[發明專利]一種滾擺式二維成像機構

有效

• 申請號: 202010836263.1
• 申請日: 2020-08-19
• 公開（公告）號: CN111998801B
• 公開（公告）日: 2021-10-19
• 發明（設計）人: 李延偉;馬洪生
• 申請（專利權）人: 哈爾濱新光光電科技股份有限公司
• 主分類號: G01B11/26
• 分類號: G01B11/26;G02B26/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種滾擺式二維成像機構，用于解決現有技術中難以保證高精度位置反饋基礎上盡可能減小系統徑向和軸向尺寸的缺陷。包括：沿光路方向依次設置的頭罩、前鏡組、擺動運動機構、滾動運動機構、后鏡組以及探測器；擺動運動機構與滾動運動機構的轉軸是正交的，且滾動軸系的轉軸與頭罩的光軸方向一致；擺動運動機構包括錐齒輪，錐齒輪中的第一齒輪與主動軸連接，第二齒輪與擺動驅動電機及編碼器連接；錐齒輪用于使擺動驅動電機及編碼器沿著頭罩的光軸方向橫置，以減少所述滾擺式二維成像機構的徑向尺寸。本發明適用于紅外成像制導系統。

技術領域

本發明涉及紅外成像制導裝置領域，具體涉及一種滾擺式二維成像機構。

背景技術

隨著科學技術的高速發展和世界局勢的推動，紅外成像制導已經成為精確制導領域研究的熱點。為滿足制導系統中大視場搜索、體積小、重量輕等諸多需求，對比結構復雜、尺寸大、重量大的多軸伺服框架機構，目前一般會采用極坐標形式的二維成像機構(滾擺式)，通過設計合理的光學系統(焦距、口徑等)，用于滿足作用距離要求。但對于作用距離要求大、體積尺寸要求極小的系統來說，受限于現有測角元件精度與尺寸無法匹配的實際情況，如何在保證高精度位置反饋基礎上盡可能減小系統徑向和軸向尺寸是制約系統小型化的關鍵難題。

發明內容

本發明的一個目的是解決現有技術中難以保證高精度位置反饋基礎上盡可能減小系統徑向和軸向尺寸的缺陷。

根據本發明的第一方面，提供了一種滾擺式二維成像機構，包括沿光路方向依次設置的頭罩、前鏡組、擺動運動機構、滾動運動機構、后鏡組以及探測器；擺動運動機構與滾動運動機構的轉軸是正交的，且滾動軸系的轉軸與頭罩的光軸方向一致；擺動運動機構包括錐齒輪，錐齒輪中的第一齒輪與主動軸連接，第二齒輪與擺動驅動電機及編碼器連接；錐齒輪用于使擺動驅動電機及編碼器沿著頭罩的光軸方向橫置，以減少所述滾擺式二維成像機構的徑向尺寸。

優選地，擺動運動機構包括：擺動鏡筒、擺動從動軸、從動軸承、從動軸承壓蓋、滾動框架、擺動主動軸、主動軸承、主動軸承壓蓋、錐齒輪、擺動驅動電機及編碼器；其中擺動鏡筒用于安裝前鏡組以及第一折轉反射鏡；擺動從動軸、從動軸承以及從動軸承壓蓋作為擺動的一端軸系；滾動框架用于安裝擺動鏡筒、折轉反射鏡及后鏡組，并連接滾動軸系；擺動主動軸、主動軸承以及主動軸承壓蓋作為擺動的另一端軸系；錐齒輪中的第一齒輪與主動軸連接，第二齒輪與擺動驅動電機及編碼器連接。

優選地，滾動運動機構包括：固定外殼、滾動電機、電機內隔圈、電機外隔圈、旋轉變壓器、壓蓋、滾動軸承、軸承外壓圈、軸承內壓圈、滑環、轉子座、滑環內壓圈、滑環外壓圈；錐齒輪中的第二齒輪與驅動電機及編碼器連接；其中固定外殼用于安裝頭罩以及外接法蘭；滾動電機為滾動軸系提供動力來源；電機內隔圈安裝在滾動框架上；電機外隔圈用于隔離滾動電機與旋轉變壓器；旋轉變壓器用于滾動角度測量，能夠反饋位置信息；壓蓋將旋轉變壓器和滾動電機的外圈固定；滾動軸承用于支撐滾動電機的主軸；軸承外壓圈和軸承內壓圈分別用于固定滾動軸承的外圈和內圈；滑環一端連接在滾動電機的旋轉軸上，另一端連接在固定端上。

優選地，擺動驅動電機及編碼器其中的電機部分為福爾哈貝直流減速電機，減速比為112:1；編碼器部分為8位增量式編碼器，測角精度為0.1°。

優選地，錐齒輪為30Cr13材料。

優選地，滾動電機位無刷直流電機，連續堵轉轉矩≥50mNm。

優選地，旋轉變壓器的測角精度為0.1°。

優選地，所述滾擺式二維成像機構用于設置在Φ60mm×118mm的空間內。

本發明的技術效果是：

1、采用了錐齒輪傳動方式，將擺動驅動電機及編碼器橫置，實現了擺角方向運動，有效地減小了系統徑向尺寸；

2、采用關鍵元器件的定制與結構緊湊化設計等方法，實現了滾動360°連續運動，有效地減小了系統軸向尺寸；