桅杆式光电稳定跟踪平台内环组件精确配平装置

摘要

本发明提出一种桅杆式光电稳定跟踪平台内环组件精确配平装置，包括一个外框架、一个内框架、两个俯仰轴组件、两个方位轴组件、两个方位连接轴，采用本发明能够使内环组件可在方位、俯仰两个方向360°旋转，同时兼顾方位、俯仰进行配平，达到快捷、准确的配平目的，减少内环组件转动惯量、不平衡力矩及减振器角扰动输入等对稳定精度的影响。本发明结构形式简单，与传统的内环组件配平方法相比，本发明配平效率高、精度高，使得光电稳定跟踪平台的伺服特性和稳定精度得到了改善和提高，本发明也适用于其它类似的、需要精确配平的产品中。

说明书

技术领域

本发明涉及光电稳定跟踪技术领域，具体为采用两轴四框架结构形式的光电稳定 跟踪平台中内环组件的配平，尤其涉及一种在直升机旋翼桅杆顶端安装的光电稳定跟 踪平台中内环组件精确配平的装置。

背景技术

两轴四框架是光电稳定跟踪平台一种常见的结构形式(如图1所示)，由内环组件、 外环组件两部分组成，内、外环组件之间通过减振器连接，内、外环组件均有方位和 俯仰两个回转轴系，内环组件包括内环万向架组件和光具座组件两部分。内环组件是 光电稳定跟踪平台的核心部件，在伺服系统的控制下对瞄准线进行精确稳定，内环万 向架组件的俯仰轴系的定子与外环组件连接，内环万向架组件的方位轴系的转子与光 具座组件固连，使得光具座组件能够实现方位、俯仰回转。由于空间限制，为防止内 环组件与外环组件发生磕碰、干涉，内环组件在方位、俯仰旋转方向均设有限位机构， 使其旋转角度为有限转角，一般为±3°左右。

光电稳定跟踪平台在工作时要受到来自载体的各种振动的干扰，这些振动如果不 加隔离，直接传递到内环组件上，会给伺服系统设计带来很大的困难，影响稳定精度。 隔离振动最常用的方法是在内、外环组件之间安装减振器，而减振器的最优布局是有 效负载的重心与隔振系统的弹性中心相一致，因此内环组件的精确配平对光电稳定跟 踪平台稳定精度的提高有着重要意义。

我国研制的直升机桅杆式光电稳定跟踪平台安装在直升机旋翼桅杆顶端，填补了 国内该领域的空白。桅杆式光电稳定跟踪平台的工作振动环境恶劣、振幅较大，其控 制系统对内环组件重心位置要求较为严格。目前国内安装在直升机上的其它光电稳定 跟踪平台主要安装在载机鼻锥部位、驾驶舱顶棚或腹部，其工作环境的振动量值较旋 翼桅杆顶部振动量值要小，对内环组件的配平精度要求也相对较为宽松。

传统的内环组件配平方法只是在光电稳定跟踪平台上操作，由于内环万向架组件 通过其俯仰轴系定子与外环组件固连，所以内环万向架组件自身只是在俯仰方向上有 ±3°的旋转自由度，没有方位旋转自由度，因此内环万向架组件在光电稳定跟踪平台内 的配平是无法兼顾方位配平的。光具座组件安装内环万向架组件方位轴系的转子上， 在方位、俯仰方向上只旋转±3°，范围太小，很难兼顾方位、俯仰方向精确判断需要添 加配重块的具体位置，为了实现360°全范围配平，必须反复翻转外环组件带动内环组 件大角度旋转，反复观察光具座组件配平状态，费时费力，即使最终光具座组件配平 较好，内环万向架组件本身的不平衡性还是会影响内环组件整体的配平精度，内环组 件的重心位置始终无法与其方位、俯仰回转轴交点(既隔振系统的弹性中心)重合， 因此，目前的传统配平方法存在以下不足：(1)俯仰与方位配平不能同时兼顾，相互 交叉影响，配平过程反复次数多，效率低；(2)配平精度较差，增加了产品稳定精度 调试难度，制约了产品性能提升，不能适应直升机旋翼桅杆顶端的振动环境，影响桅 杆式光电稳定跟踪平台的稳定精度。

发明内容

要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是，为在强振动环境下工作的光电稳定跟踪平台提供一 种内环组件精确配平的装置，以实现强振动环境下瞄准线的稳定。

本发明的技术方案为

所述一种桅杆式光电稳定跟踪平台内环组件精确配平装置，其特征在于：包括一 个外框架、一个内框架、两个俯仰轴组件、两个方位轴组件、两个方位连接轴；

所述外框架为矩形中空框架零件，外框架下底面设有作为水平基准的凸台，外框 架左、右侧面的中心位置各开有一个尺寸相同且同轴的台阶通孔；所述内框架为矩形 中空框架零件，内框架外形尺寸比外框架小，内框架上、下面的中心位置各开有一个 尺寸相同且同轴的台阶通孔；内框架左、右侧面的中心位置设有尺寸相同且同轴的盲 孔；

所述俯仰轴组件包括俯仰轴轴承外套、俯仰轴承内圈座、轴承；俯仰轴轴承外套 为一个端面带法兰的圆环状结构，俯仰轴轴承外套的法兰面与外框架左侧面或右侧面 台阶通孔的台阶面同轴固定连接；俯仰轴承内圈座为台阶轴类结构，俯仰轴承内圈座 一端面与内框架左侧面或右侧面的盲孔底面同轴固定连接；俯仰轴承内圈座与俯仰轴 轴承外套之间通过轴承配合，且俯仰轴承内圈座与俯仰轴轴承外套上有对轴承进行轴 向限位的结构；

所述方位轴组件包括方位轴轴承外套、方位轴承内圈座、轴承；方位轴轴承外套 为一个端面带法兰的圆环状结构，方位轴轴承外套的法兰面与内框架上面或下面台阶 通孔的台阶面同轴固定连接；方位轴承内圈座为轴类结构，方位轴承内圈座中心开有 台阶通孔；方位轴轴承外套与方位轴承内圈座之间通过轴承配合，且方位轴轴承外套 与方位轴承内圈座上有对轴承进行轴向限位的结构；

所述方位连接轴为一侧端面带法兰的轴类结构，方位连接轴法兰面与方位轴承内 圈座台阶通孔的台阶面同轴固定连接，方位连接轴主体穿过方位轴承内圈座台阶通孔 与内环万向架组件紧固连接；

方位连接轴中心轴线与内环万向架组件方位轴共线，俯仰轴承内圈座中心轴线与 内环万向架组件俯仰轴共线。

有益效果

本发明使内环组件可在方位、俯仰两个方向360°旋转，同时兼顾方位、俯仰进 行配平，达到快捷、准确的配平目的，减少内环组件转动惯量、不平衡力矩及减振器 角扰动输入等对稳定精度的影响。本发明结构形式简单，与传统的内环组件配平方法 相比，本发明配平效率高、精度高，使得光电稳定跟踪平台的伺服特性和稳定精度得 到了改善和提高，本发明也适用于其它类似的、需要精确配平的产品中。

附图说明

图1是两轴四框架结构示意图。

图2a、图2b分别是本发明中外框架的剖视图和立体示意图。

图3是本发明中内框架的剖视图。

图4是本发明中轴承外套的剖视图。

图5是本发明中俯仰轴承内圈座的剖视图。

图6是本发明中轴承外压圈的立体示意图。

图7是本发明中轴承内压圈的立体示意图。

图8是本发明中俯仰轴组件的剖视图。

图9是本发明中方位轴承内圈座的剖视图。

图10是本发明中方位轴组件的剖视图。

图11是本发明中方位连接轴的剖视图。

图12是内环万向架组件的结构示意图。

图13是本发明配平内环万向架组件时的状态示意图。

图14是本发明配平光具座组件时的状态示意图。

图中：外框架1、凸台1-1、外框架螺纹孔1-2、内框架2、内框架螺纹孔2-1、 内框架过孔2-2、轴承外套3、轴承外套过孔3-1、轴承外套螺纹孔3-2、轴承外套内 圈3-3、轴承外套环形台阶3-4、俯仰轴承内圈座4、俯仰轴承内圈座小轴螺纹孔4-1、 俯仰轴承内圈座大轴4-2、俯仰轴承内圈座大轴螺纹孔4-3、俯仰轴承内圈座环形台阶 4-4、轴承外压圈5、轴承外压圈过孔5-1、轴承内压圈6、轴承内压圈过孔6-1、轴承 7、俯仰轴组件8、方位轴承内圈座9、方位轴承内圈座螺纹孔9-1、方位轴承内圈座 环形台阶9-2、方位轴承内圈座通孔9-3、方位轴承内圈座螺纹孔9-4、方位轴组件10、 方位连接轴11、方位连接轴轴心过孔11-1、方位连接轴圆周过孔11-2、内环万向架 组件12、内环万向架组件沉孔12-1、内环万向架组件螺纹孔12-2、光具座组件13、 内环组件14、外环组件15、减振器16。

具体实施方式

下面结合具体实施例描述本发明：

本实施例中的桅杆式光电稳定跟踪平台内环组件精确配平装置包括一个外框架、 一个内框架、两个俯仰轴组件、两个方位轴组件、两个方位连接轴。

如图2所示，本发明优选实施例中的外框架1为矩形中空框架零件，其下底面设 有作为水平基准的凸台1-1，外框架左、右侧面上的中心对称位置各开有一个尺寸相 同且同轴的台阶通孔，在台阶通孔的台阶面上开有沿台阶通孔轴线圆周均布的数个螺 纹孔1-2。

如图3所示，本发明优选实施例中的内框架2为矩形中空框架零件，其外形尺寸 比外框架1要小，内框架上、下面的中心对称位置各开有一个尺寸相同且同轴的台阶 通孔，在台阶通孔的台阶面上开有沿台阶通孔轴线圆周均布的数个螺纹孔2-1；内框 架左、右侧面的中心对称位置各开有一个尺寸相同且同轴的盲孔，盲孔底部的端面上 开有沿盲孔轴线圆周均布的数个过孔2-2。

所述俯仰轴组件包括俯仰轴轴承外套、俯仰轴承内圈座、轴承。所述方位轴组件 包括方位轴轴承外套、方位轴承内圈座、轴承；

如图4所示，本发明优选实施例中轴承外套3为一个端面带法兰的圆环状零件， 其中法兰端面上设有沿轴承外套中心轴线圆周均布的数个过孔3-1，轴承外套3另一 端面设有沿轴承外套中心轴线圆周均布的数个螺纹孔3-2，轴承外套3的内圈3-3与 法兰端面同侧的一端设有环形台阶3-4。

在俯仰轴组件中，俯仰轴轴承外套中的过孔3-1与外框架1左、右两侧上的螺纹 孔1-2一一对应，在方位轴组件中，方位轴轴承外套中的过孔3-1与内框架2上、下 两面的螺纹孔2-1一一对应。

如图5所示，本发明优选实施例中俯仰轴承内圈座4为由两段轴组成的台阶轴类 零件，直径较小的轴的端面设有沿俯仰轴承内圈座中心轴线圆周均布的数个螺纹孔 4-1，螺纹孔4-1与内框架2左、右侧面上的过孔2-2一一对应；直径较大的轴4-2 在靠近小轴一侧的端面上设有沿俯仰轴承内圈座中心轴线圆周均布的数个螺纹孔 4-3，在轴4-2的另一端面设有环形台阶4-4。

如图6所示，本发明优选实施例中轴承外压圈5为圆环状薄板零件，其圆环端面 设有沿轴承外压圈中心轴线圆周均布的数个过孔5-1，过孔5-1与轴承外套3上的螺 纹孔3-2一一对应。

如图7所示，本发明优选实施例中轴承内压圈6为圆环状薄板零件，其圆环端面 设有沿轴承内压圈中心轴线圆周均布数个过孔6-1。在俯仰轴组件中，过孔6-1与俯 仰轴承内圈座4上的螺纹孔4-3一一对应，在方位轴组件中，过孔6-1与方位轴承内 圈座9上的螺纹孔9-1一一对应。

如图8所示，本发明优选实施例中俯仰轴组件8由俯仰轴轴承外套、俯仰轴承内 圈座4、轴承外压圈5、轴承内压圈6、轴承7构成。组装时轴承7的外圈与轴承外套 3的内圈3-3配合，依靠环形台阶3-4顶住轴承7外圈的一侧端面，再用螺钉通过轴 承外压圈5上的过孔5-1与轴承外套3的螺纹孔3-2连接压紧轴承7外圈的另一侧端 面；轴承7的内圈与俯仰轴承内圈座4的轴4-2配合，依靠环形台阶4-4顶住轴承7 内圈的一侧端面，再用螺钉通过轴承内压圈6上的过孔6-1与俯仰轴承内圈座4的螺 纹孔4-3连接压紧轴承7内圈的另一侧端面。

如图9所示，本发明优选实施例中方位轴承内圈座9为轴类零件，其一侧端面设 有沿方位轴承内圈座中心轴线圆周均布的数个螺纹孔9-1，螺纹孔9-1与轴承内压圈6 上的过孔6-1一一对应，另一侧端面外径设有环形台阶9-2，轴中心为带通孔9-3的 沉孔，通孔9-3的端面设有沿方位轴承内圈座中心轴线圆周均布的数个螺纹孔9-4。

如图10所示，本发明优选实施例中方位轴组件10由方位轴轴承外套、方位轴承 内圈座9、轴承外压圈5、轴承内压圈6、轴承7构成。组装时轴承7的外圈与轴承外 套3的内圈3-3配合，依靠环形台阶3-4顶住轴承7外圈的一侧端面，再用螺钉通过 轴承外压圈5上的过孔5-1与轴承外套3的螺纹孔3-2连接压紧轴承7外圈的另一侧 端面；轴承7的内圈与方位轴承内圈座9外圈配合，依靠环形台阶9-2顶住轴承7内 圈的一侧端面，再用螺钉通过轴承内压圈6上的过孔6-1与方位轴承内圈座9的螺纹 孔9-1连接压紧轴承7内圈的另一侧端面。

如图11所示，本发明优选实施例中方位连接轴11为一侧端面带法兰的轴类零件， 过该零件轴心设有过孔11-1，法兰端面上设有沿方位连接轴中心轴线圆周均布的数个 过孔11-2，过孔11-2与方位轴承内圈座9中通孔9-3端面的螺纹孔9-4一一对应。

如图12所示，内环万向架组件12在设计时方位旋转轴系上下两端各预留一个沉 孔12-1，沉孔下端面设有螺纹孔12-2。

图13所示了本发明优选实施例配平内环万向架组件12时的装配关系，两个俯仰 轴组件8通过其轴承外套3(定子)上的过孔3-1分别与外框架1左、右两侧的螺纹 孔1-2用螺钉连接，内框架2左、右两侧的过孔2-2分别与两个俯仰轴组件8中的俯 仰轴承内圈座4(转子)上的螺纹孔4-1通过螺钉连接。两个方位轴组件10通过其轴 承外套3(定子)上的过孔3-1分别与内框架2上、下两面的螺纹孔2-1用螺钉连接。 将两个方位连接轴11分别穿过两个方位轴组件10中方位轴承内圈座9上的通孔9-3， 同时方位连接轴11插入内环万向架组件12预留的两处沉孔12-1处，然后用螺钉通过 连接轴11上的过孔11-2与方位轴承内圈座9上的螺纹孔9-4连接，再用螺钉穿过方 位连接轴11轴心上的过孔11-1与内环万向架组件12上预留的螺纹孔12-2连接。

在使用该优选实施例进行配平时，将外框架1中作为水平基准面的凸台1-1置于 已标定水平的平台之上，通过方位轴组件10旋转内环万向架组件12可实现其方位方 向的360°旋转，通过俯仰轴组件8旋转内框架2即可带动内环万向架组件12实现其 俯仰方向的360°旋转，观察内环万向架组件12停止旋转、静止时的倾斜状态，此时 则应在内环万向架组件12翘起的最高点添加适当的配重块，然后继续旋转、观察内环 万向架组件12，添加配重块，直到当旋转内环万向架组件12时其能够静止在任何角 度，此时表明内环万向架组件12的重心与该配平装置回转轴交点重合，内环万向架组 件12精确配平完毕。将内环万向架组件12精确配平后，通过内环万向架组件12和光 具座组件13之间的内部接口用螺钉将二者连接，如图14所示，同理可实现光具座组 件13的精确配平。此时内环万向架组件12、光具座组件13的重心均与该配平装置方 位、俯仰旋转轴交点重合，实现内环组件14的精确配平。