一种用于小角度转动的光电跟踪仪自适应稳定装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种用于小角度转动的光电跟踪仪自适应稳定装置，作为伺服系统两轴四框架的测角内环电机，依据感应线形霍尔元器件在磁场中不同位置产生不同的电压，计算出机构转动的角度，通过外部控制器与设定的角度理论值进行比较，输出反馈PWM方波电压至固定在电路板上的两个铜线圈中，在磁场的作用下使机构向反方向转动，使机构稳定在理论值的角度值位置。本装置结构布局精巧，体积小，重量轻，可对伺服系统的精密转动角度进行测量及反馈稳定，很好的应用在两轴四框架的伺服内环结构中，满足了无人机等小型飞行载体中应用光电跟踪仪的设计要求。

【技术实现步骤摘要】
一种用于小角度转动的光电跟踪仪自适应稳定装置
本专利技术属于光电技术控制领域，具体为一种用于小角度转动的光电跟踪仪自适应稳定装置。
技术介绍
光电跟踪仪可实现对运动目标位置参数的实时测量，随着高性能光电设备的发展，在一定程度上对传统上的光电稳定精度提出了更高的要求。现有对光电跟踪仪进行伺服控制的测量和驱动是分开实现的，其中测量一般是通过旋转变压器实现，而驱动往往是采用直流电机实现。由于旋转变压器超调量大、AD采集精度不高，导致伺服精度不能保证系统跟踪精度需求，另外分开实现的旋转变压器和直流电机结构较大，重量较重，不能满足无人机等小型飞行载体中应用光电跟踪仪的设计要求。
技术实现思路
为实现在无人机等小型飞行载体中应用光电跟踪仪的设计要求，本专利技术提出一种用于小角度转动的光电跟踪仪自适应稳定装置，作为伺服系统两轴四框架的测角内环电机，依据感应线形霍尔元器件在磁场中不同位置产生不同的电压，计算出机构转动的角度，通过DSP与角度精确度理论值进行比较，输出反馈PWM方波电压至固定在电路板上的两个铜线圈中，在磁场的作用下使机构向反方向转动，使机构稳定在理论值的角度值位置。本装置结构布局精巧，体积小，重量轻，可对伺服系统的精密转动角度进行测量及反馈稳定，很好的应用在两轴四框架的伺服内环结构中，满足了无人机等小型飞行载体中应用光电跟踪仪的设计要求。本专利技术的技术方案为：所述一种用于小角度转动的光电跟踪仪自适应稳定装置，其特征在于：包括盖板、第一电路板、连接轴、底座和第二电路板；所述第一电路板中心开有用于安装连接轴的中心通孔，中心通孔周围开有用于固定连接轴与第一电路板的连接孔；在中心通孔两侧对称开有一个类圆形槽，所述类圆形槽内固定安装有感应线圈；在第一电路板上还安装有两块相同的磁铁，两块磁铁的中心连线与两个感应线圈的中心连线平行，过第一电路板中心通孔中心且垂直于两块磁铁中心连线的直线平分两块磁铁的中心连线段以及两个感应线圈的中心连线段；所述底座带有内凹腔；内凹腔中心开有通孔，用于安装与连接轴配合的转动轴承；在内凹腔中心通孔一侧开有弧形孔，在内凹腔中心通孔中心与弧形孔中心连线的两侧对称安装有多块磁片；所述第二电路板上布置有控制电路和霍尔元器件；所述霍尔元器件接入控制电路；所述第一电路板放置在底座的内凹腔内，且第一电路板上的两个感性线圈分别处于内凹腔中心通孔两侧磁片的磁场内，第一电路板的两块磁铁朝向内凹腔，且处于内凹腔的弧形孔内，当第一电路板做轴向有限转角转动时，两块磁铁均不会与弧形孔发生干涉；所述盖板与底座固定连接，将底座内凹腔封闭；所述连接轴穿过第一电路板中心通孔，并与第一电路板固定连接；所述第二电路板固定安装在底座底面，且霍尔元器件处于内凹腔弧形孔内，并处于第一电路板两块磁铁之间。进一步的优选方案，所述一种用于小角度转动的光电跟踪仪自适应稳定装置，其特征在于：当光电跟踪仪处于系统零位时，霍尔元器件处于两块磁铁的中间位置。进一步的优选方案，所述一种用于小角度转动的光电跟踪仪自适应稳定装置，其特征在于：霍尔元器件输出电压信号至第二电路板的控制电路，控制电路对电压信号进行采集，并输出给外部控制器，外部控制器根据电压信号确定霍尔元器件位置，进而得到第一电路板的转动角度，并得到第一电路板的转动角度与设定角度的偏差；外部控制器根据角度偏差产生相应的PWM方波输入到第一电路板的感性线圈中，感性线圈在磁场中产生扭转力抵消角度偏差。进一步的优选方案，所述一种用于小角度转动的光电跟踪仪自适应稳定装置，其特征在于：第一电路板中两个感应线圈的中心连线过第一电路板中心通孔的中心。进一步的优选方案，所述一种用于小角度转动的光电跟踪仪自适应稳定装置，其特征在于：连接轴一端穿过盖板中心孔，并与盖板通过轴承配合；连接轴另一端与底座内凹腔中心孔通过轴承配合。进一步的优选方案，所述一种用于小角度转动的光电跟踪仪自适应稳定装置，其特征在于：底座内凹腔侧壁对第一电路板的转动进行角度约束。有益效果本专利技术的有益效果体现在以下几个方面：(一)本装置采用高精度霍尔元器件测角与驱动相结合，通过同轴安装，使驱动机构与测角机构成为一体，使结构紧凑，重量轻，精度高，以适合实际稳定角度的需求；(二)通过壳体结构限位测角角度，使轴承转动角度保证在±5°之内，避免了转动角度过大，损坏霍尔元器件，也保证了霍尔元器件的稳定直线输出；(三)壳体内壁磁铁安装沿轴线对称且夹角为10°，可保证在双线圈通电后可以最大切割磁力线而产生同转向的扭矩最大，从而确保调整角度的快速性；(四)本专利技术在使用前，对霍尔元器件采用高精度转台进行标定，并多次测量，使用平均法进行归纳计算，建立霍尔元器件输出电压与角度对应数据库，保证了装置的精度。附图说明图1：本专利技术的装置安装示意图；其中：1、盖板；2、上轴承；3、感应线圈；4、磁铁；5、第一电路板；6、连接轴；7、下轴承；8、磁片；9、底座；10、霍尔元器件；11、第二电路板。图2：底座示意图。具体实施方式下面结合具体实施例描述本专利技术：本专利技术的主要目的是满足无人机等小型飞行载体中应用光电跟踪仪的设计要求，为此提出一种用于小角度转动的光电跟踪仪自适应稳定装置，作为伺服系统两轴四框架的测角内环电机，依据感应线形霍尔元器件在磁场中不同位置产生不同的电压，计算出机构转动的角度，通过外部控制器与设定的角度理论值进行比较，输出反馈PWM方波电压至固定在电路板上的两个铜线圈中，在磁场的作用下使机构向反方向转动，使机构稳定在理论值的角度值位置。具体如图1所示，本实施例中的用于小角度转动的光电跟踪仪自适应稳定装置，包括盖板、第一电路板、连接轴、底座和第二电路板。所述第一电路板中心开有用于安装连接轴的中心通孔，中心通孔周围开有用于固定连接轴与第一电路板的连接孔；在中心通孔两侧对称开有一个类圆形槽，所述类圆形槽内固定安装有感应线圈；在第一电路板上还安装有两块相同的磁铁，两块磁铁的中心连线与两个感应线圈的中心连线平行，过第一电路板中心通孔中心且垂直于两块磁铁中心连线的直线平分两块磁铁的中心连线段以及两个感应线圈的中心连线段，且第一电路板中两个感应线圈的中心连线过第一电路板中心通孔的中心。所述底座带有内凹腔；内凹腔中心开有通孔，用于安装与连接轴配合的转动轴承；在内凹腔中心通孔一侧开有弧形孔，在内凹腔中心通孔中心与弧形孔中心连线的两侧对称安装有多块磁片；本实施例中，每侧各两片方形磁铁，用于给感应线圈提供磁场，两片方形磁铁夹角为10°；这样的优点在于：当外部控制器反馈回来的PWM波形电压输出到线圈上的时候，感应线圈能够最大面积正对切割磁力线，产生旋转力矩为最大，使第一电路板迅速在-5°～+5°的角度进行微动调整，抵消设备对于输入角度量的偏转。所述第二电路板上布置有控制电路和霍尔元器件；所述霍尔元器件接入控制电路。所述第一电路板放置在底座的内凹腔内，且第一电路板上的两个感性线圈分别处于内凹腔中心通孔两侧磁片的磁场内，第一电路板的两块磁铁朝向内凹腔，且处于内凹腔的弧形孔内，当第一电路板做轴向有限转角转动时，两块磁铁均不会与弧形孔发生干涉；底座内凹腔侧壁对第一电路板的转动进行角度约束，当第一电路板在壳体中进行转动时，保证第一电路板由于受到壳体的限位转动不超过±5°；满足系统测量微角度的要求(≤5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于小角度转动的光电跟踪仪自适应稳定装置，其特征在于：包括盖板、第一电路板、连接轴、底座和第二电路板；所述第一电路板中心开有用于安装连接轴的中心通孔，中心通孔周围开有用于固定连接轴与第一电路板的连接孔；在中心通孔两侧对称开有一个类圆形槽，所述类圆形槽内固定安装有感应线圈；在第一电路板上还安装有两块相同的磁铁，两块磁铁的中心连线与两个感应线圈的中心连线平行，过第一电路板中心通孔中心且垂直于两块磁铁中心连线的直线平分两块磁铁的中心连线段以及两个感应线圈的中心连线段；所述底座带有内凹腔；内凹腔中心开有通孔，用于安装与连接轴配合的转动轴承；在内凹腔中心通孔一侧开有弧形孔，在内凹腔中心通孔中心与弧形孔中心连线的两侧对称安装有多块磁片；所述第二电路板上布置有控制电路和霍尔元器件；所述霍尔元器件接入控制电路；所述第一电路板放置在底座的内凹腔内，且第一电路板上的两个感性线圈分别处于内凹腔中心通孔两侧磁片的磁场内，第一电路板的两块磁铁朝向内凹腔，且处于内凹腔的弧形孔内，当第一电路板做轴向有限转角转动时，两块磁铁均不会与弧形孔发生干涉；所述盖板与底座固定连接，将底座内凹腔封闭；所述连接轴穿过第一电路板中心通孔，并与第一电路板固定连接；所述第二电路板固定安装在底座底面，且霍尔元器件处于内凹腔弧形孔内，并处于第一电路板两块磁铁之间。...

【技术特征摘要】
1.一种用于小角度转动的光电跟踪仪自适应稳定装置，其特征在于：包括盖板、第一电路板、连接轴、底座和第二电路板；所述第一电路板中心开有用于安装连接轴的中心通孔，中心通孔周围开有用于固定连接轴与第一电路板的连接孔；在中心通孔两侧对称开有一个类圆形槽，所述类圆形槽内固定安装有感应线圈；在第一电路板上还安装有两块相同的磁铁，两块磁铁的中心连线与两个感应线圈的中心连线平行，过第一电路板中心通孔中心且垂直于两块磁铁中心连线的直线平分两块磁铁的中心连线段以及两个感应线圈的中心连线段；所述底座带有内凹腔；内凹腔中心开有通孔，用于安装与连接轴配合的转动轴承；在内凹腔中心通孔一侧开有弧形孔，在内凹腔中心通孔中心与弧形孔中心连线的两侧对称安装有多块磁片；所述第二电路板上布置有控制电路和霍尔元器件；所述霍尔元器件接入控制电路；所述第一电路板放置在底座的内凹腔内，且第一电路板上的两个感性线圈分别处于内凹腔中心通孔两侧磁片的磁场内，第一电路板的两块磁铁朝向内凹腔，且处于内凹腔的弧形孔内，当第一电路板做轴向有限转角转动时，两块磁铁均不会与弧形孔发生干涉；所述盖板与底座固定连接，将底座内凹腔封闭；所述连接轴穿过第一电路板中心通孔，并与第一电路板固定连接；所述第二电路板固定安...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘召庆，芦峰，何玉兰，纪明，刘亚琴，邓宏林，刘鑫，成莉，邱亚，徐静，吴英春，王俊林，王英，尚琼君，康婷颋，
申请(专利权)人：西安应用光学研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61