一種防振穩像裝置的制作方法

本實用新型涉及圖像采集設備領域，特別是涉及到了一種防振穩像裝置。

背景技術：

在一些情況下，需要對一定范圍內的地形、地貌或者地面情況等進行觀察以備后續需要，此種情況下，若全采用人工測繪和觀察，效率顯然是極為低下的。相比之下，高空掃描采集圖像的方式在經濟性、效率等方面顯然占據著絕對的優勢。高空掃描時需要用到穩像裝置，具體是將圖像采集儀器安裝在彈體中，將彈體發射升空，在彈體降落的過程中完成圖像采集。

彈體由于受到飛行氣動限制，通常需要設計成狹長的圓柱體，這使得彈體內部除了采像儀器與彈體之間的極為有限的一些環槽以外，空間非常有限，無法像在地面設備上那樣選用常規的板式減振器等減振裝置，因此，目前的穩像裝置的抗振性能是十分有限的。在振動量級過大、超出穩像能力的情況下，將會出現無法保持拍攝影像所需要的穩定狀態、圖像拖尾的問題。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于提供一種防振穩像裝置，以提高穩像裝置對振動的適應能力。

為了解決上述問題，本實用新型的防振穩像裝置采用以下技術方案：防振穩像裝置，包括彈體及設在彈體中的采像儀器，所述采像儀器的中部與彈體之間有環形空間，彈體與采像儀器之間設有軸向減振裝置，所述軸向減振裝置包括設于所述環形空間中的、整體呈環形或者由同一圓環的相互分離的多段構成的中部彈性減振體。

所述中部彈性減振體為橡膠體。

所述中部彈性減振體有兩個并且沿軸向分設于采像儀器上，兩中部彈性減振體各自形成單向減振結構。

兩中部彈性減振體中的一個卡在采像儀器外表面所設的環槽中而形成第一中部減振體，彈體內壁上設有與第一中部減振體對應的擋止面，另一個的靠近第一中部減振體的一側與采像儀器外表面所設的臺階面擋止配合而形成第二中部減振體，第二中部減振體的遠離第一中部減振體的一側被彈體內裝配的壓圈壓緊固定。

兩中部彈性減振體沿彈體軸線分布在該防振穩像裝置的質心兩側。

該防振穩像裝置的質心位于兩中部彈性減振體所形成的減振機構的剛度中心。

采像儀器與彈體之間設有徑向減振裝置，徑向減振裝置包括設在采像儀器相應端的端部彈性減振體，端部彈性減振體整體呈環形或者由同一圓環的相互分離的多段構成。

所述端部彈性減振體為橡膠體。

端部彈性減振體中的一個套在采像儀器上的軸承上而形成第一端部減振體。

端部彈性減振體中的另一個位于采像儀器的端部而形成第二端部減振體，第二端部減振體設于采像儀器的可沿軸向相對活動的兩部分中間，通過調整該兩部分之間的間隔可調整第二端部減振體的剛度。

在該防振穩像裝置中，由于彈體與采像儀器之間設有軸向減振裝置，并且軸向減振裝置設于采像儀器與彈體之間的環形空間中，因此可不必改變彈體及采像儀器的尺寸的情況下，充分利用彈體內部的既有空間，限制采像儀器在軸向上兩個方向的平動自由度，從而提高穩像裝置對振動的適應能力。

附圖說明

圖1是被動減振彈性阻尼示意圖；

圖2是本實用新型的防振穩像裝置的實施例1的結構示意圖；

圖3是第一端部減振體的主視圖；

圖4是第一端部減振體的A-A剖視圖；

圖5是第二端部減振體的主視圖；

圖6是第二端部減振體的A-A剖視圖；

圖7是第一中部減振體的主視圖；

圖8是第一中部減振體的A-A剖視圖。

具體實施方式

減振技術廣泛應用于機械設計的多個領域，主要目的是減小傳遞到設備或機構上的振動，避免設備受到損壞。減振可分為主動減振和被動減振。主動減振需要在設計初期就進行消除振動源或減小振動源的設計，這種減振方式包含一套控制器系統，根據外界激勵信號的頻率調整減振系統中的阻尼器和蓄能器達到衰減振動能量的目的。這種方法的特點是有針對性的減振，機構復雜。

被動減振分為隔振和吸振。主要應用于振動源難以量化或振動源已經確定的系統。與主動減振相比，被動減振不耗電能，簡單可靠。本實用新型的防振穩像裝置中，采用的是被動減振的減振形式。

被動減振的數學模型是彈性阻尼質量系統，其示意圖如圖1，運動微分方程為：mz"+c(z′-z′₀)+k(z-z₀)＝0，

其中：m為被減振體11的質量，z為被減振體11的位移，z₀為振源12的位移，k為減振器13的剛度，c為減振器13的阻尼。

假設外界擾動特性如下：

則系統響應為：

從上式可以看出，系統的響應受振動源12的頻率ω和振幅A₀、系統固有頻率ω_n及阻尼比D的影響。

對于有穩定特性要求的陀螺平臺系統，外界擾動的幅值與頻率將對產品的穩定特性產生綜合影響。此類系統中，因陀螺自身的動態特性，除有特殊要求的系統，模型中一般將忽略高頻振動。在本實施例的具體應用中，對于20～400Hz的振動，要求均方根值衰減至6g以下。這就要求在進行減振設計時，不但要對低頻段的峰值點的放大倍數進行控制，還要對中頻段的能量加以抑制。需要采用共振峰值小、阻尼適當、放大頻帶窄的減振技術。

根據上述對減振原理以及穩像裝置所受振動因素的分析，穩像裝置的實施例1具體采用以下結構。

如圖2所示，該裝置包括彈體21(外殼)和安裝在彈體21中的采像儀器22，采像儀器22與彈體21之間形成的環形空間中設置了軸向減振裝置。

彈體21呈細長的圓柱形，考慮到減重以及內部空間等問題，其內壁上在設定的部位進行了銑薄，由此使得沒有進行銑削的部位沿軸向形成了三道凸環，三道凸環中的一道位于彈體一端，此處稱之為第一凸環211，一道位于彈體另一端，此處稱之為第二凸環212，另一道位于彈體的中部，此處將其稱之為第三凸環213。此處以第一凸環211所在的一端為前端，第一凸環211以及第二凸環212上還分別設置了面向后方的臺階面，將第一凸環211上的臺階面定義為第一臺階面，將第二凸環212上的臺階面定義為第二臺階面。

采像儀器22包括傳感器、電路部分等，其構成為現有技術，關于采像儀器22的構成及構造，此處不予贅述。在本實施例中，采像儀器22自后向前的安裝至彈體21中，其前端與彈體21內的第一凸環211之間設置了軸承23，該軸承23是作為中間支撐使用的，此處不予贅述。軸承23的外部安裝了端部彈性減振體，此處稱為第一端部減振體24，作用是對采像儀器22相對于彈體21的徑向振動進行緩沖，第一端部減振體24的結構如圖3、4所示，其是由同一個圓環的多個圓弧段241(多瓣)構成，具體是將同一個環切段后去除一部分構成，各圓弧段241之間的間隔形成了走線通道242。為了方便對第一端部減振體24的安裝，其內側面的一個邊緣處設置了角度為α的擴口結構243。

采像儀器22的后端與彈體21的第二凸臺212之間也設置了端部彈性減振體，此處稱為第二端部減振體25，第二端部減振體25的作用與第一端部減振體24的作用相同，也是用來緩沖采像儀器22的徑向振動，與第一端部減振體24不同的是，第二端部減振體25采用的是截面為矩形的圓環形式，如圖5、6，其安裝設計成了減振剛度可調的形式，即第二端部減振體25具體是安裝在采像儀器22的后端的可沿軸向相對活動的兩部分(該兩部分為采像儀器本身所必備的部分，具體可不做限制，僅需要是可軸向相對運動的兩部分即可，此處分別稱之為第一部分31、第二部分32，圖中第一部分的引線有兩條，表示第一部分的一體的兩個部位)中間，通過調整該兩部分之間的間隔可調整對第二端部減振體25的軸向擠緊力，從而調整第二端部減振體25的徑向漲量，進而達到調整其減振剛度的目的。

第一端部減振體24與第二端部減振體25一起構成了徑向減振裝置，該徑向減振裝置可配合細長的彈體21的減振需要，有效地減緩因彈體21頭尾處的振源存在相位差、質心不居中等問題而導致的偏擺現象。

采像儀器22的中部與彈體21的中部之間形成有環形空間，此處環形空間主要是由在第三凸環213上開槽形成，其中設置了軸向減振裝置，本實施例中，軸向減振裝置是由兩個中部彈性減振體構成，兩中部彈性減振體沿彈體21的軸向間隔設置在采像儀器22上，并且各自形成了單向減振結構，此處稱單向減振結構，主要是指每個中部彈性減振體僅能在一個方向上受壓減振，在本實施例中，則是位于前部的中部彈性減振體僅能起到向前減振的作用，位于后部的中部彈性減振體僅能起到向后減振的作用。此處上述的單向減振結構具體是這樣實現的：采像儀器22上一前一后設置了一個環槽和一個面向后方的臺階面，兩中部彈性減振體中的一個卡在采像儀器22外表面所設的環槽中而形成第一中部減振體26，第三凸環213上的臺階面構成與第一中部減振體26對應的擋止面，另一個的靠近第一中部減振體26的一側與采像儀器22外表面所設的臺階面擋止配合而形成第二中部減振體27，第二中部減振體27的遠離第一中部減振體26的一側被彈體內裝配的壓圈28壓緊固定，其中壓圈28是外螺紋圈，旋裝在彈體21內部，此處兩中部彈性減振體實際上均是由壓圈28進行固定的。關于兩中部彈性減振體的分布位置，本實施例中進行了特別設計，其沿彈體軸線分布在該防振穩像裝置的質心兩側，防振穩像裝置的質心位于兩中部彈性減振體所形成的減振機構的剛度中心。這樣可以有效的減小加速度情況下彈體繞徑向偏擺，利于提高產品穩定性能。再加上徑向減振裝置的輔助作用，可以保證產品質心與第一、第二中部減振體所形成的減振機構的剛度中心之間的重合，進一步提高產品性能。

第一中部減振體的結構如圖7、8所示，其具體呈圓環形，并且在兩端面上分別設計了環槽261，環槽261的設置主要是為了減小第一中部減振體26的剛度，當然，在其它實施例中，第一中部減振體26還可以根據需要，像第二中部減振體27一樣，設計為單純的、截面呈矩形的圓環結構。

本實施例中，端部彈性減振體和中部彈性減振體均采用了橡膠材質，這是因為橡膠材料具有大阻尼的特點，對高頻振動的能量吸收尤為明顯，因材料自身的阻尼特點，被減振體在通過共振區時的放大比較有限，因此沒有額外加阻尼器。另外橡膠材料還具有成型簡單、加工方便的特點，利用這種特點可以將產品中零件形成的“腔體”作為減振器的“固定支座”，不需要設計金屬支撐骨架、有效的節省的減振器的空間。這種減震器的外形結構多種多樣，根據空間的不同截面形式有所不同，根據彈體軸對稱的特點，減振體可以方便的設計成分段均布的形式。

經試驗，采用上述減振技術，在中頻段的能量有效遏制的前提下，低頻段的放大倍數也不高。陀螺平臺采集到的隔離效果：采用上述方案之后的隔離度峰峰值比之前的減小了70％以上，穩像效果大大改善。

在防振穩像裝置的其它實施例中，上述的徑向彈性減振體和軸向彈性減振體還可以根據需要設計為截面呈“凸”字形的結構，或者整體設計為皮碗外圈形狀，即將皮碗中部掏空后所形成的形狀；所述的徑向減振裝置還可以省略，此種情況下，僅照相減振也是可以起到減振緩沖的作用的。