一种五轴位标器制造技术

本发明专利技术公开了一种五轴位标器，它包含自由陀螺与双轴框架伺服机构，通过自由陀螺安装在双轴框架伺服机构的双轴框架内框上，构成五轴位标器。光学系统集成在陀螺转子上，探测器固连在自由陀螺的万向支架底座上。这种位标器可以具有更大的跟踪场和更快的跟踪角速度，保证了产品在全方位角下工作的高效稳定和精度，提高位标器探测性能。

A five axis marker

The invention discloses a five axis marker, comprising a free gyroscope and a biaxial frame servo mechanism, wherein, the five axis marker is composed of a free gyro mounted on the inner frame of the biaxial frame of the biaxial frame servo mechanism. The optical system is integrated on the gyro rotor, and the detector is connected to the gimbal base of the free gyro. This kind of marker can have larger tracking field and faster tracking angular speed, and ensure the high efficiency, stability and accuracy of the product in all azimuth angle, and improve the detection performance of the bit detector.

【技术实现步骤摘要】
一种五轴位标器
本专利技术涉及航空航天类产品结构领域，特别涉及一种五轴位标器。
技术介绍
对于采用比例导引律的位标器而言，都需要有一个空间稳定装置。目前最常见的是动力陀螺稳定式位标器，其具有一个高速旋转的陀螺转子，产生一个数值很大的动量矩H。该陀螺转子安装在万向支架系统上构成跟踪陀螺。陀螺依靠H的空间定轴性，在惯性空间实现定轴。现有动力陀螺稳定式位标器的优点是：结构紧凑，重量轻，尺寸小，良好的三轴稳定视场、成本低。然而，动力陀螺稳定式位标器也有跟踪场小，跟踪角速度慢的局限性，此外，其缺点还表现在：当方位角增大时，探测器不能与光学系统共焦面，当方位角增加时精度特性急剧恶化，限制了位标器探测性能发挥。所以为了突破动力陀螺稳定式位标器的上述局限性，需要设计一种新的稳定装置，在方位角增加时精度特性不会急剧恶化。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种五轴位标器，有效解决当方位角增大时，探测器不能与光学系统共焦面导致产品精度特性急剧降低的问题，并且具有更大的跟踪场和更快的跟踪角速度。为解决上述问题，本专利技术提供了一种五轴位标器：它包含：双轴框架伺服机构，其包含双轴框架内框、双轴框架外框和双轴框架底座；双轴框架内框、双轴框架外框和双轴框架底座在X向同轴安装；双轴框架外框通过轴承连接至双轴轴框架底座内侧，使双轴框架外框可绕Y向的外框轴转动；双轴框架内框通过轴承连接在双轴框架外框内侧，使双轴框架内框可绕Z向的内框轴转动；自由陀螺，其通过外壳在X向同轴安装至双轴框架内框内侧，自由陀螺包含陀螺转子、万向支架、探测器；万向支架包含内环、外环、万向支架底座；外环通过轴承连接至内环的外侧，内环通过轴承连接至万向支架底座外侧；陀螺转子连接在万向支架外面，并由万向支架支撑使陀螺转子可转动；光学系统集成在陀螺转子上，探测器固连在万向支架底座上。优选地，双轴框架内框的Z向的内框轴和双轴框架外框的Y向外框轴垂直相交。优选地，陀螺转子绕万向支架的X向的内环轴旋转，光学系统的光轴与陀螺转子的X向的极轴重合。优选地，外环、内环和陀螺转子相对万向支架底座分别具有一个、两个和三个自由度。优选地，双轴框架内框和双轴框架外框各有一个转动自由度。优选地，探测器伸入万向支架底座的内部，探测器光敏面与万向支架中心重合。优选地，万向支架的Y向轴和Z向轴的中心、双轴框架伺服机构Y向的外框轴和Z向的内框轴的中心和探测器光敏面位置三点重合。优选地，自由陀螺（3）在近零方位角工作。优选地，双轴框架相对双轴框架底座（1）的偏转范围为±60°，自由陀螺（3）相对于双轴框架的偏转范围为±15°。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：（1）本专利技术的一种五轴位标器实现了更大的跟踪场和更快的跟踪角速度。（2）同时在万向支架底座上而非陀螺转子上安装全尺寸探测器，提高了位标器探测性能，并且保留了单转子自由陀螺产品生产工艺的继承性。附图说明图1是本专利技术的五轴位标器结构示意图；图2是本专利技术的自由陀螺结构示意图；图3a是本专利技术的万向支架结构俯视图；图3b是本专利技术的万向支架结构截面图；图4是本专利技术的五轴示意图。其中：1.双轴框架底座；2.双轴框架外框；3.自由陀螺；4.双轴框架内框；5.光学系统；6.万向支架；7.探测器；8.陀螺转子；9.外环；10.内环；11.万向支架底座；12.轴承；13.外壳；14.轴承。具体实施方式本专利技术提供了一种五轴位标器，为使本专利技术更明显易懂，下面结合附图与具体方式对本专利技术做进一步详细说明。本专利技术提供了一种五轴位标器，如图1所示，它包含自由陀螺3、双轴框架伺服机构，复合构成一种五轴位标器。双轴框架伺服机构包含双轴框架内框4、双轴框架外框2、双轴框架底座1及轴承。自由陀螺3通过外壳13在X向同轴安装至双轴框架内框4内侧，构成五轴位标器。如图2所示，自由陀螺3包含陀螺转子8、万向支架6、探测器7。光学系统5集成在陀螺转子8上，使自由陀螺3对光学系统5进行陀螺稳定。陀螺转子8连接在在万向支架6外面，并由万向支架6支撑使陀螺转子8可转动。如图3a和3b所示，万向支架6包含内环10、外环9、万向支架底座11。外环9通过轴承12连接至内环10外侧，内环10通过轴承14连接至万向支架底座11外侧，外环9、内环10和陀螺转子8相对万向支架底座11分别具有一个、两个和三个转动自由度。陀螺转子8与万向支架6连接，形成的自由陀螺3构成了三自由度跟踪陀螺。陀螺转子8绕万向支架6的X向的内环轴高速旋转，其自转轴就是陀螺X向的极轴，光学系统5的光轴与陀螺X向的极轴重合。探测器7固连在自由陀螺3的万向支架底座11上，探测器7伸入万向支架底座11的内部，使探测器7的光敏面与万向支架6的转动中心重合。双轴框架内框4、双轴框架外框2和双轴框架底座1均在X向同轴安装。双轴框架外框2通过轴承连接至双轴框架底座1内侧，使双轴框框架外框2可绕Y向的外框轴转动，双轴框架内框4通过轴承连接至双轴轴框架外框2内侧，使双轴框架内框4可绕Z向的内框轴转动。双轴框架内框4的Z向的内框轴与双轴框架外框2的Y向的外框轴垂直相交，双轴框架内框4、双轴框架外框2通过限位结构可实现相同的最大转角，两轴结合实现位标器的最大光轴转动角。双轴框架内框4、双轴框架外框2分别可绕Z向的内框轴和Y向的外框轴转动，当自由陀螺3通过外壳13与双轴框架内框4在X向同轴安装后，则自由陀螺3在零方位角时，万向支架6的两个轴线Y向轴和Z向轴与双轴框架伺服机构的两个轴线Y向的外框轴和Z向的内框轴对应重合（如图4所示）。所以与双轴框架内框4连接的自由陀螺3相应地也有两个自由度。自由陀螺3与双轴框架伺服机构组合后，形成五轴位标器，五轴示意图如图4所示。通过以上各部件的安装，可实现万向支架6的两轴Y向轴和Z向轴的中心、双轴框架伺服机构Y向的外框轴和Z向的内框轴的中心、探测器7光敏面位置三点重合。当方位角增大时，探测器7与光学系统5仍然保持共焦面，保证了五轴位标器在全方位角下工作的高效稳定和精度。双轴框架伺服机构实现了较大的跟踪场和较快的跟踪角速度。现有的动力陀螺稳定式位标器，当方位角增大时，探测器不能与光学系统共焦面，导致产品精度特性急剧降低，所以自由陀螺相对万向支架底座的偏转角度一般被限制在±30°，即位标器跟踪场为±30°。在本专利技术优选例中，采用的三自由度陀螺加双轴框架组成的五轴位标器，双轴框架相对双轴框架底座偏转范围为±60°，三自由度陀螺相对双轴框架偏转范围为±15°，在结构上保证了位标器具有±75°跟踪场。因为有足够的跟踪场施展，本例的位标器的最大跟踪角速度可以达到50°/s，而动力陀螺稳定式位标器的最大跟踪角速度一般为10°/s。较大的跟踪场和较快的跟踪角速度使本例的五轴位标器能够胜任更加复杂和困难的使用要求。尽管本专利技术的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本专利技术的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本专利技术的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本专利技术的保护范围应由所附的权利要求来限定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种五轴位标器，其特征在于，它包含：双轴框架伺服机构，其包含双轴框架内框（4）、双轴框架外框（2）和双轴框架底座（1）；所述双轴框架内框（4）、双轴框架外框（2）和双轴框架底座（1）在X向同轴安装；双轴框架外框（2）通过轴承连接至双轴轴框架底座（1）内侧，使双轴框架外框（2）可绕Y向的外框轴转动；双轴框架内框（4）通过轴承连接在双轴框架外框（2）内侧，使双轴框架内框（4）可绕Z向的内框轴转动；自由陀螺（3），其通过外壳（13）在X向同轴安装至所述双轴框架内框（4）内侧，所述自由陀螺（3）包含陀螺转子（8）、万向支架（6）、探测器（7）；所述万向支架（6）包含内环（10）、外环（9）、万向支架底座（11）；外环（9）通过轴承（12）连接至内环（10）外侧，内环（10）通过轴承（14）连接至万向支架底座（11）外侧；陀螺转子（8）连接在万向支架（6）外面，并由万向支架（6）支撑使陀螺转子（8）可转动；光学系统（5）集成在所述陀螺转子（8）上，所述探测器（7）固连在万向支架底座（11）上。

【技术特征摘要】
1.一种五轴位标器，其特征在于，它包含：双轴框架伺服机构，其包含双轴框架内框（4）、双轴框架外框（2）和双轴框架底座（1）；所述双轴框架内框（4）、双轴框架外框（2）和双轴框架底座（1）在X向同轴安装；双轴框架外框（2）通过轴承连接至双轴轴框架底座（1）内侧，使双轴框架外框（2）可绕Y向的外框轴转动；双轴框架内框（4）通过轴承连接在双轴框架外框（2）内侧，使双轴框架内框（4）可绕Z向的内框轴转动；自由陀螺（3），其通过外壳（13）在X向同轴安装至所述双轴框架内框（4）内侧，所述自由陀螺（3）包含陀螺转子（8）、万向支架（6）、探测器（7）；所述万向支架（6）包含内环（10）、外环（9）、万向支架底座（11）；外环（9）通过轴承（12）连接至内环（10）外侧，内环（10）通过轴承（14）连接至万向支架底座（11）外侧；陀螺转子（8）连接在万向支架（6）外面，并由万向支架（6）支撑使陀螺转子（8）可转动；光学系统（5）集成在所述陀螺转子（8）上，所述探测器（7）固连在万向支架底座（11）上。2.根据权利要求1所述的一种五轴位标器，其特征在于，所述双轴框架内框（4）的Z向的内框轴和双轴框架外框（2）的Y向的外框轴垂直相...

【专利技术属性】
技术研发人员：周洁，徐松，倪萍，戚学德，贾晓东，
申请(专利权)人：上海航天控制技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31