方位罗盘云台

摘要

一种方位罗盘云台，该方位罗盘云台包括箱体、磁罗盘、转位机构、显示装置、转盘，利用磁罗盘敏感地磁北的特性，将磁北作为方位北的起点，软件修正磁北与天文北的初值偏差，步进电机驱动台面快速旋转，并实现精确定位，实现快速远距离瞄准定向对准。本发明结构紧凑，便于安装和维修，能够实现电机驱动，手动微调的功能。

权利要求

1.一种方位罗盘云台，该方位罗盘云台包括箱体(2)、磁罗盘、转位机构、显示装置、转盘(3)，其特征在于：

显示装置包括显示器安装板(11)和显示部分(12)，显示装置通过显示器安装板(11)固定在方位罗盘云台的前部，箱体(2)设置有箱体上防尘板(22)和箱体下防尘板(21)，起到防尘的功能；

转位机构包括主轴(41)、上轴承(42)、上轴承压盖(43)、下轴承(44)、下轴承压盖(45)、蜗轮(48)、手轮(71)、双轴步进电机(72)、联轴器(73)、电机安装板(74)、蜗杆(75)、前轴承(81)、前轴承座(82)、后轴承(83)、后轴承座(84)、轴承挡圈(85)和前轴承压盖(86)，其中，双轴步进电机(72)的一端与手轮(71)连接，双轴步进电机(72)的另一端经由联轴器(73)与蜗杆(75)连接，蜗杆(75)与设置在主轴(41)上的蜗轮(48)啮合，用于驱动主轴(41)的旋转，双轴步进电机(72)通过电机安装板(74)安装在箱体(2)的内部，在箱体(2)内设置有前轴承(81)、前轴承座(82)、后轴承(83)、后轴承座(84)和轴承挡圈(85)，以将蜗杆(75)安装在箱体(2)的内部；

主轴(41)通过上轴承(42)、上轴承压盖(43)以及下轴承(44)和下轴承压盖(45)安装在箱体(2)内部，主轴(41)的上端与转盘(3)连接，主轴(41)的下端连接有导电滑环(46)，转盘(3)上设有转盘防尘板(31)和磁码盘(32)；

方位罗盘云台还包括电源插头(52)、电源插头板(51)和驱动器电路板(60)，电源插头(52)通过电源插头板(51)固定在方位罗盘云台上，电源通过电源插头(52)供给至驱动器电路板(60)，以对方位罗盘云台进行控制。

2.如权利要求1所述的方位罗盘云台，其中，蜗轮(48)与蜗杆(75)的减速比为42。

说明书

方位罗盘云台

技术领域

[0001] 本发明涉及一种方位罗盘云台，该方位罗盘云台以地磁敏感元件磁罗盘敏感的磁北为方位起点，通过外部的方位要求值的输入指令，驱动步进电机旋转，带动云台转位，并实时采集磁罗盘的输出，使云台旋转到要求的方位上，实现远距离初始对准的目的。本发明应用于远距离快速对准、目标扑获、瞄准定向等领域。

背景技术

[0002] 方位罗盘云台结构是远距离快速对准、目标扑获、瞄准定向等领域较为关键的技术之一。如图1所示，在间距几公里的范围内，一台设备与远处的目标进行对准，由于间距较远难以实现快速对准，因此需要先将设备大致转到该设备和远处目标连线的一定角度范围内，以便设备的对准部件很容易找到目标点方向并进行精确的对准。

[0003] 当前国内存在方位罗盘云台，此类产品一般都是根据设备的接收信号电平来完成对准，但对准时间长，对准过程复杂，所需仪器也多，不适合在快速机动灵活下使用。

[0004] 为实现可靠、精确的快速对准，应基于目前先进的测量传感器及电子信息技术，研究快速对准方法，为提高远距离快速对准等领域效能提供保障。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于，通过开展快速对准技术研究工作，提出一种远距离瞄准定向对准的方法，并研制一种远距离瞄准定向对装置。

[0006] 本发明提供一种远距离瞄准定向对准方法，方位罗盘云台配备磁罗盘，能敏感地磁磁北，根据GPS提供的瞄准线方位角，修正磁北与大地北的常值偏差，装订旋转角，并驱动电机自动旋转，使云台瞄准线旋转到GPS提供的瞄准线方位角射面上，从而达到快速初始对准的要求。

[0007] 本发明还提供一种远距离瞄准定向对准装置。利用磁罗盘敏感地磁北的特性，将磁北作为方位北的起点，软件修正磁北与天文北的初值偏差，步进电机驱动台面快速旋转，并实现精确定位，实现快速远距离瞄准定向对准。

[0008] 为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

[0009] 一种方位罗盘云台，该方位罗盘云台包括箱体2、磁罗盘、转位机构、显示装置、转盘3以及俯仰微动机构。显示装置包括显示器安装板11和显示部分12，显示装置通过显示器安装板11固定在方位罗盘云台的前部。箱体2设置有箱体上防尘板22和箱体下防尘板21，起到防尘的效果。

[0010] 转位机构包括主轴41、上轴承42、上轴承压盖43、下轴承44、下轴承压盖45、蜗轮48、手轮71、双轴步进电机72、联轴器73、电机安装板74、蜗杆75、前轴承81、前轴承座82、后轴承83、后轴承座84、轴承挡圈85和前轴承压盖86。双轴步进电机72的一端与手轮71连接，双轴步进电机72的另一端经由联轴器73与蜗杆75连接，蜗杆75与设置在主轴41上的蜗轮48啮合，用于驱动主轴41的旋转，进而控制主轴41的转向。双轴步进电机72通过电机安装板74安装在箱体2的内部，在箱体2内设置有前轴承81、前轴承座82、后轴承
83、后轴承座84和轴承挡圈85，以将蜗杆75安装在箱体2的内部。

[0011] 主轴41通过上轴承42、上轴承压盖43以及下轴承44和下轴承压盖安装在箱体2内部，主轴41的上端与转盘3连接。转盘3上设有转盘防尘板31和磁码盘32。主轴41的下端连接有导电滑环46。

[0012] 方位罗盘云台还包括电源插头52、电源插头板51和驱动器电路板60，电源插头52通过电源插头板51固定在方位罗盘云台上，电源通过电源插头52供给至驱动器电路板60，以对方位罗盘云台进行控制。

[0013] 与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

[0014] 1.方位罗盘云台配备磁罗盘，能敏感地磁磁北，根据GPS提供的瞄准线方位角，修正磁北与大地北的常值偏差，装订旋转角，并驱动电机自动旋转，使云台瞄准线旋转到GPS提供的瞄准线方位角射面上，从而达到快速初始对准的要求。

[0015] 2.方位罗盘云台结构紧凑，便于安装和维修。

[0016] 3.能够实现电机驱动，手动微调的功能。当电动转位到位后，利用手动手轮微动，使目标精确对准。同时方位罗盘云台有了手动备保功能，一旦电机失灵可以保证手动精确对准。

附图说明

[0017] 下面结合附图，按照实施例对本发明及其目标和优点进行更详细具体地说明，附图包括：

[0018] 图1是现有技术的初对准示意图；

[0019] 图2是根据本发明的方位罗盘云台的透视图；

[0020] 图3是根据本发明的方位罗盘云台的俯视图；

[0021] 图4是根据本发明的方位罗盘云台沿着手轮轴的方向的剖视图；

[0022] 图5是根据本发明的方位罗盘云台沿着垂直于手轮轴的方向的剖视图；

[0023] 图6是根据本发明的方位罗盘云台的控制系统的方框图。

[0024] 附图标记说明：

[0025] 11显示器安装板，12显示部分，2箱体，21箱体下防尘板，22箱体上防尘板，3转盘，31转盘防尘板，32磁码盘，41主轴，42上轴承，43上轴承压盖，44下轴承，45下轴承压盖，46导电滑环，47平键，48蜗轮，51电源插头板，52电源插头，60驱动器电路板，71手轮，72双轴步进电机，73联轴器，74电机安装板，75蜗杆，81前轴承，82前轴承座，83后轴承，84后轴承座，85轴承挡圈，86前轴承压盖。

具体实施方式

[0026] 结合图2至5可知，本发明涉及一种方位罗盘云台，该方位罗盘云台包括箱体2、磁罗盘(未示)、转位机构、显示装置、转盘3。显示装置包括显示器安装板11和显示部分12，显示装置通过显示器安装板11固定在方位罗盘云台的前部。箱体2设置有箱体上防尘板22和箱体下防尘板21，起到防尘的效果。

[0027] 转位机构包括主轴41，上轴承42，上轴承压盖43，下轴承44，下轴承压盖45，蜗轮48、手轮71，双轴步进电机72，联轴器73，电机安装板74，蜗杆75，前轴承81，前轴承座82，后轴承83，后轴承座84，轴承挡圈85，前轴承压盖86。双轴步进电机72的一端与手轮71连接，双轴步进电机72的另一端经由联轴器73与蜗杆75连接，蜗杆75与设置在主轴41上的蜗轮48啮合，用于驱动主轴41的旋转，进而控制主轴41的转向。双轴步进电机72通过电机安装板74安装在箱体2的内部，在蜗杆75的两侧分别设置前轴承81，前轴承座82，后轴承83，后轴承座84，轴承挡圈85，用于将蜗杆75安装在箱体2的内部。

[0028] 主轴41通过上轴承42、上轴承压盖43以及下轴承44和下轴承压盖45安装在箱体2内部，主轴41的上端与转盘3连接。转盘3上设有转盘防尘板31和磁码盘32。主轴41的下端连接有导电滑环46。

[0029] 方位罗盘云台还包括电源插头52、电源插头板51和驱动器电路板60，电源插头52通过电源插头板51固定在方位罗盘云台上，电源通过电源插头52供给至驱动器电路板60，以对方位罗盘云台进行控制。

[0030] 转位机构其主要由角接触轴承组成的精密回转轴系、电机、蜗轮蜗杆减速机构组成；精密回转轴系具有轴向、径向过盈量，保证了轴系刚性和回转精度以及台面跳动，使之运行平稳顺滑。蜗轮蜗杆减速比为42，步进电机72采用三洋的SH3533-12U10，该电机是双轴输出，一端接蜗杆，另一端接手动手轮，实现电机驱动，手动微调功能。

[0031] SH3533-12U10的步距角为1.8°，经蜗轮蜗杆42倍机械系分，步距可达到0.0428°，在经过PMM-23221-10驱动器10倍电子细分，可使步距角达到0.00428°，即15角秒，能够满足转动的到位精度2°的要求，利用蜗轮蜗杆自锁的功能，使得在要求位置定位锁定，当电动转位到位后，利用手动手轮微动，使目标精确对准。手动微动的范围可以
360°旋转，同时也使转位机构有了手动备保功能，一旦电机失灵可以保证手动精确对准。

[0032] 磁罗盘

[0033] 磁罗盘采用美国霍尼韦尔的TCM3给出磁方位角，技术指标如表1，232串口输出，控制系统实时采集其方位输出，并控制电机旋转。

[0034] 表1

[0035]型号 TCM3
精度RMS 0.5°
分辨率 0.1°
可重复性 0.05°
尺寸 35×43×13
工作温度 -40℃-+85℃

[0036] 为降低成本和提高电气系统的可靠性，并为了使用的方便，采用滑环传输信号，使台面可以任意旋转，从而避免了电源、信号线的缠绕。

[0037] 台面上装有常规的蜗轮倾斜台(未示)，手动微调倾斜，可以实现俯仰方向上的精确对准，体积小重量轻，又能自锁，定向设备可用四个螺栓便捷的固定在蜗轮倾斜台上；方便拆卸，同时蜗轮倾斜台上有标志线，指示磁罗盘的磁北方向，此标志线与台面机械零位平行，断电延时并使台面回零，以保证下次使用安装时不必考虑回转方向和回转角度，提高了使用的便捷性。

[0038] 方位罗盘云台的技术指标：

[0039] 1)磁罗盘：

[0040] 航向精度：±0.5°；

[0041] 响应时间：0-24s；

[0042] 2)磁罗盘磁北与云台瞄准线在水平面上的不平行误差小于±1°；

[0043] 3)云台瞄准线定位精度小于±2°；

[0044] 4)水准器格值：4′；

[0045] 5)方位手动微调范围：±4°；

[0046] 俯仰手动微调范围：±10°；

[0047] 6)电源：220

[0048] 电源适配器：24 V 2A

[0049] 图6是根据本发明的方位罗盘云台的控制系统的方框图。控制系统将根据设备与目标点的GPS经纬度计算出的大地方位角输入控制系统。控制系统自动判别磁罗盘输入的磁方位角与键盘输入的大地方位角之间的角度差，并修正磁北偏差后，驱动电机转动，直至将方位罗盘云台转到GPS提供的瞄准线方位角射面上，从而达到快速初始对准的要求，软件设定断电延时并使台面回零功能。

[0050] 结合图6，对控制过程说明如下：

[0051] 电源管理模块将适配器输出+24V转换成+5V给MCU和磁罗盘供电；

[0052] 显示模块通过数码管显示方位角；

[0053] 键盘模块用于输入目标方位角及电机起停的控制；

[0054] 磁罗盘获取方位数据，通过RS232接口传到MCU处理；

[0055] 步进电机驱动器接受MCU控制信号，驱动步进电机运动。

[0056] 此处虽然只是说明了本发明优选的和示范性的实施例，但本领域技术人员根据上述内容显然可以对本发明做出其他的修改。因此，根据本发明具体实施方式进行的显而易见的修改和等效替换，都应落入本发明的保护范围。