專利名稱：內(nèi)置ccd攝像和前視紅外裝置的機(jī)載轉(zhuǎn)塔及其控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光電偵察跟蹤裝備，特別涉及一種內(nèi)置(XD攝像和前視紅外裝置 的機(jī)載轉(zhuǎn)塔。
背景技術(shù)：
在安防監(jiān)控和道路車輛監(jiān)控領(lǐng)域，多采用智能高速球，它能對監(jiān)控目標(biāo)進(jìn)行巡航 掃描，但只能內(nèi)置一種可見光攝像系統(tǒng)，沒有設(shè)計(jì)自穩(wěn)像陀螺系統(tǒng)，對于所有型號(hào)的高速球 都沒有進(jìn)行力學(xué)和適應(yīng)環(huán)境天侯的設(shè)計(jì)，不能使用于機(jī)載裝備，并且不能全天候、全天時(shí)的工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供內(nèi)置(XD攝像和前視紅外裝置的機(jī)載轉(zhuǎn)塔，該裝置可克服 智能高速球存在的缺陷，設(shè)計(jì)能內(nèi)置可見光CCD攝像系統(tǒng)、前視紅外熱像系統(tǒng)、自穩(wěn)陀螺系 統(tǒng)，相當(dāng)于精密經(jīng)緯系統(tǒng)的機(jī)載轉(zhuǎn)塔，實(shí)現(xiàn)全天時(shí)、全天候的監(jiān)視和跟蹤。本發(fā)明的技術(shù)方案在于一種內(nèi)置(XD攝像和前視紅外裝置的機(jī)載轉(zhuǎn)塔，包括轉(zhuǎn) 塔本體，其特征在于所述本體內(nèi)設(shè)有俯仰控制艙，所述俯仰控制艙中部設(shè)有固定隔板，可 見光CCD攝像系統(tǒng)和前視紅外系統(tǒng)分別設(shè)于俯仰控制艙的固定隔板兩側(cè)，所述可見光CCD 攝像系統(tǒng)和前視紅外系統(tǒng)的光軸共軸，所述旋轉(zhuǎn)方位控制艙內(nèi)與光軸平行地設(shè)有俯仰控制 軸系，俯仰控制主軸旁側(cè)設(shè)有俯仰陀螺穩(wěn)像控制系統(tǒng)，本體上側(cè)部設(shè)有旋轉(zhuǎn)方位控制艙，所 述旋轉(zhuǎn)方位控制艙內(nèi)沿縱向設(shè)有方位控制軸系，方位控制主軸旁側(cè)設(shè)有方位陀螺穩(wěn)像控制 系統(tǒng)。本發(fā)明目的在于提供一種內(nèi)置(XD攝像和前視紅外裝置的機(jī)載轉(zhuǎn)塔的控制系統(tǒng)， 該系統(tǒng)可有效控制CCD攝像系統(tǒng)和前視紅外裝置以進(jìn)行全天候全區(qū)域探測，并可控制各運(yùn) 動(dòng)機(jī)構(gòu)，確保轉(zhuǎn)動(dòng)和俯仰位置精確。本發(fā)明的另一技術(shù)方案在于所述俯仰機(jī)構(gòu)和方位控制機(jī)構(gòu)由單片機(jī)控制，控制 電路輸出端一路連接俯仰電機(jī)，另一路連接方位電機(jī)，所述俯仰電機(jī)輸出端一路連接至俯 仰控制機(jī)構(gòu)，另一路連接至俯仰光電編碼器和俯仰陀螺穩(wěn)像控制系統(tǒng)，所述方位電機(jī)輸出 端一路連接至方位控制機(jī)構(gòu)，另一路連接至方位光電編碼器和方位陀螺穩(wěn)像控制系統(tǒng)，俯 仰、方位光電編碼器及俯仰、方位陀螺的輸出端一路連接至控制電路的信號(hào)接收端，另一路 分別與俯仰、方位艙主軸及陀螺穩(wěn)速電路相連，所述CCD攝像系統(tǒng)和前視紅外系統(tǒng)的輸出 端與控制電路信號(hào)接收端相連。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1、該機(jī)載轉(zhuǎn)塔能在水平方向?qū)崿F(xiàn)360° xN連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，俯仰方 向俯角不小于90°，仰角不小于-10° ；
2、可見光CCD攝像系統(tǒng)和前視紅外成像系統(tǒng)共軸精度達(dá)0. 3mrad，共軸精度高，成像效 果好；3、抗過載能力強(qiáng)，垂直方向和水平方向均可達(dá)到5g。4、俯仰艙氣密性好，可有效保護(hù)其內(nèi)設(shè)置的(XD攝像系統(tǒng)和前視紅外成像系統(tǒng)。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1的側(cè)視圖。圖3為本發(fā)明的俯仰艙結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為圖3的仰視圖。圖5為本發(fā)明的方位控制軸系的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本發(fā)明的控制流程圖。
具體實(shí)施例方式一種內(nèi)置(XD攝像和前視紅外裝置的機(jī)載轉(zhuǎn)塔，包括轉(zhuǎn)塔本體，其特征在于所述 本體內(nèi)設(shè)有俯仰控制艙1，所述俯仰控制艙中部設(shè)有固定隔板2，可見光CCD攝像系統(tǒng)3和 前視紅外系統(tǒng)4分別設(shè)于俯仰控制艙的固定隔板兩側(cè)，所述可見光CCD攝像系統(tǒng)和前視紅 外系統(tǒng)的光軸共軸，所述旋轉(zhuǎn)方位控制艙內(nèi)與光軸平行地設(shè)有俯仰控制軸系5，俯仰控制主 軸旁側(cè)設(shè)有俯仰陀螺穩(wěn)像控制系統(tǒng)6，本體上側(cè)部設(shè)有旋轉(zhuǎn)方位控制艙7，所述旋轉(zhuǎn)方位控 制艙內(nèi)沿縱向設(shè)有方位控制軸系8，方位控制主軸旁側(cè)設(shè)有方位陀螺穩(wěn)像控制系統(tǒng)9。所述俯仰控制軸系包括橫向設(shè)置的俯仰主軸10，所述俯仰主軸與光軸平行，俯仰 主軸兩端分別設(shè)有軸承11，俯仰主軸的一端還設(shè)有俯仰導(dǎo)電環(huán)12，所述俯仰主軸由俯仰電 機(jī)驅(qū)動(dòng)13。俯仰主軸兩端采用C級(jí)軸承安裝在兩端軸承座上，安裝精度高，可確保俯仰機(jī)構(gòu) 的傳動(dòng)誤差滿足設(shè)計(jì)要求。所述方位控制軸系包括縱向設(shè)置的方位主軸14，方位主軸靠近本體一側(cè)設(shè)有導(dǎo)電 環(huán)15，方位主軸外周部設(shè)有軸套16，軸套下側(cè)部與主軸軸肩17對應(yīng)的位置開設(shè)有圓錐過渡 內(nèi)孔，以使主軸軸肩與軸套之間形成放置下鋼球18的空間，軸套上端面設(shè)有內(nèi)倒角19，以 使主軸與軸套上端部之間形成放置上鋼球20的空間，軸套上側(cè)設(shè)有鋼球壓圈21，所述方位 主軸由方位電機(jī)驅(qū)動(dòng)29。為了滿足方位連續(xù)旋轉(zhuǎn)360° xN，方位主軸上安裝了導(dǎo)電環(huán)，同時(shí)由于方位控制 艙體積小，且轉(zhuǎn)動(dòng)控制精度高，采用高精度的鋼球來作為軸承，可確保方位控制機(jī)構(gòu)的傳動(dòng) 誤差滿足設(shè)計(jì)要求。所述(XD攝像系統(tǒng)通過螺釘22連接于固定隔板的一側(cè)，(XD攝像系統(tǒng)與固定隔板 的連接側(cè)還設(shè)有位置調(diào)節(jié)螺釘23，所述前視紅外系統(tǒng)通過螺釘24連接于固定隔板的另一 側(cè)。為了確保CCD攝像系統(tǒng)與前視紅外系統(tǒng)的光軸同軸，將前視中波紅外攝像系統(tǒng)通 過4個(gè)螺釘緊釘在俯仰艙的密封隔板上，再將CCD攝像系統(tǒng)用4個(gè)螺釘緊釘?shù)矫芊飧舭宓?另一側(cè)，把紅外系統(tǒng)和CCD攝像系統(tǒng)分別接上電十字絲，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)塔，使紅外系統(tǒng)的電十字絲 對準(zhǔn)目標(biāo)中心，松開CCD攝像系統(tǒng)的緊釘螺釘，調(diào)節(jié)CCD攝像系統(tǒng)的調(diào)節(jié)螺釘，使CCD攝像 系統(tǒng)X，Y坐標(biāo)改變，從而改變CCD的視頻中心，當(dāng)CCD的電十字絲與紅外系統(tǒng)的電十字絲完全重合時(shí)，此時(shí)紅外系統(tǒng)和CCD攝像系統(tǒng)共軸，鎖緊CCD攝像系統(tǒng)的緊定螺釘將CCD攝像系 統(tǒng)鎖緊在固定隔板上，則可確保兩系統(tǒng)的光軸共軸。 本發(fā)明須承載的過載能力在垂直和水平方向過載各為5g，從本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可知， 水平方向過載比垂直方向過載更容易使結(jié)構(gòu)發(fā)生形變，從而影響紅外前視紅外系統(tǒng)和(XD 攝像機(jī)的成像質(zhì)量。通過水平方向5g過載的有限元分析，本系統(tǒng)總重量為20kg，受5g的過 載，則在水平方向受到的力為100kg，將該邊界條件代到程序中做有限元分析，并把分析結(jié) 果轉(zhuǎn)化光路變化，分析結(jié)果如下
表一未受過載的可見光光學(xué)傳遞函數(shù)
由上表可知，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)滿足力學(xué)條件要求。為了保護(hù)俯仰控制艙內(nèi)的C⑶攝像系統(tǒng)和前視紅外系統(tǒng)，所述轉(zhuǎn)塔本體包括上蓋 24和下蓋25，下蓋底部設(shè)有密封氣嘴26，俯仰控制艙與上下蓋之間采用螺栓27連接，連接 處分別設(shè)有密封圈28，用真空泵通過密封氣嘴抽真空，然后再向艙內(nèi)充入純氮?dú)?，可確保密 封圈保持艙氣密壓強(qiáng)為1. 2個(gè)大氣壓，30分鐘后泄漏率小于8%。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明在各方位及俯仰空間內(nèi)精確穩(wěn)定地轉(zhuǎn)動(dòng)，本發(fā)明采用單片機(jī)控制 各機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，所述俯仰機(jī)構(gòu)和方位控制機(jī)構(gòu)由單片機(jī)控制，控制電路輸出端一路連接俯 仰電機(jī)，另一路連接方位電機(jī)，所述俯仰電機(jī)輸出端一路連接至俯仰控制機(jī)構(gòu)，另一路連接 至俯仰光電編碼器和俯仰陀螺穩(wěn)像控制系統(tǒng)，所述方位電機(jī)輸出端一路連接至方位控制機(jī) 構(gòu)，另一路連接至方位光電編碼器和方位陀螺穩(wěn)像控制系統(tǒng)，俯仰、方位光電編碼器及俯 仰、方位陀螺的輸出端一路連接至控制電路的信號(hào)接收端，另一路分別與俯仰、方位艙主軸 及陀螺穩(wěn)速電路相連，所述CCD攝像系統(tǒng)和前視紅外系統(tǒng)的輸出端與控制電路信號(hào)接收端 相連?？刂齐娐返目傮w控制信號(hào)控制俯仰電機(jī)和方位電機(jī)，同時(shí)電機(jī)驅(qū)動(dòng)俯仰機(jī)構(gòu)和方位機(jī)構(gòu)搜索目標(biāo)，經(jīng)前視紅外裝置和CCD攝像系統(tǒng)輸出視頻信號(hào)反饋給控制電路；俯仰電 機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)俯仰、方位光電編碼器及俯仰、方位陀螺穩(wěn)像系統(tǒng)，光電編碼器將俯仰、方位信 號(hào)返回至控制電路，陀螺穩(wěn)速信號(hào)也反饋給控制電路；光電編碼器的信號(hào)用于控制俯仰、方 位電機(jī)進(jìn)行全天、區(qū)搜索掃描、精密跟蹤，陀螺穩(wěn)像系統(tǒng)的信號(hào)用于控制俯仰、方位電機(jī)穩(wěn) 定圖像，使攝像機(jī)、前視紅外裝置得到穩(wěn)頻圖像。
權(quán)利要求
一種內(nèi)置CCD攝像和前視紅外裝置的機(jī)載轉(zhuǎn)塔，包括轉(zhuǎn)塔本體，其特征在于所述本體內(nèi)設(shè)有俯仰控制艙，所述俯仰控制艙中部設(shè)有固定隔板，可見光CCD攝像系統(tǒng)和前視紅外系統(tǒng)分別設(shè)于俯仰控制艙的固定隔板兩側(cè)，所述可見光CCD攝像系統(tǒng)和前視紅外系統(tǒng)的光軸共軸，所述旋轉(zhuǎn)方位控制艙內(nèi)與光軸平行地設(shè)有俯仰控制軸系，俯仰控制主軸旁側(cè)設(shè)有俯仰陀螺穩(wěn)像控制系統(tǒng)，本體上側(cè)部設(shè)有旋轉(zhuǎn)方位控制艙，所述旋轉(zhuǎn)方位控制艙內(nèi)沿縱向設(shè)有方位控制軸系，方位控制主軸旁側(cè)設(shè)有方位陀螺穩(wěn)像控制系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)置(XD攝像和前視紅外裝置的機(jī)載轉(zhuǎn)塔，其特征在于所 述俯仰控制軸系包括橫向設(shè)置的俯仰主軸，所述俯仰主軸與光軸平行，俯仰主軸兩端分別 設(shè)有軸承，俯仰主軸的一端還設(shè)有俯仰導(dǎo)電環(huán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)置(XD攝像和前視紅外裝置的機(jī)載轉(zhuǎn)塔，其特征在于所 述俯仰主軸由俯仰電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)置(XD攝像和前視紅外裝置的機(jī)載轉(zhuǎn)塔，其特征在于所 述方位控制軸系包括縱向設(shè)置的方位主軸，方位主軸靠近殼體一側(cè)設(shè)有導(dǎo)電環(huán)，方位主軸 外周部設(shè)有軸套，軸套下側(cè)部與主軸軸肩對應(yīng)的位置開設(shè)有圓錐過渡內(nèi)孔，以使主軸軸肩 與軸套之間形成放置下鋼球的空間，軸套上端面設(shè)有內(nèi)倒角，以使主軸與軸套上端部之間 形成放置上鋼球的空間，軸套上側(cè)設(shè)有鋼球壓圈。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的內(nèi)置C⑶攝像和前視紅外裝置的機(jī)載轉(zhuǎn)塔，其特征在于所 述方位主軸由方位電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)置(XD攝像和前視紅外裝置的機(jī)載轉(zhuǎn)塔，其特征在于所 述(XD攝像系統(tǒng)通過螺釘連接于固定隔板的一側(cè)，(XD攝像系統(tǒng)與固定隔板的連接側(cè)還設(shè) 有位置調(diào)節(jié)螺釘，所述前視紅外系統(tǒng)通過螺釘連接于固定隔板的另一側(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)置C⑶攝像和前視紅外裝置的機(jī)載轉(zhuǎn)塔，其特征在于 所述轉(zhuǎn)塔本體包括上蓋和下蓋，下蓋底部設(shè)有密封氣嘴，俯仰控制艙與上下蓋之間采用螺 栓連接，連接處分別設(shè)有密封圈。
8.一種內(nèi)置C⑶攝像和前視紅外裝置的機(jī)載轉(zhuǎn)塔的控制系統(tǒng)，其特征在于所述俯仰 機(jī)構(gòu)和方位控制機(jī)構(gòu)由單片機(jī)控制，控制電路輸出端一路連接俯仰電機(jī)，另一路連接方位 電機(jī)，所述俯仰電機(jī)輸出端一路連接至俯仰控制機(jī)構(gòu)，另一路連接至俯仰光電編碼器和俯 仰陀螺穩(wěn)像控制系統(tǒng)，所述方位電機(jī)輸出端一路連接至方位控制機(jī)構(gòu)，另一路連接至方位 光電編碼器和方位陀螺穩(wěn)像控制系統(tǒng)，俯仰、方位光電編碼器及俯仰、方位陀螺的輸出端一 路連接至控制電路的信號(hào)接收端，另一路分別與俯仰、方位艙主軸及陀螺穩(wěn)速電路相連，所 述CCD攝像系統(tǒng)和前視紅外系統(tǒng)的輸出端與控制電路信號(hào)接收端相連。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種內(nèi)置CCD攝像和前視紅外裝置的機(jī)載轉(zhuǎn)塔及其控制系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)塔本體，其特征在于所述本體內(nèi)設(shè)有俯仰控制艙，所述俯仰控制艙中部設(shè)有固定隔板，可見光CCD攝像系統(tǒng)和前視紅外系統(tǒng)分別設(shè)于俯仰控制艙的固定隔板兩側(cè)，所述可見光CCD攝像系統(tǒng)和前視紅外系統(tǒng)的光軸共軸，所述旋轉(zhuǎn)方位控制艙內(nèi)與光軸平行地設(shè)有俯仰控制軸系，俯仰控制主軸旁側(cè)設(shè)有俯仰陀螺穩(wěn)像控制系統(tǒng)，本體上側(cè)部設(shè)有旋轉(zhuǎn)方位控制艙，所述旋轉(zhuǎn)方位控制艙內(nèi)沿縱向設(shè)有方位控制軸系，方位控制主軸旁側(cè)設(shè)有方位陀螺穩(wěn)像控制系統(tǒng)，該機(jī)載轉(zhuǎn)塔運(yùn)行穩(wěn)定，圖像清晰，定位精密，而且可對全天區(qū)進(jìn)行巡航，能輸出可見光視頻圖像和中波紅外熱像，從而對遠(yuǎn)距離目標(biāo)進(jìn)行全天時(shí)、全天候的偵察和跟蹤。
文檔編號(hào)G01V8/10GK101860684SQ201010204419
公開日2010年10月13日 申請日期2010年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月21日
發(fā)明者何文波, 周寶藏, 張清蘇, 林春生 申請人:福建福光數(shù)碼科技有限公司