專利名稱：光電儀器姿態的穩定裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及光電儀器，是一種用于具有晃動的不同運動載體上成對使用 的光電儀器姿態的穩定裝置。
背景技術：
光電儀器現在已經廣泛應用，如激光測距、激光通信、激光雷達、激光 測速、激光演示等等。對于固定基座上的光電儀器，使用方便，性能良好。 但是實際應用中往往還需要在運動載體上使用。比如車載、船載等等。由于 這些載體的晃動、搖擺和振蕩，人工使用光電儀器就很困難，難以滿足精密、 實時測量和通信的要求。為此人們開發了各種自動跟蹤瞄準機構。
目前常用的技術，是采用光電成像的方法監測目標或信標的方位，在本 機采用萬向結機構實現方位和俯仰兩個角度的調整。這些裝置一般都以航空、 航天器上的應用為目標，系統十分復雜、精密，也很昂貴。隨著光電儀器的 普及，民用光電儀器的發展，開發一種既能滿足工業、民用實際需求，又盡 可能價格低廉、使用方便的光電儀器配套跟蹤裝置，是十分必要和迫切的。
發明內容
本發明要解決的技術問題是要為具有晃動的不同的運動載體上成對使用 的光電儀器提供一種光電儀器姿態的穩定裝置，該裝置應具有結構簡單、使 用方便、操作簡便和成本低廉的特點。
為此要對常用的船載、車載光電儀器的使用的基本特點進行分析。 一般 光電儀器都成對使用，分離一定距離的兩條船或兩輛車上各安裝一臺；或者 本車本船上安裝一臺，對方安裝合作目標或信標裝置。圖1作為一個例子， 顯示了在波浪下本機船體俯仰晃動和目標上下起伏的不同影響。圖中11和12 為兩個互相需要光束互連的船只。13為水平面；14為波浪；15為兩船遠距離 連接的直線。16為船只11在海浪作用下俯仰起伏的方向。17為11所發射的 激光束。這樣一種系統的特點是，對方距離很遠，對方車、船的上下左右有起伏晃動時，從本機觀察，目標發生的角度偏移并不大。比如目標起伏10米， 對于1公里遠的光電儀器來說，角度偏移只有10毫弧度，即0.6度。如圖1 所示的角度-。但是承載光電儀器的本機的晃動，很容易有大角度的偏移。如 圖l所示的角度a。假設船長100米，同樣的起伏幅度，可能造成的俯仰角度 可達6度。這就很容易造成激光束脫耙。因此，克服本機載體晃動的影響，是 實現目標對準的關鍵。這是特點之一。
引起船體晃動的因素，主要是波浪；引起車子擺動的原因，主要是道路 的起伏。車子和船的運動，主要是前進。車子和船體形狀，大多呈狹長形。 載體轉彎或水平面上的偏轉造成的方位角偏移，其幅度和速度相對于俯仰來 說一般是比較小的。另外一種影響是左右擺動，這種擺動相對于本機與目標 之間的連線而言，是一個轉動。它所引起的角度偏移，與目標的上下起伏相 當，也比較小。因此，本機車船的上下俯仰起伏是主要因素。這是特點之二。
根據以上的系統特點分析，本發明提出一個基于重力原理的光電儀器姿 態穩定裝置。
本發明的技術解決方案如下
一種用于具有晃動的運動載體上成對使用的光電儀器姿態的穩定裝置， 其特征在于其構成是所述的光電儀器通過旋轉軸承和支架固定在所述的運 動載體上，所述的光電儀器通過連桿與重錐剛性連接。
所述的光電儀器與所述的連桿之間或所述的光電儀器本身具有調節俯仰 角度的機構。
所述的光電儀器與與所述的支架之間或所述的光電儀器本身具有調節水 平方位的機構。
本發明的技術效果
當運動載體由于波浪或地形起伏發生俯仰變化時，由于重錐的重力作用， 可維持儀器穩定在水平方向上，保持光路的基本方向。
本發明原理明了，具有結構簡單，使用方便，無需操作，成本低廉的特點。
圖1是運動載體激光和光電儀器光路特點示意圖；圖2是本發明的姿態穩定裝置基本結構示意圖； 圖3是本發明姿態穩定裝置實施例一的示意圖； 圖4是本發明姿態穩定裝置中支承架實施例； 圖5是本發明姿態穩定裝置實施例二的示意圖。
具體實施例方式
先請參閱圖2，圖2是本發明的姿態穩定裝置基本結構示意圖。由圖可見， 本發明光電儀器姿態的穩定裝置，構成是所述的光電儀器1通過旋轉軸承6 和支架5固定在所述的運動載體4上，所述的光電儀器1通過連桿3與重錐2 剛性連接。當運動載體4由于波浪或地形起伏發生俯仰變化時，由于重錐2 的重力作用，可維持所述的光電儀器1穩定在水平方向上，保持光路的基本 方向。
本發明的實施例1如圖3所示。圖中61為一個帶有俯仰調整機構的支承 架，其作用是在運動載體4穩定的條件下，根據激光光電儀器1的對準要求， 通過手動或自動機構，調整并固定儀器的俯仰角度。同時，支承架61又具有 連接旋轉軸承6的結構，當運動載體4發生俯仰起伏變化時，通過重錐2的 作用將所述的光電儀器1的出光方向或接收光路穩定在預先調整好的方向上。
圖中62為一個在水平圓周上可以調整轉動并固定的方位支承架，其作用 是根據激光光電儀器的對準要求，通過手動或自動機構，調整并固定儀器的 方位角度。
圖4為支承架61的示意圖。圖中1為激光光電儀器。6為旋轉軸承。611 為水平旋轉軸，它與重錐2和連桿3剛性連接。612為微調螺絲；它可以手動 也可以電動旋轉。613為螺母，螺母613固定在所述的激光光電儀器1上。轉 動微調螺絲612，使其頂緊連桿3，可以改變和調整連桿3與光電儀器1之間 的角度，以實現載體穩定條件下收發兩臺光電儀器之間的對準連機。當遠距 離兩臺光電儀器之間不是處于同一水平面上時，儀器光路不再與重力垂直， 需要在手動或自動調整微調螺絲612的基礎上作姿態穩定。
本發明實施例二的結構如圖5所示。圖中21為一個具有較大長度的重錐， 它具有大的水平轉動慣量。63為一個俯仰調整、固定和方位調整固定兩種功 能兼具的支撐架。當運動載體4發生俯仰起伏時，重錐2的重力作用使光電儀器l維持俯仰方向穩定。當運動載體4發生方位旋轉時，重錐2的大轉動 慣量使光電儀器1維持水平方位的方向穩定。
本發明的光電儀器姿態穩定裝置，可以與儀器原有的自動掃描捕獲、瞄 準、跟蹤機構(APT技術)配合使用，改善原有瞄準跟蹤機構的性能。
權利要求
1、一種用于具有晃動的運動載體上的光電儀器姿態的穩定裝置，其特征在于其構成是所述的光電儀器(1)通過旋轉軸承(6)和支架(5)固定在所述的運動載體(4)上，所述的光電儀器(1)通過連桿(3)與重錐(2)剛性連接。
2、 根據權利要求1所述的光電儀器姿態的穩定裝置，其特征在于所述的 光電儀器(1)與所述的連桿(3)之間或所述的光電儀器(1)本身具有調節 俯仰角度的機構。
3、 根據權利要求1或2所述的光電儀器姿態的穩定裝置，其特征在于所 述的光電儀器(1)與與所述的支架(5)之間或所述的光電儀器(1)本身具 有調節水平方位的機構。
全文摘要
一種用于具有晃動的運動載體上成對使用的光電儀器姿態的穩定裝置，其特征在于其構成是所述的光電儀器通過旋轉軸承和支架固定在所述的運動載體上，所述的光電儀器通過連桿與重錐剛性連接。本發明具有結構簡單，使用方便，無需操作，成本低廉的特點。
文檔編號G12B5/00GK101546609SQ20091005085
公開日2009年9月30日 申請日期2009年5月8日 優先權日2009年5月8日
發明者青 葉, 方祖捷, 董作人 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所