[发明专利]一种五轴位标器

说明书

本发明公开了一种五轴位标器，它包含自由陀螺与双轴框架伺服机构，通过自由陀螺安装在双轴框架伺服机构的双轴框架内框上，构成五轴位标器。光学系统集成在陀螺转子上，探测器固连在自由陀螺的万向支架底座上。这种位标器可以具有更大的跟踪场和更快的跟踪角速度，保证了产品在全方位角下工作的高效稳定和精度，提高位标器探测性能。

技术领域

本发明涉及航空航天类产品结构领域，特别涉及一种五轴位标器。

背景技术

对于采用比例导引律的位标器而言，都需要有一个空间稳定装置。目前最常见的是动力陀螺稳定式位标器，其具有一个高速旋转的陀螺转子，产生一个数值很大的动量矩H。该陀螺转子安装在万向支架系统上构成跟踪陀螺。陀螺依靠H的空间定轴性，在惯性空间实现定轴。

现有动力陀螺稳定式位标器的优点是：结构紧凑，重量轻，尺寸小，良好的三轴稳定视场、成本低。然而，动力陀螺稳定式位标器也有跟踪场小，跟踪角速度慢的局限性，此外，其缺点还表现在：当方位角增大时，探测器不能与光学系统共焦面，当方位角增加时精度特性急剧恶化，限制了位标器探测性能发挥。所以为了突破动力陀螺稳定式位标器的上述局限性，需要设计一种新的稳定装置，在方位角增加时精度特性不会急剧恶化。

发明内容

本发明的目的是提供一种五轴位标器，有效解决当方位角增大时，探测器不能与光学系统共焦面导致产品精度特性急剧降低的问题，并且具有更大的跟踪场和更快的跟踪角速度。

为解决上述问题，本发明提供了一种五轴位标器：它包含：

双轴框架伺服机构，其包含双轴框架内框、双轴框架外框和双轴框架底座；双轴框架内框、双轴框架外框和双轴框架底座在X向同轴安装；双轴框架外框通过轴承连接至双轴轴框架底座内侧，使双轴框架外框可绕Y向的外框轴转动；双轴框架内框通过轴承连接在双轴框架外框内侧，使双轴框架内框可绕Z向的内框轴转动；

自由陀螺，其通过外壳在X向同轴安装至双轴框架内框内侧，自由陀螺包含陀螺转子、万向支架、探测器；万向支架包含内环、外环、万向支架底座；外环通过轴承连接至内环的外侧，内环通过轴承连接至万向支架底座外侧；陀螺转子连接在万向支架外面，并由万向支架支撑使陀螺转子可转动；光学系统集成在陀螺转子上，探测器固连在万向支架底座上。

优选地，双轴框架内框的Z向的内框轴和双轴框架外框的Y向外框轴垂直相交。

优选地，陀螺转子绕万向支架的X向的内环轴旋转，光学系统的光轴与陀螺转子的X向的极轴重合。

优选地，内环、外环和陀螺转子相对万向支架底座分别具有一个、两个和三个自由度。

优选地，双轴框架内框和双轴框架外框各有一个转动自由度。

优选地，探测器伸入万向支架底座的内部，探测器光敏面与万向支架中心重合。

优选地，万向支架的Y向轴和Z向轴的中心、双轴框架伺服机构Y向的外框轴和Z向的内框轴的中心和探测器光敏面位置三点重合。

优选地，自由陀螺(3)在近零方位角工作。

优选地，双轴框架相对双轴框架底座(1)的偏转范围为±60°，自由陀螺(3)相对于双轴框架的偏转范围为±15°。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：(1)本发明的一种五轴位标器实现了更大的跟踪场和更快的跟踪角速度。(2)同时在万向支架底座上而非陀螺转子上安装全尺寸探测器，提高了位标器探测性能，并且保留了单转子自由陀螺产品生产工艺的继承性。

附图说明

图1是本发明的五轴位标器结构示意图；

图2是本发明的自由陀螺结构示意图；

图3a是本发明的万向支架结构俯视图；