CN106933258B

CN106933258B - 一种小型盘式单轴跟踪平台

Info

Publication number: CN106933258B
Application number: CN201710207897.9A
Authority: CN
Inventors: 魏贵玲; 邓劲松; 王斌; 朱彤
Original assignee: CETC 26 Research Institute
Current assignee: CETC 26 Research Institute
Priority date: 2017-03-31
Filing date: 2017-03-31
Publication date: 2020-04-07
Anticipated expiration: 2037-03-31
Also published as: CN106933258A

Abstract

本发明公开了一种小型盘式单轴跟踪平台，包括水平姿态测量单元和伺服跟踪控制单元；伺服跟踪控制单元包括安装座、转盘、驱动器、电机、测角传感器和控制电路；驱动器和电机固定安装在转盘上，驱动器输出与电机连接，电机输出轴通过主动齿轮与安装座上的从动齿轮啮合，测角传感器设于转盘上表面中心；控制电路安装在转盘上表面；控制电路为扇环形，扇环的圆心和转盘中心一致，扇环的外周圆弧与转盘的弧度一致。驱动器安装在电机上端，天线或CCD整体装置的下表面设有容置腔，天线或CCD整体装置通过该容置腔将驱动器和电机一起罩住。本发明具有结构紧凑，体积较小、重量较轻的特点。

Description

一种小型盘式单轴跟踪平台

技术领域

本发明涉及一种小型盘式单轴跟踪平台，是一种具备水平姿态测量和单轴跟踪平台功能的旋转装置，该装置是将水平姿态测量单元和伺服跟踪控制单元组合起来的单轴跟踪平台，通过嵌入在本平台中的天线和CCD，实现对地面远程目标的跟踪监视。

背景技术

单轴跟踪平台主要用于天线和CCD的方位旋转角度测量，单轴跟踪平台由远程控制计算机向平台伺服跟踪控制***发送指令，使雷达天线波束或CCD对准所需要的地面测试目标，并实时给出水平姿态和方位角信息。由于单轴跟踪平台安装在特殊要求的支架上，要求单轴跟踪平台的外观为盘式、体积较小、重量较轻，以便嵌入于天线或CCD整体装置内，不但要求保证高精度定位控制功能，而且要求成本低、美观。

目前跟踪平台多采用专用的驱动器和电机搭建伺服跟踪控制单元，但是专用的驱动器功能太过齐全，致使体积太庞大，无法内置于单轴跟踪平台内，因此需要一种小型化的单轴跟踪平台来实现这类天线和CCD平台的控制要求。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种小型盘式单轴跟踪平台，本发明所提供的单轴跟踪平台是一种将水平姿态测量单元和伺服跟踪控制单元组合起来的单轴跟踪平台，具有结构紧凑，体积较小、重量较轻的特点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种小型盘式单轴跟踪平台，包括水平姿态测量单元和伺服跟踪控制单元；伺服跟踪控制单元包括安装座、转盘、驱动器、电机、测角传感器和控制电路；转盘通过转轴安装在安装座上并可相对安装座转动，驱动器和电机固定安装在转盘上，驱动器输出与电机连接以控制电机转动，电机输出轴上设有主动齿轮，安装座上设有与主动齿轮啮合的从动齿轮，测角传感器设于转盘上表面中心用于检测转盘工作中的转动角度，测角传感器的输出接控制电路，控制电路的一路输出接驱动器；控制电路安装在转盘上表面；其特征在于：所述水平姿态测量单元由两个倾角传感器组成并嵌入到控制电路中；所述控制电路为扇环形，扇环的圆心和转盘中心一致，扇环的外周圆弧与转盘的弧度一致，扇环的内周圆弧与测角传感器的弧度一致。

所述电机竖直放置且输出轴朝下，驱动器为正方型并安装在电机上端，天线或CCD整体装置安装在转盘上方并随转盘一起转动，天线或CCD整体装置的下表面设有容置腔，天线或CCD整体装置通过该容置腔将驱动器和电机一起罩住。

所述伺服跟踪控制单元还包括硬件限位机构，所述硬件限位机构由挡片和两个限位开关组成，挡片水平安装在安装座上，两个限位开关固定在转盘上，两个限位开关分别对应转盘的正转和反转的极限位置；限位开关具有水平朝向的U型开口，U型开口形成的上下槽壁上设有配对的红外线发射装置和红外线接收装置，限位开关在随转盘转动过程中，安装座上的挡片会进入U型开口中从而阻断红外线接收装置对红外线发射装置所发射出的红外线的接收；限位开关的输出通过控制电路接驱动器。

所述限位开关分别通过圆盘与转盘固定；在转盘上设有上下贯通的安装孔，安装孔上端具有沉台以形成阶梯孔，圆盘安装在沉台中且圆盘上表面和转盘上表面平齐；在圆盘下表面中心形成有向下的柱状凸起，限位开关固定在柱状凸起下表面上并露出于转盘下表面；圆盘周围设有上下贯通的顶出螺钉孔，顶出螺钉孔正对沉台表面，顶出螺钉孔用于与螺钉配合将圆盘从沉台上取出。

转盘边缘设有向下的环状的保护罩，保护罩将安装座上端和限位开关遮盖。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、本发明将水平姿态测量单元和伺服跟踪控制单元集成在一个盘式平台中，减轻了重量，缩小了体积、提高了承载能力。

2、本发明设计了特殊形状的控制电路（扇环形），驱动器和电机位于天线或CCD整体装置下表面的容置腔内，以及限位开关的布置和取出设计，都从不同角度降低了产品整体体积，实现了本跟踪平台在天线和CCD平台内的安装和控制要求。

附图说明

图1-本发明结构示意图。

图2-图1俯视图。

其中，1-水平姿态测量单元；2-安装座；3-转盘；4-驱动器；5-电机；6-测角传感器；7-控制电路；8-挡片；9-限位开关；10-圆盘。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。

参见图1和图2，本发明的小型盘式单轴跟踪平台，包括水平姿态测量单元1和伺服跟踪控制单元；伺服跟踪控制单元包括安装座2、转盘3、驱动器4、电机5、测角传感器6和控制电路7；转盘3通过转轴安装在安装座2上并可相对安装座2转动，驱动器4和电机5固定安装在转盘3上，驱动器4输出与电机5连接以控制电机转动，电机输出轴上设有主动齿轮，安装座上设有与主动齿轮啮合的从动齿轮，测角传感器6设于转盘3上表面中心用于检测转盘工作中的转动角度，测角传感器6的输出接控制电路7，控制电路7的一路输出接驱动器4；控制电路7安装在转盘3上表面。所述水平姿态测量单元1由两个倾角传感器组成并嵌入到控制电路7中；所述控制电路7为扇环形，扇环的圆心和转盘中心一致，扇环的外周圆弧与转盘的弧度一致，扇环的内周圆弧与测角传感器的弧度一致。一般的电路为长方形或正方形，本控制电路设计的是一种圆弧形的电路，电路的圆弧与盘式的平台机构弧度一致，圆弧形的电路安装在盘式的平台机构上，节约了平台高度和宽度，减小了体积。

工作时，远程控制计算机将采集的天线或CCD的信息转换为单轴跟踪平台所需的控制信号，实现对远程目标的精确对准和旋转跟踪功能，单轴跟踪平台自动在进行水平姿态测量的同时，还实时上报当前旋转角度的方位信息。跟踪运动过程中，驱动器控制电机转动，电机通过减速器带动齿轮传动，最后带动转盘旋转。

所述电机5为正方型并竖直放置且输出轴朝下，驱动器4为正方型并安装在电机5上端，天线或CCD整体装置安装在转盘上方并随转盘一起转动，天线或CCD整体装置的下表面设有容置腔，天线或CCD整体装置通过该容置腔将驱动器4和电机5一起罩住。本发明驱动器通过4颗安装螺钉安装在正方型电机尾部（上端），随电机一起嵌入在天线或CCD整体装置内，节约了驱动器单独放置所占用的空间，减小了体积。

上述测角传感器配合软件实现了转盘转动角度的控制，为了保证转动角度的准确可靠控制，使得即使软件限位失效的情况下还能够继续限位，本发明的伺服跟踪控制单元还包括硬件限位机构，所述硬件限位机构由挡片8和两个限位开关9组成，挡片水平8安装在安装座2上，两个限位开关9固定在转盘3上，两个限位开关9分别对应转盘的正转和反转的极限位置；限位开关9具有水平朝向的U型开口，U型开口形成的上下槽壁上设有配对的红外线发射装置和红外线接收装置，限位开关在随转盘转动过程中，安装座上的挡片会进入U型开口中从而阻断红外线接收装置对红外线发射装置所发射出的红外线的接收；限位开关的输出通过控制电路接驱动器。通常限位开关的红外线水平发射，挡片竖直设置，而本发明为了使结构更加紧凑，将限位开关的红外线竖直发射，挡片水平设置，这样就降低了硬件限位机构的高度，也就降低了产品整体高度。

所述限位开关9分别通过圆盘10与转盘3固定；在转盘上设有上下贯通的安装孔，安装孔上端具有沉台以形成阶梯孔，圆盘安装在沉台中且圆盘上表面和转盘上表面平齐；在圆盘下表面中心形成有向下的柱状凸起，限位开关固定在柱状凸起下表面上并露出于转盘下表面；圆盘周围设有上下贯通的顶出螺钉孔，顶出螺钉孔正对沉台表面，顶出螺钉孔用于与螺钉配合将圆盘从沉台上取出。

为了降低设计高度，本发明将圆盘上表面设计为和转盘上表面平齐的结构；但这样一来圆盘就没有突出部分，而为了节省空间，圆盘周围和沉台壁的间隙非常小，工具很难进入，这样的结构很不方便圆盘的取出，而限位开关故障后往往需要取出圆盘对其进行检修，鉴于此，本发明巧妙地设计了螺纹结构的顶出螺钉孔，可以在不打开盘式平台机构的情况下方便维修拆卸。具体操作时，先将圆盘与沉台固定的螺钉取下，然后在顶出螺钉孔中旋入螺钉，当螺钉抵到沉台表面后，继续拧入螺钉时，由于圆盘不能相对顶出螺钉孔转动，圆盘自然就会上升，从而顺利取出圆盘。

具体设计时，控制电路7、电机5、两限位开关对应的圆盘10都设置在转盘3上表面，其中两圆盘10位于电机5两侧并位于电机5和控制电路7之间的转盘3表面。

本发明限位装置由软件限位和硬件电气限位两部份组成，软件限位通过测角传感器实时测量方位角度，当到达指定逆时针角度时，启动逆时针软件限位。当到达指定顺时针角度时，启动顺时针软件限位。其次，硬件电气限位通过限位开关实时监测，当触发限位开关信号后，切断电源，实现保护。

本发明将电路部分全部设置在转盘上，这样降低了电路设计难度，避免了同时设计在转动部分和固定部分上导致设计的复杂。

本发明将水平姿态测量单元和伺服跟踪控制单元集成在一个盘式平台中，并通过一系列结构改进，减轻了重量，缩小了体积、提高了承载能力。本发明通过上述改进，最终跟踪平台直径小于210mm，厚度小于30mm，大幅降低高度，增加实用性，同时盘式旋转机构也具有良好的密封性和整体美观性。

本发明的上述实施例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims

1.一种小型盘式单轴跟踪平台，包括水平姿态测量单元和伺服跟踪控制单元；伺服跟踪控制单元包括安装座、转盘、驱动器、电机、测角传感器和控制电路；转盘通过转轴安装在安装座上并可相对安装座转动，驱动器和电机固定安装在转盘上，驱动器输出与电机连接以控制电机转动，电机输出轴上设有主动齿轮，安装座上设有与主动齿轮啮合的从动齿轮，测角传感器设于转盘上表面中心用于检测转盘工作中的转动角度，测角传感器的输出接控制电路，控制电路的一路输出接驱动器；控制电路安装在转盘上表面；其特征在于：所述水平姿态测量单元由两个倾角传感器组成并嵌入到控制电路中；所述控制电路为扇环形，扇环的圆心和转盘中心一致，扇环的外周圆弧与转盘的弧度一致，扇环的内周圆弧与测角传感器的弧度一致；

2.根据权利要求1所述的小型盘式单轴跟踪平台，其特征在于：所述伺服跟踪控制单元还包括硬件限位机构，所述硬件限位机构由挡片和两个限位开关组成，挡片水平安装在安装座上，两个限位开关固定在转盘上，两个限位开关分别对应转盘的正转和反转的极限位置；限位开关具有水平朝向的U型开口，U型开口形成的上下槽壁上设有配对的红外线发射装置和红外线接收装置，限位开关在随转盘转动过程中，安装座上的挡片会进入U型开口中从而阻断红外线接收装置对红外线发射装置所发射出的红外线的接收；限位开关的输出通过控制电路接驱动器。

3.根据权利要求2所述的小型盘式单轴跟踪平台，其特征在于：所述限位开关分别通过圆盘与转盘固定；在转盘上设有上下贯通的安装孔，安装孔上端具有沉台以形成阶梯孔，圆盘安装在沉台中且圆盘上表面和转盘上表面平齐；在圆盘下表面中心形成有向下的柱状凸起，限位开关固定在柱状凸起下表面上并露出于转盘下表面；圆盘周围设有上下贯通的顶出螺钉孔，顶出螺钉孔正对沉台表面，顶出螺钉孔用于与螺钉配合将圆盘从沉台上取出。

4.根据权利要求3所述的小型盘式单轴跟踪平台，其特征在于：转盘边缘设有向下的环状的保护罩，保护罩将安装座上端和限位开关遮盖。