CN110095021B - 一种用于大视场红外光学***的像方扫描装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于大视场红外光学***的像方扫描方法，属于红外成像领域。本发明采用了大视场的红外光学***，利用基于滚珠丝杠传动原理的高精度像方扫描机构带动红外探测器进行二维运动，实时响应***指令，扫描角速度可以预置，运动位置精度优于1′，可实现红外光学***大视场范围内的成像要求，本发明提出的像方扫描技术，可以实现大视场红外光学***的成像要求，满足红外制导***的大视场扫描搜索功能，且整体结构简单、可靠，有效解决了红外制导***小型化、轻量化的难题。

Description

一种用于大视场红外光学***的像方扫描装置
技术领域
本发明属于红外成像领域，具体涉及一种用于大视场红外光学***的像方扫描方法。
背景技术
随着科学技术的高速发展和世界局势的推动，红外成像制导已经成为精确制导领域研究的热点。为满足制导***中大视场的需求，一种方式是采用扫描式的光学***，包括增加扫描反射镜以及整体旋转等结构形式，但均会引起旋转像移，而且会增大产品尺寸及重量，不利于制导***小型化、轻量化的发展趋势；另一种方式是直接采用大视场的光学***，但目前来看红外探测器的尺寸无法满足大视场的成像要求。
发明内容
本发明采用的技术方案为：
一种用于大视场红外光学***的像方扫描方法，包括光学***(16)、红外探测器(18)、高精度像方扫描机构(19)，光学***(16)将接收到的红外景象成像在焦面(17)上，利用红外探测器(18)的二维平动实现大视场的扫描搜索功能，所述的高精度像方扫描机构(19)包括X轴运动机构(1)和Y轴运动机构(2)；
所述的X轴运动机构(1)，包括X轴运动导轨(3)、红外探测器安装座(4)、X轴限位块(5)、X轴零位开关(6)、X轴驱动电机(7)、X轴安装座(8)和X轴丝母(9)；X轴驱动电机(7)固定在X轴安装座(8)上，前置减速装置，后置增量式编码器，利用滚珠丝杠，由X轴丝母(9)将旋转运动转换为直线运动，由增量式编码器进行运动控制；
所述的Y轴运动机构(2)，包括Y轴运动导轨(10)、Y轴零位开关(11)、Y轴驱动电机(12)、Y轴安装座(13)、Y轴限位块(14)和Y轴丝母(15)；Y轴运动导轨(10)安装在固定机架上，导轨上的滑块与X轴安装座(8)相连接；Y轴驱动电机(12)固定在Y轴安装座(13)上，前置减速装置，后置增量式编码器，利用滚珠丝杠，由Y轴丝母(15)将旋转运动转换为直线运动，由增量式编码器进行运动控制。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、可以有效扩大红外光学***的成像视场，实现制导***的大视场扫描搜索；
2、基于滚珠丝杠传动原理的高精度像方扫描机构，可以满足扫描角速度及运动位置精度的要求，并能够适应低温环境及振动环境要求。
3、该像方扫描技术可以充分发挥小尺寸红外探测器的性能优势，有效地解决了红外制导***小型化、轻量化的难题。
附图说明
图1为一种用于大视场红外光学***的像方扫描方法示意图。
图2为像方扫描技术原理图。
图3为高精度像方扫描机构结构图。
图4为X轴运动机构主视图。
图5为X轴运动机构剖视图。
图6为Y轴运动机构主视图。
具体实施方式
如图1所示为一种用于大视场红外光学***的像方扫描方法，一种用于大视场红外光学***的像方扫描方法，包括光学***(16)、红外探测器(18)、高精度像方扫描机构(19)，光学***(16)将接收到的红外景象成像在焦面(17)上，利用高精度的像方扫描机构实现红外探测器(18)的二维平动，实现大视场的扫描搜索功能，满足红外制导***中大视场快速扫描搜索的要求。
如图2所示，为像方扫描技术原理图，红外光学***探测器的瞬时视场8°×6°，设计的扫描视场为32°×24°，可以有效扩大视场搜索范围。
如图3所示，为为高精度像方扫描机构结构图，所述的高精度像方扫描机构(19)包括X轴运动机构(1)和Y轴运动机构(2)。
如图4所示为X轴运动机构主视图，如图5所示为X轴运动机构剖视图。所述的X轴运动机构(1)主要由X轴运动导轨(3)、红外探测器安装座(4)、X轴限位块(5)、X轴零位开关(6)、X轴驱动电机(7)、X轴安装座(8)以及X轴丝母(9)组成。X轴运动导轨(3)用于安装红外探测器安装座(4)；X轴限位块(5)起到运动限位的作用；X轴零位开关(6)用于零位校正，确定X轴零位；X轴驱动电机(7)固定在X轴安装座(8)上，前置减速装置，后置增量式编码器，利用滚珠丝杠，由X轴丝母(9)将旋转运动转换为直线运动，由编码器通过细分进行运动控制。
如图6所示为Y轴运动机构主视图，Y轴运动机构主要由Y轴运动导轨(10)、Y轴零位开关(11)、Y轴驱动电机(12)、Y轴安装座(13)、Y轴限位块(14)以及Y轴丝母(15)组成。Y轴运动导轨(10)安装在固定机架上，导轨上的滑块与X轴安装座(8)相连接；Y轴零位开关(11)用于零位校正，确定Y轴零位；Y轴驱动电机(12)固定在Y轴安装座(13)上，前置减速装置，后置增量式编码器，利用滚珠丝杠，由Y轴丝母(15)将旋转运动转换为直线运动，由编码器通过细分进行运动控制。
X轴驱动电机、Y轴驱动电机均选用了Maxon公司的型号为RE16-118733的高速直流电机，减速机选用424222型号，丝杠驱动组件选用GP16 Sφ16型号，最大运动速度可达到90.9mm/s，最低使用温度可达到-20℃；X轴零位开关(6)、Y轴零位开关(11)放置于X轴与Y轴运动的两端，用于零位校正；X轴运动导轨(3)、Y轴运动导轨(10)选用精密级的THK导轨，用于实现高精度的运动；X轴安装座(8)、Y轴安装座(13)、X轴限位块(5)、Y轴限位块(14)均选用力学性能优异的航空铝2A12材料。利用上述结构，调整各构件精度，可实现红外探测器的预定速度运动，并保证运动精度达到使用要求(小于1′)，最终实现像方扫描技术。
综上，本发明采用了大视场的红外光学***，并利用基于滚珠丝杠传动原理的高精度像方扫描机构带动红外探测器进行二维运动，满足了大视场的成像要求，实现了大视场搜索，提供了一种稳定、可靠的像方扫描技术，能够解决红外制导***小型化、轻量化的难题。

Claims (1)

1.一种用于大视场红外光学***的像方扫描装置，包括光学***(16)、红外探测器(18)、高精度像方扫描机构(19)，红外探测器(18)像面尺寸小于光学***(16)的成像像面尺寸；光学***(16)将接收到的红外景象成像在焦面(17)上，利用红外探测器(18)的二维平动实现大视场的扫描搜索功能，所述的高精度像方扫描机构(19)包括X轴运动机构(1)和Y轴运动机构(2)；
所述的X轴运动机构(1)，包括X轴运动导轨(3)、红外探测器安装座(4)、X轴限位块(5)、X轴零位开关(6)、X轴驱动电机(7)、X轴安装座(8)和X轴丝母(9)；X轴驱动电机(7)固定在X轴安装座(8)上，前置减速装置，后置增量式编码器，利用滚珠丝杠，由X轴丝母(9)将旋转运动转换为直线运动，由增量式编码器进行运动控制；
所述的Y轴运动机构(2)，包括Y轴运动导轨(10)、Y轴零位开关(11)、Y轴驱动电机(12)、Y轴安装座(13)、Y轴限位块(14)和Y轴丝母(15)；Y轴运动导轨(10)安装在固定机架上，导轨上的滑块与X轴安装座(8)相连接；Y轴驱动电机(12)固定在Y轴安装座(13)上，前置减速装置，后置增量式编码器，利用滚珠丝杠，由Y轴丝母(15)将旋转运动转换为直线运动，由增量式编码器进行运动控制。
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