[发明专利]一种音圈电机驱动的两轴四框架机构的光电吊舱

说明书

本发明涉及一种音圈电机驱动的两轴四框架机构的光电吊舱，使用内俯仰和内方位一体化组合并通过减振部件与外框架固联，有效减小体积，避免内俯仰和内方位分离安装时产生的内俯仰轴和内方位轴的正交误差，内俯仰和内方位一体化组合结构通过减振部件与外框架固联，减振部件将吸收载机传递的振动，起到减振的效果。驱动部件采用直线音圈电机布置在光电吊舱的弧形球体内部，呈圆周向布置，不占用球体主要空间，可以更大程度利用球体空间布放各种传感器。该发明能有效提高光电吊舱内部空间使用效率，较低的摩擦阻力可提高光电吊舱的稳定精度，内俯仰和内方位一体化组合结构可靠紧凑，可广泛用于各型机载光电吊舱中。

技术领域

本发明属于机载光电技术领域，涉及一种音圈电机驱动的两轴四框架机构的光电吊舱。

背景技术

机载光电吊舱是一种安装在无人机、直升机或固定翼飞行器上用于观察、搜索和测绘的光电设备，它体积较小、重量轻，多采用可见光、红外、激光等光学设备，载机在飞行中会受自身发动机和外界气流的扰动，机载光电吊舱通过陀螺敏感载体扰动的角速度控制电机运动，隔离载体运动的干扰，确保光学设备的成像质量。

为了隔离载机扰动，目前高精度光电吊舱均是采用两轴四框架结构，外俯仰和外方位框架作为密封保护和随动系统。内框架作为高精度稳定平台机构，主要用来隔离30Hz以内的角度扰动，稳定精度可控制在25μrad左右，但随着载机飞行高度的增高和距离增大，迫切需要1m以上超长焦距的镜头来观察目标，对光电吊舱的稳定精度需要控制在5μrad以内，方可保证图像的成像质量。

针对稳定平台机构，现有的机构和驱动方法是将采用两个直流力矩电机，内俯仰电机和内方位电机直接作用在运动的内俯仰轴和内方位轴上，各自将陀螺采集到的偏移信号经控制信号处理后作用于这两个电机，操控各自轴系运动来抵消载机的扰动。由于直流力矩电机直接安装在轴系上，而轴系又是运动部件，相互正交作用的两个轴系结构造成直流力矩电机和轴系部件占用尺寸较大，轴系增大后，轴系内部摩擦阻力的增大是严重影响稳定精度的关键指标，此外直流力矩电机线圈和永磁体的接触面积大小决定了实际的输出力矩的大小，而机载设备对重量要求非常高，造成了内框架机构和驱动结构占用了较大的内部空间，给内部光学传感器的布置造成了困难。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种音圈电机驱动的两轴四框架机构的光电吊舱，在不更改两轴四框架光电吊舱外俯仰和外方位结构的前提，提供一种两轴四框架光电吊舱的内框架机构驱动结构，从而有效的解决内框架机构驱动尺寸大，重量大的问题。

技术方案

一种音圈电机驱动的两轴四框架机构的光电吊舱，包括外方位部件1和外俯仰部件2；其特征在于还包括稳定平台结构框架3、内俯仰主轴5、内俯仰轴承6、内方位主轴8、内方位轴承7、直线音圈电机支架9、左侧直线音圈电机线圈部件13、右侧直线音圈电机线圈部件10、右侧直线音圈电机永磁体部件11和左侧直线音圈电机永磁体部件14；直线音圈电机支架9位于球状外俯仰部件2内腔的底部，两端分别连接左侧直线音圈电机线圈部件13和右侧直线音圈电机线圈部件10；两个线圈的上部为右侧直线音圈电机永磁体部件11和左侧直线音圈电机永磁体部件14；外俯仰部件2内腔中部设有两个相互垂直，互相穿过的内俯仰主轴5和内方位主轴8，内俯仰主轴5通过减振部件12固定于外俯仰部件2内腔中部，内俯仰轴承6的内圈与内俯仰主轴5固定，外圈与内方位主轴8固定；内方位主轴8与内方位轴承7的内圈固定，内方位轴承7的外圈与稳定平台结构框架3固定；稳定平台结构框架3通过直线音圈电机支架9的立柱与其固连；当线圈通电流时，与两个磁体件产生力矩，带动直线音圈电机支架9旋转，直线音圈电机支架9旋转带动稳定平台结构框架绕内俯仰主轴和内方位主轴相对外俯仰部件进行内俯仰和内方位方向旋转。

所述内俯仰主轴与内方位主轴之间的夹角与内俯仰主轴和外俯仰部件之间的夹角大小相同且正交，二者均为90°，稳定平台结构框架绕内俯仰主轴和内方位主轴的旋转角大小相同，二者均为±3°～±6°。