一種適用于支撐光電跟蹤設(shè)備的調(diào)平機(jī)構(gòu)

陳仁濤 張鵬

摘 要：根據(jù)某項(xiàng)目需求，為保證光電跟蹤設(shè)備的測量精度，在光電跟蹤設(shè)備基座基準(zhǔn)面和安裝支架聯(lián)接平面處需設(shè)計(jì)調(diào)平機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備基準(zhǔn)面水平。鑒于項(xiàng)目對結(jié)構(gòu)件尺寸重量的限制，必須采用手動調(diào)平的方式，而傳統(tǒng)手動式調(diào)平機(jī)構(gòu)的調(diào)平精度低，抗傾覆能力也很弱。文章設(shè)計(jì)了一種手動調(diào)平機(jī)構(gòu)，該調(diào)平機(jī)構(gòu)抗傾覆能力較強(qiáng)，且能夠滿足設(shè)備基準(zhǔn)面的高精度水平要求。

關(guān)鍵詞：光電跟蹤設(shè)備；高精度；調(diào)平機(jī)構(gòu)

中圖分類號：TN29 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）20-0069-02

Abstract： According to the requirements of a certain project， in order to ensure the measurement accuracy of the photoelectric tracking equipment， it is necessary to design a leveling mechanism at the base datum of the optoelectronic tracking equipment and the connecting plane of the mounting bracket to realize the datum level of the equipment. In view of the limitation of the size and weight of the structural parts， the manual leveling method must be adopted， while the leveling accuracy of the traditional manual leveling mechanism is low and the anti-overturning ability is also very weak. In this paper， a manual leveling mechanism is designed， which has strong anti-overturning ability and can meet the requirements of high precision level of equipment datum.

Keywords： photoelectric tracking equipment； high precision； leveling mechanism

引言

光電跟蹤設(shè)備由光電有效載荷（攝像機(jī)等）和穩(wěn)定平臺兩大部分組成。在穩(wěn)定平臺上安裝有效光電載荷，通過驅(qū)動控制指令實(shí)現(xiàn)光電載荷對目標(biāo)進(jìn)行捕獲、跟蹤和瞄準(zhǔn)。為實(shí)現(xiàn)光電跟蹤設(shè)備穩(wěn)像平臺高精度的調(diào)平，在光電跟蹤設(shè)備安裝面和基座安裝面間需設(shè)計(jì)調(diào)平機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定平臺基準(zhǔn)面水平。三點(diǎn)確定一個(gè)平面， 三點(diǎn)調(diào)平是最容易實(shí)現(xiàn)的[1]。故本文設(shè)計(jì)了一種基于三點(diǎn)調(diào)平原理的調(diào)平機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了要求的功能，經(jīng)過試驗(yàn)，滿足系統(tǒng)指標(biāo)要求。

1 理論分析與設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)指標(biāo)

光電跟蹤設(shè)備總重：25kg

獨(dú)立機(jī)構(gòu)重量：≤10kg

調(diào)平精度：<1′

1.2 調(diào)平機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)三點(diǎn)調(diào)平原理及設(shè)備安裝要求，利用Creo軟件設(shè)計(jì)了如圖1所示的楔鐵式調(diào)平機(jī)構(gòu)：通過調(diào)節(jié)螺釘來調(diào)整光電跟蹤設(shè)備的安裝面，當(dāng)雙軸測角儀顯示的數(shù)值在可接受精度范圍內(nèi)時(shí)，擰緊固定螺釘，保證設(shè)備安裝面的水平度不變。

1.3 重量分析

在Cero模型中添加材料信息，計(jì)算出各零部件模型重量如表1。

根據(jù)表1估算，調(diào)平機(jī)構(gòu)總質(zhì)量為5.172kg，符合指標(biāo)要求。

1.4 精度分析

調(diào)平機(jī)構(gòu)每個(gè)調(diào)平腿都通過楔鐵式調(diào)平塊進(jìn)行調(diào)節(jié)，楔鐵式調(diào)平塊如圖2所示，為保證調(diào)平機(jī)構(gòu)的靈敏度，其傾角不宜過大，本機(jī)構(gòu)傾角定為5°。

圖2所示為調(diào)整塊的兩個(gè)極限狀態(tài)，兩極限狀態(tài)間調(diào)整塊水平方向的行程為25.5mm，豎直方向上楔塊移動2.231mm。

對整個(gè)安裝面來說，其支點(diǎn)布局如圖3所示：

故調(diào)平機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)范圍為

2.231/189×180/π=40.580′

要求調(diào)節(jié)精度為1′，取調(diào)平精度的一半作為每次允許的可調(diào)精度。則每次上滑塊垂直方向的移動量為

0.5/60×π/180×189=0.027mm

其水平位移量為

0.027×25.5/2.231=0.309mm

調(diào)節(jié)螺釘螺紋為M5×0.8，楔塊傾斜角為5°，則需要調(diào)節(jié)螺釘轉(zhuǎn)過的角度為

0.309×360/0.8=139.05°

由此可看出，人工調(diào)節(jié)時(shí)調(diào)節(jié)螺釘每次轉(zhuǎn)過角度不超過139.05°，則該調(diào)平機(jī)構(gòu)滿足設(shè)備的調(diào)平精度要求。

1.5 調(diào)整塊強(qiáng)度分析

楔塊滑動過程中，接觸面積最小時(shí)，斜面所受壓力最大，計(jì)算接觸面積時(shí)，可先求出上下楔塊水平投影面的重疊面積，然后按下式計(jì)算：

2 結(jié)論

根據(jù)指標(biāo)要求，利用Creo軟件設(shè)計(jì)了調(diào)平角度不小于40′，調(diào)平精度1′的高精度楔鐵式調(diào)平機(jī)構(gòu)，并在實(shí)際項(xiàng)目中得以應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

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