[發(fā)明專利]適用于機(jī)載環(huán)境的高集成化、高負(fù)載自重比雙軸云臺裝置

在審

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• 申請日: 2022-12-13
• 公開（公告）號: CN116336335A
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊景嵐;曹秀芳;王光明;劉賡;趙旭東;陳星星;王麗男;李召芹;魏東;馮曉雄
• 申請（專利權(quán)）人: 南京晨光集團(tuán)有限責(zé)任公司
• 主分類號: F16M11/10
• 分類號: F16M11/10;F16M11/08;F16M11/18;F16M13/02;B64D47/02;B64D47/08
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 陳鵬

本發(fā)明公開了一種適用于機(jī)載環(huán)境的高集成化、高負(fù)載自重比雙軸云臺裝置，包括防護(hù)支撐結(jié)構(gòu)組件、俯仰機(jī)構(gòu)、方位機(jī)構(gòu)和測控系統(tǒng)，該云臺裝置為機(jī)載光電設(shè)備提供結(jié)構(gòu)支撐和俯仰作動、方位作動以及防抖功能，具備高集成化、高負(fù)載自重比特點，可以適應(yīng)高低溫、沖擊、振動、淋雨、濕熱、鹽霧等嚴(yán)苛的機(jī)載使用環(huán)境；通過俯仰、方位機(jī)構(gòu)調(diào)整光電設(shè)備視軸中心達(dá)到目標(biāo)要求，基于陀螺儀反饋的實時姿態(tài)數(shù)據(jù)，通過PID速度、位置雙閉環(huán)控制算法，實現(xiàn)光電設(shè)備在機(jī)載振動與姿態(tài)機(jī)動環(huán)境下視軸中心的相對穩(wěn)定。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)載云臺技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適用于機(jī)載環(huán)境的高集成化、高負(fù)載自重比雙軸云臺裝置。

背景技術(shù)

隨著飛行器的更新迭代，航空照明、拍照、探測等多功能需求也日益提高，這對用于航空探測的光電設(shè)備的工作性能提出了更高的要求，由于光電設(shè)備在飛行器飛行過程中會受到內(nèi)、外因素的擾動而產(chǎn)生抖動，會導(dǎo)致光電設(shè)備的視軸中心無法實時穩(wěn)定定位捕捉到目標(biāo)區(qū)域，對其探測性能有著顯著影響。這就需要云臺裝置作為穩(wěn)定承載平臺，實時感知陀螺儀反饋的姿態(tài)數(shù)據(jù)，通過控制算法，來主動作動來補(bǔ)償負(fù)載姿態(tài)角度偏差，從而隔離載機(jī)振動與姿態(tài)機(jī)動對光電設(shè)備視軸穩(wěn)定的影響，使在不穩(wěn)定工作環(huán)境中的光電設(shè)備保持在穩(wěn)定的位置，提升其探測性能。云臺裝置作為機(jī)載的載荷系統(tǒng)，其體積、重量和帶載力，是影響飛行器穩(wěn)定飛行和探測續(xù)航時長的重要因素。目前傳統(tǒng)的機(jī)載云臺結(jié)構(gòu)已經(jīng)無法滿足日益提高的輕量化、高集成化、高帶載力發(fā)展需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種適用于機(jī)載環(huán)境的高集成化、高負(fù)載自重比雙軸云臺裝置，該云臺裝置為機(jī)載光電設(shè)備提供結(jié)構(gòu)支撐和俯仰作動、方位作動以及防抖功能，具備高度集成化、高負(fù)載自重比特點，可以適應(yīng)高低溫、沖擊、振動、淋雨、濕熱、鹽霧等嚴(yán)苛的機(jī)載使用環(huán)境，通過俯仰、方位機(jī)構(gòu)調(diào)整光電設(shè)備視軸中心達(dá)到目標(biāo)要求，基于陀螺儀反饋的實時姿態(tài)數(shù)據(jù)，通過PID速度、位置雙閉環(huán)控制算法，實現(xiàn)光電設(shè)備在載機(jī)振動與姿態(tài)機(jī)動環(huán)境下視軸中心的相對穩(wěn)定。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種適用于機(jī)載環(huán)境的高集成化、高負(fù)載自重比雙軸云臺裝置，該云臺裝置包括防護(hù)支撐結(jié)構(gòu)組件、俯仰機(jī)構(gòu)、方位機(jī)構(gòu)和測控系統(tǒng)；

所述防護(hù)支撐結(jié)構(gòu)組件包括頂蓋、過度段、俯仰殼體、左防護(hù)罩、右防護(hù)罩，所述過渡段通過螺釘與頂蓋緊固連接，所述左防護(hù)罩、右防護(hù)罩通過螺釘與俯仰殼體緊固連接；

所述俯仰機(jī)構(gòu)包括俯仰驅(qū)動單元、俯仰驅(qū)動單元支架、聯(lián)軸器、蝸輪蝸桿副、第一角接觸球軸承、第二角接觸球軸承、第一平鍵、第二平鍵、俯仰限位軸、軸承座、第一俯仰軸、第二俯仰軸、第一軸承端蓋、第二軸承端蓋、第三軸承端蓋、鎖緊螺母、止動墊圈、模擬負(fù)載；所述俯仰驅(qū)動單元通過俯仰驅(qū)動單元支架安裝至俯仰殼體上；所述蝸輪蝸桿副由蝸輪、蝸桿組成，所述蝸輪通過第二平鍵傳遞驅(qū)動扭矩至第一俯仰軸；所述蝸桿通過俯仰驅(qū)動單元支架、第一角接觸球軸承、第一軸承端蓋安裝至俯仰殼體上；所述蝸輪蝸桿副為俯仰機(jī)構(gòu)提供機(jī)械自鎖、大負(fù)載驅(qū)動功能；所述俯仰限位軸安裝在俯仰殼體上；所述第一俯仰軸作為驅(qū)動軸，通過第二角接觸球軸承、第二軸承端蓋安裝至俯仰殼體上，通過兩個鎖緊螺母防松鎖緊軸向位置，通過蝸輪將驅(qū)動扭矩傳遞到第一俯仰軸上，進(jìn)而驅(qū)動光電設(shè)備模擬負(fù)載俯仰運(yùn)動；所述第二俯仰軸作為從動軸，通過模擬負(fù)載傳遞的驅(qū)動力矩帶動其俯仰運(yùn)動，通過第二角接觸球軸承、第三軸承端蓋安裝至軸承座上，通過鎖緊螺母和止動墊圈防松鎖緊軸向位置；

所述方位機(jī)構(gòu)包括方位驅(qū)動單元、方位驅(qū)動單元支架、驅(qū)動齒輪、回轉(zhuǎn)支撐、方位軸、方位限位塊；所述方位驅(qū)動單元通過方位驅(qū)動單元支架安裝至俯仰殼體；所述驅(qū)動齒輪為圓柱直齒輪，固定至方位驅(qū)動單元輸出軸上，用于傳遞驅(qū)動力矩；所述回轉(zhuǎn)支承為帶外圓柱直齒的交叉滾子軸承，與驅(qū)動齒輪組成齒輪傳動副；所述回轉(zhuǎn)支承內(nèi)圈與過渡段緊固作為方位固定端，回轉(zhuǎn)支承外圈與俯仰殼體緊固作為方位轉(zhuǎn)動端；所述方位軸結(jié)構(gòu)側(cè)壁開有窗口，緊固安裝在俯仰殼體上；所述方位限位塊通過一個銷釘緊固到過渡段上，允許方位限位塊以銷釘為軸旋轉(zhuǎn)一定角度；