陀螺與重力綜合穩定船用夜視儀的製作方法

2023-10-27 20:30:12

專利名稱：陀螺與重力綜合穩定船用夜視儀的製作方法
技術領域：
:本實用新型涉及一種陀螺與重力綜合穩定船用夜視儀。
技術背景:目前船用夜視儀需求迫切，因一切海上的監控船，漁政船及較大的船隻均需配置以滿足監控、跟綜及自身安保方面的需要，但遺憾的是船上設置各種夜視儀(例如熱像儀)均需一個穩定平臺，以隔離船舶的搖擺對它的幹擾，這種穩定平臺目前最好的是陀螺穩定平臺，穩定精度能達0.5以內，但技術較複雜，價格昂貴，例如，西安航天長城科技公司生產的X、Y兩軸穩定平臺，廣州華之航船舶配件有限公司生產的TNlO型自穩定雲臺，售價都在15萬元/臺左右，而裝有熱像儀，低昭度相機及設有跟蹤，檢測等的整套系統裝置價格需百萬以上，例如彼岸公司生產的海獅3XT型，就需200萬元/套，為減低成本計，本人在幾年前也曾申請了一專利:船用夜視儀穩定平臺(專利號:ZL200520117451.X)，它是採用二個相互用軸連接的水平環，外環的軸穿在支架上，內環的軸與外環垂直，內環上設一個平臺，下面掛一個壓重物，利用壓重物的重力來達平臺的穩定，這種結構很簡單、廉價，但在海上實際測試時，發現因慣性力的存在，船舶穩定精度只能達到5°以內，故在風浪大，當搖擺落在攝像機縱軸方向時，那怕只5°，而目標物，例如見到的水天線，往往要脫離顯示屏的上、下邊框，嚴重影響觀察；但也發現，當海浪搖擺落在攝像機左右方向時，則影響甚微，儘儘使目標物，例如上述那條水無線，只原地向左右對角線方向傾斜幾度罷了，最多5°，不影響觀察，究其理，其實攝像機是在左右方向滾動，在CCD上的像還是始終豎直向下的，相對於大幅擺動的機框，再附加擺動幾度吧了，而機框的擺動與人的座位擺動是一致的，不會有感覺，感覺的只附加的那幾度。
發明內容:本發明是取長補短，吸取了陀螺穩定平臺穩定度高的優點，在攝像機的縱軸方向安裝了陀螺穩定裝置，使穩定度達到0.5°以內；而與鏡軸垂直的方向，則採用成本低廉的重力穩定。為達到上述目的，本發明的結構是這樣的:由支架裝置、穩定裝置、雲臺裝置及熱成像系統組成，還包括方位大齒輪(2)，方位小齒輪(3)、方位電動機(7)、U形連接板(9)、陀螺平臺(10)、俯仰減速電機(11)和力矩電機(23)，支架裝置包括機殼(27)和底座(1)，底座(I)的下部邊緣處製成工字凹入狀，其承載板(6)與機殼(27)是用螺釘連接成一體，並可水平轉動先設置一個底座，在底座上設置一塊承載板，用主軸穿入底座的軸孔中，使其可水平轉動，在承載板上固定一方位電動機，其軸上固定一個方位小齒輪，小齒輪與固定在底座上的方位大齒輪相嚙合，這樣小齒輪轉動時，就能迫使承載板與其上的一切承載物作水平相對轉動；再制一個圓形機殼，套入並固定在承載板上，殼的中間部分是向下凹落的，設有一可俯仰的熱像儀盒，盒固定在左右各一塊過渡塊上，過渡塊其一套在力矩電機的空心軸上，另一塊套入並固定在另一側的蝸輪軸上，這樣陀螺平臺上的俯仰電機就可通過蝸杆蝸輪使熱像儀盒作上、下俯仰。為使陀螺平臺得到穩定，是在平臺上設一單軸陀螺，它發出的不平衡信號送到另一側的力矩電機上，力矩電機轉動，通過二者間的U形連接板，使平臺始終保持水平。為使熱像儀在橫軸方向(下稱Y軸方向)得到穩定，是在熱像儀盒中部設「 Π 」狀的懸掛板，此板前後向上各固定著一個Y軸，此軸穿在下部固定在壓重塊上，並載有熱像儀與可見光攝像機的熱像儀掛架的前後立板上，這樣就可重力穩定了。另外控制臺上設有轉換開關，以控制熱像儀與可見光相機哪個進入使用。本實用新型與現有技術相比，具有以下顯著特點與積極效果:1、與雙軸採用重力穩定的船用夜視儀相比，大大提高了熱像儀在縱軸方向上的穩定精度，可以達到0.5 °以內，不會使目標物跑出視屏上、下邊框。2、與雙軸陀螺穩定平臺相比，在不影響觀察效果的情況下，省去了 一個軸的陀螺穩定裝置，節約了製造成本，也減少了體積，因外形沒擺動，故可做得很美觀。3、因有壓重物的存在，故當陀螺發生故障時，在縱軸上也可得到重力穩定。4、機殼為整體鑄造與承載板密合，故整體防水性極好。

附圖1為本發明整體全剖正視圖附圖2為本發明整體全剖左視圖附圖3為本發明A-A向俯視圖附圖4為本發明的陀螺穩定平臺相關原理方框圖
具體實施方式
:如附圖1、2、3所示，本發明承載板(6)上設有一方位電動機(7)，它向下的軸上，固定著一個方位小齒輪(3)，與方位大齒輪(2)嚙合，方位大齒輪(2)固定在底座(I)上，方位小齒輪(3)固定在承載板(6)上。底座(I)的下部邊緣處製成工字凹入狀其承載板(6)與機殼(27)用螺釘連接成一體，可水平轉動。另外還設置著力矩電機驅動器(26)與必要的線路板(8)，支架裝置的機殼(27)是整體鑄造的，像個電飯煲，為嵌入可俯仰的熱像儀盒
(16)，其上部中間製成凹形，凹形處的二側壁上各有一孔，其一可供力矩電機(23)的空心軸穿出，另一側的孔，供陀螺平臺(10)的空心軸穿出。機殼(27)凹下部分的一側殼內，固定著力矩電機(23)，另一側殼內設有一陀螺平臺(10)與單軸陀螺(14)，二者的軸用U形連接板(9)相固連接成一體，為使熱像儀盒(16)可俯仰，方法是俯仰減速電動機(I)固定在陀螺平臺(10)上，通過其軸上的蝸杆(12)與蝸輪(13)相嚙合，蝸輪(13)是有軸的，它從陀螺平臺(10)的空心軸孔中穿出，與過渡塊(15)用螺釘連接，過渡塊(15)與熱像儀盒(16)牢固相接。熱像儀盒(16)是一個前後較寬、中間較狹像啞鈴狀的長方盒，其狹處上沿翻出部分，固定在左右各一的過渡塊(15)上，其中有一塊過渡塊(15)套在力矩電機(23)轉子上的空心軸(24)的軸端，是活動的。熱像系統包括熱像儀盒(16)及內的熱像儀(22)，可以左右擺動，進行重力穩定，方法是先製作一個方形的Y軸懸掛板(19)，它的上沿用螺釘固定在熱像儀盒(16)上，其前後二側是豎直向下彎曲的，上面各固定著一Y軸(20)，此軸穿入下部帶有壓重塊(25)、塊上設有熱像儀(22)及可見光相機(18)的熱像儀掛架(21)的前後二塊板上，構成橫向重力穩定，製作時支架的上部製成方形框，框前後立板上有軸孔，可供Y軸(20)穿入，這樣重心在下，且很低，就可達到重力穩定目的。為使熱像儀盒(16)能設置可見光攝像機(18)，方法是熱像儀掛架(21)的上端水平彎出，整個熱像儀盒(16)前端方向還各設有一塊圓形的紅外玻璃(28)與一塊普通玻璃(30)，熱像儀盒(16)與熱像儀盒蓋(17)是用前後端各一個螺釘及它們邊緣的凹凸槽使二者結合的。工作過程是這樣的，當風浪使熱像儀(22)在縱軸方向搖擺時，陀螺(14)發出不平衡信號，經信息處理系統較複雜的計算處理後，向力矩電機(23)發出轉動信號，由於U形連接板(9)的存在，可使陀螺平臺(10)始終保持水平，需要使熱像儀(22)上，下俯仰時，只要向俯仰減速電動機(11)輸入電流即可。若欲使熱像儀(22)水平轉動，只要向方位電動機(7)輸入電流，因方位大齒輪
(2)是不動的，故方位小齒輪(3)及承載板(6)上的所有部件就作相對的水平轉動，不會使熱像儀(22)與陀螺平臺(10)錯位，也達到改變方位的目的。另外安裝整機時，需先把機殼
(27)的所有部件先裝好，再套入底座(I)並用螺釘固定即可。
權利要求1.一種陀螺重力綜合穩定船用夜視儀，其特徵在於它由支架裝置、穩定裝置、雲臺裝置及熱成像系統組成，還包括方位大齒輪(2)，方位小齒輪(3)、方位電動機(7)、U形連接板(9)、陀螺平臺(10)、俯仰減速電機(11)和力矩電機(23)，其特徵在於支架裝置包括機殼(27)和底座(1)，底座(I)的下部邊緣處製成工字凹入狀，其承載板(6)與機殼(27)是用螺釘連接成一體，並可水平轉動。
2.根據權利要求1所述的陀螺與重力綜合穩定船用夜視儀，其特徵在於底座(I)上固定有方位大齒輪(2)，方位電動機(7)與方位小齒輪(3)固定在承載板(6)上，俯仰減速電機(11)固定在陀螺平臺(10)上，通過其軸上的蝸杆(12)、蝸輪(13)過渡塊(15)與熱像儀盒(16)牢固相接。
3.根據權利要求1所述的陀螺與重力穩定船用夜視儀，其特徵在於機殼(27)凹下部分的一側殼內，固定著力矩電機(23)，另一側殼內設有一陀螺平臺(10)與單軸陀螺(14)，二者的軸用U形連接板(9)牢固連接成一體，組成縱軸陀螺穩定；在啞鈴狀的熱像儀盒(16)的中部狹窄處的二壁上，各固定有一塊Y軸懸掛板(19)，其前後向下彎的板上，各固定著一Y軸(20)，此軸穿入下部帶有壓重塊(25)、塊上設有熱像儀(22)及可見光相機(18)的熱像儀掛架(21)的前後二塊板上，構成橫向重力穩定。
專利摘要本實用新型公開了一種陀螺與重力綜合穩定船用夜視儀，它由機架、穩定裝置、雲臺裝置及熱成像系統組成。機架由底座、熱像儀盒及機殼等組成；穩定裝置由穩定熱像儀縱軸的陀螺穩定裝置與穩定橫軸的重力穩定裝置組成；雲臺裝置由可使熱像儀同步水平旋轉與俯仰的機電結構組成；熱成像系統由熱像儀高清晰寬可調焦距CCD及其控制電路組成。據以往對雙軸重力穩定平臺海試，發現熱像儀擺幅最大不會超5°，但這5°在熱像縱軸方向時，影響很大，常使目標物脫離視屏上、下邊框；而橫向時，則目標(如水天線)只原地左右傾斜幾度，不影響視察。據此，本專利在不影響觀察質量的前提下，省去一軸陀螺穩定裝置，大大降低了成本，減少了體積，因機殼無擺動，故外形美，是一種高性價比的普及型船用夜視儀，適於一切海船使用。
文檔編號B63B49/00GK203064179SQ20122057438
公開日2013年7月17日 申請日期2012年10月21日 優先權日2012年10月21日
發明者張伯文 申請人:張伯文