[发明专利]适用于机载环境的高集成化、高负载自重比双轴云台装置

说明书

本发明公开了一种适用于机载环境的高集成化、高负载自重比双轴云台装置，包括防护支撑结构组件、俯仰机构、方位机构和测控系统，该云台装置为机载光电设备提供结构支撑和俯仰作动、方位作动以及防抖功能，具备高集成化、高负载自重比特点，可以适应高低温、冲击、振动、淋雨、湿热、盐雾等严苛的机载使用环境；通过俯仰、方位机构调整光电设备视轴中心达到目标要求，基于陀螺仪反馈的实时姿态数据，通过PID速度、位置双闭环控制算法，实现光电设备在机载振动与姿态机动环境下视轴中心的相对稳定。

技术领域

本发明涉及机载云台技术领域，具体涉及一种适用于机载环境的高集成化、高负载自重比双轴云台装置。

背景技术

随着飞行器的更新迭代，航空照明、拍照、探测等多功能需求也日益提高，这对用于航空探测的光电设备的工作性能提出了更高的要求，由于光电设备在飞行器飞行过程中会受到内、外因素的扰动而产生抖动，会导致光电设备的视轴中心无法实时稳定定位捕捉到目标区域，对其探测性能有着显著影响。这就需要云台装置作为稳定承载平台，实时感知陀螺仪反馈的姿态数据，通过控制算法，来主动作动来补偿负载姿态角度偏差，从而隔离载机振动与姿态机动对光电设备视轴稳定的影响，使在不稳定工作环境中的光电设备保持在稳定的位置，提升其探测性能。云台装置作为机载的载荷系统，其体积、重量和带载力，是影响飞行器稳定飞行和探测续航时长的重要因素。目前传统的机载云台结构已经无法满足日益提高的轻量化、高集成化、高带载力发展需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于机载环境的高集成化、高负载自重比双轴云台装置，该云台装置为机载光电设备提供结构支撑和俯仰作动、方位作动以及防抖功能，具备高度集成化、高负载自重比特点，可以适应高低温、冲击、振动、淋雨、湿热、盐雾等严苛的机载使用环境，通过俯仰、方位机构调整光电设备视轴中心达到目标要求，基于陀螺仪反馈的实时姿态数据，通过PID速度、位置双闭环控制算法，实现光电设备在载机振动与姿态机动环境下视轴中心的相对稳定。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种适用于机载环境的高集成化、高负载自重比双轴云台装置，该云台装置包括防护支撑结构组件、俯仰机构、方位机构和测控系统；

所述防护支撑结构组件包括顶盖、过度段、俯仰壳体、左防护罩、右防护罩，所述过渡段通过螺钉与顶盖紧固连接，所述左防护罩、右防护罩通过螺钉与俯仰壳体紧固连接；

所述俯仰机构包括俯仰驱动单元、俯仰驱动单元支架、联轴器、蜗轮蜗杆副、第一角接触球轴承、第二角接触球轴承、第一平键、第二平键、俯仰限位轴、轴承座、第一俯仰轴、第二俯仰轴、第一轴承端盖、第二轴承端盖、第三轴承端盖、锁紧螺母、止动垫圈、模拟负载；所述俯仰驱动单元通过俯仰驱动单元支架安装至俯仰壳体上；所述蜗轮蜗杆副由蜗轮、蜗杆组成，所述蜗轮通过第二平键传递驱动扭矩至第一俯仰轴；所述蜗杆通过俯仰驱动单元支架、第一角接触球轴承、第一轴承端盖安装至俯仰壳体上；所述蜗轮蜗杆副为俯仰机构提供机械自锁、大负载驱动功能；所述俯仰限位轴安装在俯仰壳体上；所述第一俯仰轴作为驱动轴，通过第二角接触球轴承、第二轴承端盖安装至俯仰壳体上，通过两个锁紧螺母防松锁紧轴向位置，通过蜗轮将驱动扭矩传递到第一俯仰轴上，进而驱动光电设备模拟负载俯仰运动；所述第二俯仰轴作为从动轴，通过模拟负载传递的驱动力矩带动其俯仰运动，通过第二角接触球轴承、第三轴承端盖安装至轴承座上，通过锁紧螺母和止动垫圈防松锁紧轴向位置；

所述方位机构包括方位驱动单元、方位驱动单元支架、驱动齿轮、回转支撑、方位轴、方位限位块；所述方位驱动单元通过方位驱动单元支架安装至俯仰壳体；所述驱动齿轮为圆柱直齿轮，固定至方位驱动单元输出轴上，用于传递驱动力矩；所述回转支承为带外圆柱直齿的交叉滚子轴承，与驱动齿轮组成齿轮传动副；所述回转支承内圈与过渡段紧固作为方位固定端，回转支承外圈与俯仰壳体紧固作为方位转动端；所述方位轴结构侧壁开有窗口，紧固安装在俯仰壳体上；所述方位限位块通过一个销钉紧固到过渡段上，允许方位限位块以销钉为轴旋转一定角度；