУ и вращение вала его элевационной компоненты осуществляется за счет применения одноступенчатых безлюфтовых зубчатых ременных передач, реализованных по одинаковой кинематической схеме: зубчатые шестерни 33 валов шаговых двигателей (Фиг. 7, 3а), основная шестерня 14 ременного привода элевационной компоненты ОПУ (Фиг. 6), основная шестерня 9 ременного привода азимутальной компоненты ОПУ (Фиг. 7) и шестерни 29 натяжного устройства (Фиг. 4, 9), между которыми натянуты, соответственно, зубчатый ремень 25 привода азимутальной компоненты ОПУ (Фиг. 7) и зубчатый ремень 24 привода элевационной компоненты ОПУ (Фиг. 4). При этом натяжное устройство представляет собой механизм, который обеспечивает не только возможность регулировки натяжения и фиксацию натянутого состояния зубчатых ремней 24, 25, но и механическую передачу значения угла поворота шестерней 29 натяжного устройства на валы датчиков «угол-код» (абсолютных многоразрядных многооборотных энкодеров) - датчика 39 угла положения ОПУ в горизонтальной плоскости и датчика 42 положения элевационного вала ОПУ в вертикальной плоскости (Фиг. 5, 9). Непосредственно натяжение зубчатых ремней 24, 25 осуществляется за счет наличия возможности вращения кронштейна 34 для установки датчика 39 угла положения ОПУ в горизонтальной плоскости (Фиг. 9) вокруг оси опоры 30 (Фиг. 9) в определенных пределах и последующей фиксации натянутого положения каждого ремня при помощи оси 31 фиксации (Фиг. 9) своей контрящей гайкой. Исключение перемещения оси вала 28 шестерни натяжного устройства азимутальной компоненты ОПУ и,In this embodiment of the claimed device, the circular movement of the control gear and the rotation of the shaft of its elevating components is carried out through the use of single-stage gearless gear belt drives implemented according to the same kinematic scheme: gear gears 33 of the stepper motor shafts (Figs. 7, 3a), the main gear of the
соответственно, шестерни 29 (Фиг. 9) в продольном и поперечном направлениях осуществляется за счет использования пары радиальных подшипников 27, размещенных в корпусе кронштейна 34 натяжного устройства (Фиг. 9). При этом используют следующие коэффициенты передачи (редукции) между шестернями данного привода: вал двигателя / вал шестерни натяжного устройства - 1/1, а вал двигателя / вал основной шестерни -1/4. Такая передача не требует подсчета количества шагов двигателя и накопленных значений люфтов для корректировки данных о фактическом положении угловых позиций рабочих валов, поскольку она является безлюфтовой. При этом применение многоразрядного многооборотного энкодера в качестве датчиков 39, 42 дает по сути возможность точного считывания конкретных позиций вала шагового двигателя, в том числе и позиций микрошагов при использовании режима дробления основных шагов. В такой реализации общее количество позицией (по точности отработки выходного вала шагового двигателя и точности измерения его положения) составит 3200 фиксированных положений (200*16, т.е. стандартные 200 основных шагов на один оборот вала (или 1,8°), умноженное на число возможных шагов их дробления - 16). С учетом коэффициента редукции вала двигателя к валу основной шестерни (1/4), число возможных отрабатываемых и контролируемых позиций на один полный оборот корпуса ОПУ составит значение 12800 (3200*4), или точность в угловых единицах: 360°/12800=0,028°.accordingly, the gears 29 (Fig. 9) in the longitudinal and transverse directions is carried out through the use of a pair of
Основным несущим конструктивным элементом ОПУ является специально проточенная для установки опорных роликовых подшипников 7 (Фиг. 3с) полая металлическая труба 20, которая заканчивается резьбовыми соединениями на каждой из ее сторон (Фиг. 1, 3с). В средней части трубы 20 просверлены отверстия 53 для обеспечения прокладки через них из внутренней полости трубы 20 к электротехническим компонентам ОПУ необходимых электропроводов и кабелей (Фиг. 3с).The main load-bearing structural element of the control gear is a
На трубе 20, в верхней ее части, неподвижно закреплена металлическая толстостенная пластина 10 для размещения на ней элементов привода азимутальной компоненты ОПУ и системы обогрева ОПУ (Фиг. 3с, 7). На трубу 20 в верхней и нижней ее частях на специальные выступающие проточки установлены роликовые опорные подшипники 7 (Фиг. 3с), внешние кольца которых запрессованы, соответственно, в верхнюю и нижнюю пластины-основания 8 и 22 корпуса (Фиг. 3а, 3b). Сами опорные подшипники 7 зафиксированы на трубе 20 гайками-втулками 5 (Фиг. 3а) и законтрены контргайками 4 (Фиг. 3а). В специально подготовленные углубления пластин-оснований 8 и 22 запрессованы резиновые армированные манжеты 6, исключающие попадание воды, грязи и пыли внутрь корпуса ОПУ (Фиг. 3с). На концы трубы 20 с каждой из ее сторон навинчены неподвижныеOn the
опорные фланцы 1, 21 ОПУ, которые зафиксированы от проворачивания на трубе 20 специальными шайбами 3 и контргайками 2 (Фиг. 3с).supporting
Пластины-основания 8 и 22 корпуса (Фиг. 3b, 3а) скреплены между собой четырьмя круглыми опорно-несущими стойками 12, образующими с пластинами-основаниями 8 и 22 и несущей трубой 20 жесткий каркас (Фиг. 3а, 3b, 6). Для защиты всего внутреннего объема от атмосферных осадков и пыли в заявленном ОПУ предусмотрены защитные полукожухи 36 (2 шт. ) корпуса, которые закреплены винтами 56 на специально предусмотренных плоских опорных стойках 11, которые также соединяют пластины-основания 8 и 22 между собой (Фиг. 2, 3b, 5 и 6). В каждом полукожухе 36, в месте размещения полуосей 18 элевационной компоненты ОПУ предусмотрена установка резиновой армированной манжеты 35, обеспечивающей защиту внутреннего объема ОПУ от атмосферных осадков, пыли и грязи (Фиг. 8).The
Каждая манжета 35 (Фиг. 8 и Фиг. 2) в своем полу кожухе 36 установлена в соответствующей обойме 37 и зафиксирована крышкой 38 от выпадения наружу при работе устройства (Фиг. 2).Each cuff 35 (Fig. 8 and Fig. 2) in its
При отсутствии необходимости размещения на верхнем опорном фланце 1 (Фиг. 2) РЛС в заявленном устройстве предусмотрена заглушка 52 верхнего опорного фланца (Фиг. 2), исключающая (в таком варианте) попадание воды и грязи во внутреннюю полость трубы 20 (см. Фиг. 1).If there is no need to place a radar on the upper support flange 1 (Fig. 2) in the claimed device, a
Два элемента привода элевационной компоненты (элевационный шаговый двигатель 40 и корпус 26 натяжного устройства зубчатого ремня с размещенным на нем датчиком 42 положения элевационного вала ОПУ в вертикальной плоскости) размещены на кронштейне 32 (Фиг. 3а, 3b, 4, 5), прикрепленном к нижней пластине-основанию 22.Two drive elements of the elevation component (
На нижней пластине-основании 22 также расположены кронштейны 32 двух полых полуосей 18 с размещенными на них опорными подшипниками 17 полуосей 18 (Фиг. 3а, 3b, 4, 5, 6). Подшипники 17 полуосей 18 с внешней стороны кронштейнов 32 зафиксированы в кронштейнах 32 специальными запорными шайбами 16 (Фиг. 4, 5). На одной из полуосей 18 закреплена основная шестерня 14 ременного привода элевационной компоненты ОПУ, к которой прикреплен один из кронштейнов 32, образующих коленвал, к второй полуоси 18 аналогичный кронштейн 32 методом сварки прикреплен непосредственно. Между шестерней
33 вала элевационного шагового двигателя 40, шестерней 29 вала 28 натяжного устройства и шестернями вала полуоси 18 натянут зубчатый ремень 24 привода элевационной компоненты ОПУ (Фиг. 4). Привод элевационной компоненты ОПУ (элевационный шаговый двигатель 40, шестерни, с выбранным коэффициентом редукции, натяжное33 of the shaft of the
устройство с датчиком 42 положения элевационного вала ОПУ в вертикальной плоскости и зубчатый ремень 24) является полным аналогом привода азимутальной компоненты ОПУ. Таким образом, обеспечивается одинаковая точность задания и отработки углов азимутальной и элевационной компонент (т.е. 0,028°). Перемычка 23 между кронштейнами полуосей 18 вместе с самими полуосями 18 образуют коленвал, обеспечивающий синхронную работу полуосей 18 коленвала элевационной компоненты в условиях необходимости размещения в ОПУ электроконтактного узла вращения «Slip Ring» (Фиг. 6).a device with a
Вследствие того, что коленвал элевационной компоненты принципиально не может вращаться непрерывно вокруг своей оси (из-за существующих конструктивных механических упоров 20 и 23, ограничивающих его круговое движение (Фиг. 3а, 3с), он имеет определенную начальную («нулевую») позицию, от которой определяют максимально допустимые углы поворота (наклон вращающихся кронштейнов 43, 44 элевационной компоненты, на которых размещается навесное оборудование (Фиг. 2). «Нулевую» позицию задают условной плоскостью, совпадающей с плоскостью вращающихся кронштейнов 43, 44, предназначенных для размещения навесного оборудования, и идущей параллельно линии горизонта. Для фиксации и соответствующего отсчета при настройке заявленного устройства и контроля технического состояния ременной передачи в процессе эксплуатации ОПУ предусмотрен оптический датчик (оптопара) 51 «нулевого» положения (горизонта) вращающихся кронштейнов 43, 44 ОПУ в вертикальной плоскости (Фиг. 1, 6), оптический луч которой «перекрывается» очень узким механическим флажком, имеющим вид стрелки-риски. Оптический датчик 51 установлен на пластине 15 (Фиг. 3b), имеющей также механическую видимую «нулевую риску», которую используют для тестирования ОПУ и сброса показаний многооборотного энкодера в «нулевое» (изначальное) положение для задания «координаты горизонта».Due to the fact that the crankshaft of the elevation component cannot fundamentally rotate continuously around its axis (due to the existing structural
Для работы оптического датчика (оптопары) 51 формируют соответствующий сигнал на выходе 66 контроллера 49, поступающий на вход 68 светоизлучающего элемента датчика 51 (Фиг. 1). При этом на выходе 69 оптопары будет получен соответствующий сигнал («ноль» или «единица» - в соответствии с положением флажка), который поступает на вход 67 контроллера 49 (Фиг. 1).For the operation of the optical sensor (optocouplers) 51, a corresponding signal is generated at the output 66 of the
Аналогичный датчик (оптопара) 50 «нулевого» положения ОПУ в горизонтальной плоскости (по азимуту) предусмотрен и в азимутальной компоненте ОПУ. При этом, соответственно, на выходе 80 контроллера 45 будет сформирован сигнал для его передачи и использования на вход 60 датчика 50 и, на его выходе 81 будет сформирован сигнал наличия (или отсутствия) «нулевой позиции» флажка, поступающий на вход 62 контроллера 45A similar sensor (optocoupler) 50 of the "zero" position of the control panel in the horizontal plane (in azimuth) is provided in the azimuthal component of the control panel. In this case, accordingly, at the output 80 of the
(Фиг. 1). Данный 50 датчик служит для первоначальной настройки и тестирования ОПУ, а также для контроля технического состояния ременной передачи данной компоненты в процессе эксплуатации устройства (Фиг. 1, 4).(Fig. 1). This 50 sensor is used for initial tuning and testing of the control gear, as well as for monitoring the technical condition of the belt drive of this component during operation of the device (Fig. 1, 4).
На неподвижной пластине 10, закрепленной на несущей трубе 20 также установлены элементы 47 обогрева заявленного устройства в холодное время года (мощные остеклованные элементы обогрева (резисторы) 47, электровентилятор 46, датчик температуры и блок 57 управления системой обогрева), которые функционально являются независимыми, но позволяют формировать сигнал на контроллер 45 азимутальной компоненты, разрешающий (или запрещающий) эксплуатацию заявленного устройства в условиях запредельных температур (Фиг. 1, 4). Таким образом, данная пластина 10 практически выполняет также функцию теплового радиатора - интегратора, равномерно распределяющего тепло во внутреннем объеме ОПУ.On the fixed
Для управления работой элевационной и азимутальной компонент ОПУ используют соответствующие функциональные контроллеры 49 и 45 (Фиг. 1, 4, 5). Азимутальный шаговый двигатель 19, обеспечивающий движение ОПУ по горизонтали, и элевационный шаговый двигатель 40, осуществляющий вращение коленвала элевации (Фиг. 1), подключены к функциональным контроллерам 49, 45 через соответствующие драйверы 77, 41 (Фиг. 1).To control the operation of the elevation and azimuthal components of the SDS, the corresponding
Для управления заявленным устройством, а также ввода-вывода необходимой информации и ее трансляции на другие внешние устройства используют ETHERNET -КАНАЛ (подключаемый через разъемы Х2 и Х6 на Фиг. 1, 2). Для распределения, селекции и преобразования потоков информации внутри устройства используют Ethernet-коммутаторы 54, 55 азимутальной и элевационных компонент (Фиг. 1, 5).To control the claimed device, as well as input / output the necessary information and its transmission to other external devices, use the ETHERNET CHANNEL (connected via connectors X2 and X6 in Fig. 1, 2). For the distribution, selection and conversion of information flows within the device, Ethernet switches 54, 55 of the azimuthal and elevation components are used (Fig. 1, 5).
Сетевое напряжение ~220 В, частотой 50 Гц и его применение внутри заявленного устройства, а также трансляция на другие внешние устройства осуществляют через электроразъемы X1 и Х5, размещенные в нижнем и в верхнем опорных фланцах 1, 21, закрепленных на несущей трубе 20 (Фиг. 1, 2). Вторичное питание (=36 В) формируют с помощью сильноточного источника вторичного питания (ВИП), обеспечивающего выработку необходимого напряжения и тока, достаточных для формирования драйверами 77, 41 азимутального и элевационного шаговых двигателей 19, 40 сигналов управления соответствующими шаговыми двигателями 19, 40 (Фиг. 1). Вторичное слаботочное постоянное напряжение =12 В, и нестандартное постоянное напряжение, необходимое для питания датчиков 39, 42 (+U пит.) формируют с помощью линейных стабилизаторов самих функциональных контроллеров 49, 45 (поз. +12 В и +U пит. на Фиг. 1).Mains voltage ~ 220 V,
Ethernet-канал для навесного оборудования ОПУ и система его питания от цепи +12 В реализованы посредством вывода наружу через полые полуоси 18 элевационного коленвала кабелей, заканчивающихся разъемами Х3 и Х4 (Фиг. 1, 2).The Ethernet channel for the attachment of the OPU and the power supply system from the +12 V circuit are realized by outputting through the
Заявленное устройство работает следующим образом.The claimed device operates as follows.
В исходном состоянии после подачи на устройство питающего сетевого напряжения -220 В, частотой 50 Гц на разъем X1 нижнего опорного фланца 21 ОПУ, на выходе блока питания 48 формируют напряжение +36 В, которое поступает в драйвер 77 азимутального шагового двигателя 19, на функциональный контроллер 45 азимутальной компоненты и на неподвижный контакт («щетку») кругового токопередающего узла вращения 13 «Slip Ring» (Фиг. 1). При этом на одноименном круговом контакте токопередающего узла вращения 13 появляется напряжение +36 В, которое поступает на драйвер 41 элевационной компоненты и на функциональный контроллер 49 элевационной компоненты (Фиг. 1). Одновременно с этим на выходах «+12 В» контроллеров 45, 49 азимутальной и элевационной компонент появляется напряжение +12 В, которое поступает на внешние разъемы Х3 и X4 ОПУ, на Ethernet-коммутаторы 54, 55 и на электровентилятор 46 (Фиг. 1). При этом у электровентилятора 46 начнет вращаться крыльчатка и, таким образом, вырабатывается воздушный поток, направленный на элементы 47 обогрева (Фиг. 1, 4).In the initial state, after supplying the device with a supply voltage of 220 V, with a frequency of 50 Hz, to the connector X1 of the
Одновременно сетевое напряжение ~220 В, частотой 50 Гц, появляется и на разъеме X5 верхнего опорного фланца 1 ОПУ, которое может быть использовано для питания какого-либо внешнего устройства (например, установленного на верхнем опорном фланце 1), а также на вход блока 57 управления системой обогрева (Фиг. 1).At the same time, the mains voltage of ~ 220 V, with a frequency of 50 Hz, also appears on connector X5 of the
Если датчик температуры системы обогрева, установленный на неподвижной пластине 10 несущей трубы 20 (Фиг. 3с, 7) покажет недостаток тепла во внутреннем объеме ОПУ, тогда сетевое напряжение будет подано блоком 57 управления системой обогрева на элементы обогрева (резисторы) 47 внутренней полости ОПУ (Фиг. 1). Одновременно на выходе 76 блока 57 управления системой обогрева будет сформирован блокирующий работу ОПУ сигнал, который поступит на вход 75 функционального контроллера 45 азимутальной компоненты (Фиг. 1). При этом на входе 78 контроллера 45 также сформируется сигнал запрета работы элевационной компоненты ОПУ, который поступит на вход 72 кругового токопередающего узла вращения 13 («Slip Ring») и затем, через его выходной контакт 71 на вход 79 функционального контроллера 49 управления элевационной компонентой ОПУ (Фиг. 1), в результате чего будет осуществлена блокировка работы элевационной компоненты. Ввод ОПУ в работу может быть осуществлен только при достижении в егоIf the temperature sensor of the heating system mounted on the fixed
внутреннем объеме допустимой для нормального функционирования температуры и снятия блокирующего сигнала на выходе 76 блока 57 управления системой обогрева (Фиг. 1).the internal volume of temperature permissible for normal functioning and removal of the blocking signal at the output 76 of the heating system control unit 57 (Fig. 1).
Для нормального функционирования ОПУ требуется задание ряда рабочих системных констант, ограничивающих возможность дальнейшего вращения вала элевационной компоненты при достижении предельно возможных (крайних) позиций, а также осуществления своевременного снижения скорости (до минимального значения) при «подходе» к данным позициям. Такую процедуру осуществляют следующим образом. Перед включением ОПУ снимают защитные полукожухи 36 (Фиг. 2). Вращая вручную коленвал элевационной компоненты подводят стрелку-риску оптического датчика 51 элевационной компоненты к нулевой риске пластины 15, на которой установлен оптический датчик 51 (Фиг. 3b, 6). Затем закрепляют вал в этом положении и включают ОПУ, после чего в тестовом режиме осуществляют «обнуление» датчика 42 положения элевационного вала ОПУ в вертикальной плоскости (Фиг. 1). При этом в долговременную память функционального контроллера 49 управления элевационной компонентой будет введена первая константа: «горизонт-ноль». Затем, задавая в ручном (пошаговом) режиме соответствующие положения коленвала элевационной компоненты в требуемые (необходимые) позиции ограничения скорости и останова в верхней и нижней позициях вала записывают другие четыре константы.For the normal functioning of the control system, it is necessary to set a number of working system constants that limit the possibility of further rotation of the elevator component shaft when reaching the maximum possible (extreme) positions, as well as timely speed reduction (to the minimum value) when approaching these positions. This procedure is as follows. Before turning on the OPU, the
Аналогичным образом формируют константу «нулевого положения» ОПУ по азимуту, при этом используют элементы 39, 50 азимутальной компоненты заявленного устройства (Фиг. 1, 3а) и соответствующие «входы-выходы» контроллера 45 и оптопары 50 (выход 80 контроллера 45 - вход 60 оптопары 50 - выход 81 оптопары 50 и вход 62 азимутального контроллера 45). При этом следует особо отметить, что позиции «нулевых положений» азимутальной и элевационной компонент ОПУ также используют в заявленном устройстве для постоянного контроля состояния ременных передач с точки зрения исключения появления ситуаций провисаний ремней 24, 25 и образовании в них люфтов. При формировании сигналов «нулевых положений» оптическими датчиками 50, 51 (Фиг. 1) в процессе штатной работы ОПУ постоянно производят контроль показаний датчиков 39, 42 в данных позициях (Фиг. 1) и, в случае отклонения показаний при движении валов от заданных значений констант, формируют сигналы о необходимости проведения соответствующих регулировок натяжения ремней 24, 25 приводов (Фиг. 4, 7).In a similar way, the “zero position” constant of the control panel is generated in azimuth, using the
Программное обеспечение (ПО) описанного ОПУ разработано не только для формального логического управления приводами, но и с учетом оптимизации отработки задаваемых внешним устройством по сети ETHERNET позиций, в том числе по движениюThe software (software) of the described OPU was developed not only for the formal logical control of the drives, but also taking into account the optimization of testing the positions set by an external device via the ETHERNET network, including movement
нагрузок (внешних навесных устройств) с максимальной скоростью и с максимальным ускорением. Это обеспечивается достаточно сложным алгоритмом ПО, позволяющим автоматически рассчитывать и задавать графики разгона, движения, торможения и остановки. При этом на выходах «ДШДЭ» и «ДШДА» соответствующих функциональных контроллеров 49, 45 формируют в постоянной динамике необходимые сигналы управления, поступающие на драйверы 77, 41 азимутального шагового двигателя 19 и элевационного шагового двигателя 40, по которым осуществляют сначала «грубую», а затем и «точную» отработку положений валов двигателей 19, 40, вплоть до их остановки (Фиг. 1).loads (external attachments) with maximum speed and maximum acceleration. This is ensured by a rather sophisticated software algorithm that automatically calculates and sets acceleration, motion, braking and stopping schedules. At the same time, at the outputs "DShDE" and "DShDA" of the corresponding
Для обеспечения обмена технологическими и регулировочными данными в заявленном устройстве предусмотрен двухсторонний технологический канал обмена информацией, реализуемый «входами-выходами» соответствующих устройств: 59 контроллера 45, 70 токопередающего узла вращения 13 «Slip Ring», 69 кругового контакта токопередающего узла вращения 13 «Slip Ring» и 77 функционального контроллера 49 управления элевационной компонентой ОПУ (Фиг. 1).To ensure the exchange of technological and regulatory data, the claimed device provides a two-way technological information exchange channel implemented by the “inputs and outputs” of the respective devices: 59 of the
Следует также особо отметить не только высокую точность отработки задаваемых положений (позиций) привода предлагаемого ОПУ, но и его большую нагрузочную способность, что позволяет на практике устанавливать на кронштейны полуосей 18 элевационной компоненты практически любое (из известных) видеооборудование (телекамеры, тепловизоры, оптические дальномеры и т.п.), с массой до 20 кг и обеспечивать при этом возможностью любого «перекоса» устанавливаемых «нагрузок» на рабочих кронштейнах в пределах от минимального до максимального значений.It should also be noted not only the high accuracy of working out the preset positions (positions) of the drive of the proposed control system, but also its high load capacity, which allows in practice to install almost any (of the known) video equipment (cameras, thermal cameras, optical rangefinders) on the brackets of the
Тактико-технические характеристики (TTX) ОПУ приведены в Таблице 1.The performance characteristics (TTX) of the OPU are shown in Table 1.
Заявленное опорно-поворотное устройство для обеспечения точного оперативного углового позиционирования в задаваемых азимутальном и угломестном направлениях оптико-электронных устройств наблюдения (видеокамера, тепловизор и т.п.) в составе видео-радарного комплекса, или иного многовариантного устройства, характеризуется тем, что оно реализовано в виде технического средства, содержащего азимутальную и элевационную компоненты, которое может вращаться встроенным электроприводом непрерывно (или в старт-стопном режиме) в горизонтальной плоскости вокруг толстостенной вертикальной несущей трубы 20, имеющей сквозную вертикальную круглую полость с отверстиями 53, позволяющую использовать ее в качестве кабельного канала системы электропитания, управления и телекоммуникаций для внутренних и внешних навесных устройств, устанавливаемых на трубу 20 над заявленным устройством (например, РЛС). Причем, несущая труба 20 имеет верхний и нижний опорные фланцы 1, 21 сThe claimed rotary support device for providing accurate operational angular positioning in the specified azimuthal and elevation directions of optical-electronic surveillance devices (video camera, thermal imager, etc.) as part of a video radar complex, or other multivariate device, is characterized in that it is implemented in the form of technical equipment containing azimuthal and elevation components, which can be rotated by the built-in electric drive continuously (or in start-stop mode) in horizontal the plane around a thick-walled
коммутационными элементами (разъемами X1, Х2, X5, Х6) для подключения к заявленному устройству необходимых электрических цепей питания, управления и трансляции полученной информации, а также отверстиями для механического крепления средства и навесного оборудования на месте эксплуатации.switching elements (connectors X1, X2, X5, X6) for connecting to the claimed device the necessary electric power circuits, control and transmission of the received information, as well as holes for mechanical fastening of the tool and attachments at the place of operation.
В заявленном ОПУ азимутальный шаговый двигатель 19, его драйвер 77, датчик 42 угла положения опорно-поворотного устройства в горизонтальной плоскости, функциональный контроллер 45 управления азимутальной компонентой ОПУ, блок питания 48, Ethernet-коммутатор 54 и элементы 46, 47, 57 системы обогрева заявленного устройства установлены на горизонтальной пластине 10, неподвижно закрепленной на вертикальной несущей трубе 20, что позволяет обеспечивать электропитание всех электротехнических элементов азимутальной компоненты и управление ее работой, а также системы обогрева всего заявленного устройства без применения многоконтактного вращающегося токосъемника, что обеспечивает, в свою очередь, существенное повышение надежностных характеристик устройства за счет уменьшения общего количества электрических силовых цепей и цепей управления заявленным устройством через токопередающий узел вращения 13 и позволяет снизить собственный момент инерции азимутальной компоненты заявленного устройства и, таким образом, повысить его быстродействие (скоростные характеристики и максимальные характеристики ускорения).In the declared control system, the
Азимутальная и элевационная компоненты заявленного опорно-поворотного устройства содержат безлюфтовые зубчатые ременные передачи, техническое состояние которых контролируется их функциональными контроллерами 45, 49 с использованием оптических датчиков 50, 51 и датчиков 39, 42 (многооборотных энкодеров), формирующих технологические сигналы о необходимости осуществления регулировки натяжения зубчатых ремней.The azimuthal and elevation components of the claimed slewing ring device contain backlash-free gear belts, the technical condition of which is controlled by their
Заявленное опорно-поворотное устройство может функционировать без ухудшения параметров в перевернутом на угол 180 градусов положении, что дает дополнительные преимущества при использовании того или иного длинномерного или крупногабаритного навесного внешнего оборудования, поскольку горизонтальная ось привода существенно смещена относительно горизонтальной оси симметрии устройства.The claimed rotary support device can function without degradation in a 180-degree inverted position, which provides additional advantages when using one or another long or large mounted external equipment, since the horizontal axis of the drive is significantly offset from the horizontal axis of symmetry of the device.
Азимутальная и элевационная компоненты заявленного опорно-поворотного устройства могут иметь самостоятельное применение, например, в РЛС кругового обзора, глиссадных РЛС аэропортов и угломестных РЛС (высотомерах), что расширяет область применения заявленного устройства.The azimuthal and elevation components of the claimed slewing ring device can be used independently, for example, in radar all-round visions, glide path radars of airports and elevated radars (altimeters), which expands the scope of the claimed device.
Хотя описанный выше вариант выполнения изобретения был изложен с целью иллюстрации настоящего изобретения, специалистам ясно, что возможны разные модификации, добавления и замены, не выходящие из объема и смысла настоящего изобретения, раскрытого в прилагаемой формуле изобретения.Although the above-described embodiment of the invention has been set forth to illustrate the present invention, it is clear to those skilled in the art that various modifications, additions and substitutions are possible without departing from the scope and meaning of the present invention disclosed in the attached claims.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014136423/11A RU2563706C1 (en) | 2014-09-09 | 2014-09-09 | Rotary support |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014136423/11A RU2563706C1 (en) | 2014-09-09 | 2014-09-09 | Rotary support |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2563706C1 true RU2563706C1 (en) | 2015-09-20 |
Family
ID=54147927
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014136423/11A RU2563706C1 (en) | 2014-09-09 | 2014-09-09 | Rotary support |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2563706C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112665737A (en) * | 2020-12-22 | 2021-04-16 | 范聪洁 | Photoelectron collision testing machine |
| RU222435U1 (en) * | 2023-08-01 | 2023-12-25 | Акционерное общество "Научно-технический центр ЭЛИНС" | Slewing ring |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6027257A (en) * | 1998-03-26 | 2000-02-22 | Basic Telepresence Inc | Pan and tilt unit |
| CN201152448Y (en) * | 2007-12-11 | 2008-11-19 | 浙江天地人科技有限公司 | Panoramic view cloud platform |
-
2014
- 2014-09-09 RU RU2014136423/11A patent/RU2563706C1/en active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6027257A (en) * | 1998-03-26 | 2000-02-22 | Basic Telepresence Inc | Pan and tilt unit |
| CN201152448Y (en) * | 2007-12-11 | 2008-11-19 | 浙江天地人科技有限公司 | Panoramic view cloud platform |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112665737A (en) * | 2020-12-22 | 2021-04-16 | 范聪洁 | Photoelectron collision testing machine |
| CN112665737B (en) * | 2020-12-22 | 2022-10-18 | 江苏锡沂高新材料产业技术研究院有限公司 | Photoelectron impact testing machine |
| RU222435U1 (en) * | 2023-08-01 | 2023-12-25 | Акционерное общество "Научно-технический центр ЭЛИНС" | Slewing ring |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU148446U1 (en) | ROTARY DEVICE | |
| EP1225412B1 (en) | Stabilized common gimbal | |
| CN101636769B (en) | Method and system for video surveillance system motor overcurrent protection | |
| Arbab et al. | A computer tracking system of solar dish with two-axis degree freedoms based on picture processing of bar shadow | |
| Kribus et al. | Closed loop control of heliostats | |
| US8243142B2 (en) | Mobile object image tracking apparatus and method | |
| Murphy et al. | LLCD operations using the lunar lasercom ground terminal | |
| US20080017784A1 (en) | Apparatus and methods to locate and track the sun | |
| McGarry et al. | NASA’s satellite laser ranging systems for the twenty-first century | |
| US10598755B2 (en) | Solar monitoring system for measuring solar radiation intensity | |
| CN110006540B (en) | Switching mechanism for black body radiation calibration | |
| EP3096403A1 (en) | Antenna control device and antenna apparatus | |
| RU2684419C1 (en) | Double swing stand | |
| RU2611571C1 (en) | Management system control of concentrating solar modules | |
| RU2563706C1 (en) | Rotary support | |
| CN103968858A (en) | Geometric calibration device for ultraviolet imager with extra large field-of-view | |
| RU162453U1 (en) | ROTARY DEVICE | |
| US11268651B2 (en) | Pan tilt unit | |
| Epple | Using a GPS-aided inertial system for coarse-pointing of free-space optical communication terminals | |
| CN103777649B (en) | What the sensing of monopod video camera camera lens was remotely located realizes method | |
| Pinto et al. | Mobile robot for hot spot monitoring in electric power substation | |
| CN107466413B (en) | System and method for field alignment | |
| RU2601824C1 (en) | Rotary support | |
| RU2682141C1 (en) | Commander panoramic device for observing | |
| US10295404B2 (en) | Solar monitoring system for measuring solar radiation intensity |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20161024 |