一种高精度自动瞄准调平装置

技术领域

本发明涉及一种高精度自动瞄准调平装置。

背景技术

工业生产及科学研究中常用到自动瞄准调平装置，用于监控、测绘及信息采集。专利公开号为 CN101042940B的发明专利公开了一种自动瞄准调平装置，可以根据其所处的位置自行调平瞄准。该自动瞄准调平装置包括调平传动装置、瞄准舱、瞄准设备、齿轮传动机构、丝杆螺旋副传动机构、水平传感器、电控摩擦离合器、液压马达、工业控制计算机等。液压马达输出动力，通过输出轴上齿轮与配对齿轮啮合驱动三个方向的轴（即三路轴）转动，再通过摩擦离合器的接合驱使另一齿轮与三路轴结合，接下来再通过齿轮啮合传动驱使驱动轴转动，传递齿轮与驱动轴为键连接，传递齿轮将转动传递到齿轮丝杆螺旋副推动丝杆伸缩着地实施调平。

现有自动瞄准调平装置的缺点在于：它是利用三个着地点作为自身支撑、利用丝杆的伸缩的实现调平，调平过程中丝杆下端对地面有较大的反作用力，导致整体不稳，甚至容易发生倾覆，因此该自动瞄准调平装置的精确度较低，适应范围有限。

发明内容

本发明的目的是针对以上问题提供一种精确度较高、适用范围较广的高精度自动瞄准调平装置。

为达到上述目的，本发明公开了一种高精度自动瞄准调平装置，其包括机架，机架上转动安装前后延伸的纵轴，纵轴上安装有第一蜗轮，机架上转动安装有与第一蜗轮相啮合并且由第一电机驱动的第一蜗杆，纵轴的中部铰接有可前后摆动的摆杆，摆杆的上端安装有瞄准装置，机架上转动安装两个左右延伸的横轴，两横轴左右间隔且同轴设置，两横轴之间连接有呈半圆形向上拱起的弧形连接杆，摆杆的中部安装有可转动的定位球，定位球上设有供弧形连接杆穿过的贯通孔,其中一横轴上设有第二蜗轮，机架上转动安装有与第二蜗轮相啮合并且由第二电机驱动的第二蜗杆。本发明利用摆杆与纵轴铰接、在两横轴之间设置可使摆杆沿其左右摆动的弧形连接杆、使弧形连接杆随横轴转动迫使摆杆前后摆动的方式实现了瞄准装置左右方向和前后方向两个维度的水平度调节，利用电动机输出动力和蜗轮蜗杆传动实现对瞄准装置这个维度的水平度调节的驱动控制，精度较高并且能够自行维持瞄准装置的水平度不变。

所述摆杆的上端设有安装座，所述瞄准装置固定在该安装座上，安装座上安装有横向倾角传感器、纵向倾角传感器，机架上安装有控制器；横向倾角传感器、纵向倾角传感器的信号输出端电连接到控制器的信号输入端，控制器的信号输出端电连接到第一电机、第二电机的控制端；横向倾角传感器用于检测安装座左右方向的横向倾角信息并将该信息传输给控制器；纵向倾角传感器用于检测安装座前后方向的纵向倾角信息并将该信息传输给控制器；控制器用于接收横向倾角信息与横向水平度预设公差进行比较，当横向倾角信息不在横向水平度预设公差的范围内时控制器发出指令给第一电机使其转动，以调节安装座的横向倾斜程度使其趋向于水平；控制器还用于接收纵向倾角信息与纵向水平度预设公差进行比较，当纵向倾角信息不在纵向水平度预设公差的范围内时控制器发出指令给第二电机使其转动，以调节安装座的纵向倾斜程度使其趋向于水平。横向倾角传感器、纵向倾角传感器分别用于检测瞄准装置左右方向和前后方向两个维度的倾斜角度，控制器可根据两个维度的倾斜角度控制第一电机、第二电机转动，实现瞄准装置倾斜角度的自动调节。横向水平度预设公差、纵向水平度预设公差用于控制调平的精确度，横向水平度预设公差、纵向水平度预设公差的值较大时调平的速度较快，横向水平度预设公差、纵向水平度预设公差的值较小时，调平的精度较高。

所述摆杆包括位于上部的筒体，筒体的上端转动安装带有螺纹孔的上盖，筒体内插装有可轴向滑动且不可转动的支撑杆，所述安装座连接在支撑杆的上端，支撑杆穿过上盖上的螺纹孔，支撑杆穿过螺纹孔的部段设有与螺纹孔相适配的外螺纹。采用上述结构后，通过旋动上盖可驱使支撑杆上升或下降，由此可调节瞄准装置的高度，本发明在使用时可将机架固定在运载车或安装平台上，当需要调节瞄准装置的高度时，只需要通过转动上盖使瞄准装置上升或下降即可。

所述支撑杆上设有沿其轴向延伸的凹槽，凹槽内设有若干刻度线。由于支撑杆上设有外螺纹，因此通过开设凹槽可以创造一个能够设置刻度线的位置；设置刻度线后通过观察支撑杆露出上盖顶面的刻度可以准确控制瞄准装置的升降距离。

所述筒体的筒壁上相对设置有两个沿其轴向延伸的长导向孔，支撑杆的下端部设有销孔，销孔内插装有销轴，销轴的两端分别插入到两长导向孔内。销轴装入销孔后被相对固定在支撑杆上；销轴插入到长导向孔中，在支撑杆相对于筒体滑动的过程中起导向作用，同时又能起到防止支撑杆转动的作用。

所述纵轴的中部连接有与之垂直的支撑轴，支撑轴的两端分别伸向纵轴的两侧，支撑轴与纵轴的交叉点位于两横轴之间的连线上，弧形连接杆所形成半圆形的圆心与该交叉点相重合，摆杆的下端设有支撑座，支撑座具有左右两支撑板，两支撑板分别转动连接在支撑轴的两端部。采用上述结构后，使得摆杆无论前后倾斜到什么角度，摆杆都能沿弧形连接杆顺畅的左右摆动；摆杆无论左右倾斜到什么角度，弧形连接杆都能够顺畅的带动摆杆前后摆动；两个支撑板分别转动连接在支撑轴的两端部，摆杆与纵轴之间的连接更加牢靠。

所述机架包括底部平台和设在底部平台上方的方形框体，方形框体固定连接在底部平台上。底部平台用于提供一个安装平面，方形框体用于提供纵轴、横轴的安装支撑。

所述纵轴的两端分别通过两带座轴承转动连接在方形框体的前、后框边上，纵轴的其中一端伸出方形框体的框边之外且该端的外周面上设有第一限位块，方形框体的框边上围绕纵轴设有两个第一限位开关，第一限位开关电连接到控制器的信号输入端，当第一限位块触碰到第一限位开关时控制器发出指令给第一电机使其反向转动。第一限位块、第一限位开关用于防止纵轴过度转动。

所述的两个横轴分别通过两个带座轴承转动连接在方形框体的左、右框边上，两个横轴均伸出到方形框体外，所述第二蜗轮设在其中一个横轴伸出方形框体外的部位，另一个横轴伸出方形框体外的部位设有第二限位块，方形框体的框边上围绕纵轴设有两个第二限位开关，第二限位开关电连接控制器的信号输入端，当第二限位块触碰到第二限位开关时控制器发出指令给第二电机使其反向转动。第二限位块、第二限位开关用于防止横轴过度转动。

所述方形框体上连接有柔性罩体，柔性罩体的中部设有供摆杆穿过的预留孔，预留孔处设有连接套，连接套套在摆杆上并与之固定连接。柔性罩体罩在方形框体上，摆杆露出柔性罩体外，由此可以防止灰尘进入方形框体内，使本发明可以适应于在较为恶劣的环境下使用。

综上所述，本发明的有益效果在于：它能够对瞄准装置左右和前后两个维度的水平度进行自动调节，使瞄准装置自动调整到水平状态，调节速度快、精确度高、适应范围广。

附图说明

图1是本发明的第一种实施例的结构示意图；

图2是图1中沿A-A线剖切后的结构示意图；

图3是本发明的第二种实施例中摆杆及安装座的连接结构示意图；

图4是本发明中瞄准装置的水平度调节的控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下文是结合附图对本发明的优选的实施例说明。

参照图1、图2，本发明公开的一种高精度自动瞄准调平装置，其包括机架1，机架1上转动安装前后延伸的纵轴2，纵轴2上安装有第一蜗轮3，机架1上转动安装有与第一蜗轮3相啮合并且由第一电机5驱动的第一蜗杆4，纵轴2的中部铰接有可前后摆动的摆杆6，摆杆6的上端安装有瞄准装置7，机架1上转动安装两个左右延伸的横轴8，两横轴8左右间隔且同轴设置，两横轴8之间连接有呈半圆形向上拱起的弧形连接杆9，摆杆6的中部安装有可转动的定位球37，定位球37上设有供弧形连接杆9穿过的贯通孔10,其中一横轴8上设有第二蜗轮11，机架1上转动安装有与第二蜗轮11相啮合并且由第二电机13驱动的第二蜗杆12。本发明中的瞄准装置7可根据需要采用经纬仪、摄像机等具有测量或监视功能的装置，使的本发明可以应用在测绘、监控等不同领域。

本发明的工作方式如下：通过在机架1上转动安装纵轴2并在纵轴2上铰接有可前后摆动的摆杆6，使得瞄准装置7无论是左右方向的水平度还是前后方向的水平度均可调整。通过控制第一电机5可使第一蜗杆4转动，利用第一蜗杆4与第一蜗轮3的啮合驱使纵轴2转动，摆杆6随之左右摆动，从而实现对瞄准装置7左右方向水平度的调节。通过控制第二电机13可使第二蜗杆12转动，利用第二蜗杆12与第二蜗轮11的啮合驱使横轴8转动，弧形连接杆9随之前后摆动迫使摆杆6前后摆动，从而实现对瞄准装置7前后方向水平度的调节。采用蜗轮蜗杆传动的好处在于，不仅能实现纵轴2、横轴8转动角度的精确调节，而且能实现对纵轴2、横轴8的转动进行自锁，用以保持摆杆6调节后的角度不变，从而保持瞄准装置7的水平度不变。通过对本发明的结构及工作方式的描述不难看出：本发明利用摆杆6与纵轴2铰接、在两横轴8之间设置可使摆杆6沿其左右摆动的弧形连接杆9、使弧形连接杆9随横轴8转动迫使摆杆6前后摆动的方式实现了瞄准装置7左右方向和前后方向两个维度的水平度调节，利用电动机输出动力和蜗轮蜗杆传动实现对瞄准装置7这个维度的水平度调节的驱动控制，精度较高并且能够自行维持瞄准装置7的水平度不变。

参照图1、图2、图4，在本发明的进一步改进中，摆杆6的上端设有安装座14，所述瞄准装置7固定在该安装座14上，安装座14上安装有横向倾角传感器15、纵向倾角传感器16，机架1上安装有控制器17；横向倾角传感器15、纵向倾角传感器16的信号输出端电连接到控制器17的信号输入端，控制器17的信号输出端电连接到第一电机5、第二电机13的控制端；横向倾角传感器15用于检测安装座14左右方向的横向倾角信息并将该信息传输给控制器17；纵向倾角传感器16用于检测安装座14前后方向的纵向倾角信息并将该信息传输给控制器17；控制器17用于接收横向倾角信息与横向水平度预设公差进行比较，当横向倾角信息不在横向水平度预设公差的范围内时控制器17发出指令给第一电机5使其转动，以调节安装座14的横向倾斜程度使其趋向于水平；控制器17还用于接收纵向倾角信息与纵向水平度预设公差进行比较，当纵向倾角信息不在纵向水平度预设公差的范围内时控制器17发出指令给第二电机13使其转动，以调节安装座14的纵向倾斜程度使其趋向于水平。本发明中的控制器17可采用PLC、工控计算机、微型电脑等，至少具有运算模块、存储模块及输入输出模块。

横向倾角传感器15、纵向倾角传感器16分别用于检测瞄准装置7左右方向和前后方向两个维度的倾斜角度，控制器17可根据两个维度的倾斜角度控制第一电机5、第二电机13转动，实现瞄准装置7倾斜角度的自动调节。横向水平度预设公差、纵向水平度预设公差用于控制调平的精确度，横向水平度预设公差、纵向水平度预设公差的值较大时调平的速度较快，横向水平度预设公差、纵向水平度预设公差的值较小时，调平的精度较高。

参照图1、图2，为了实现摆杆6在纵轴2上的铰接，在本发明的第一种实施例中，纵轴2的中部连接有与之垂直的支撑轴25，支撑轴25的两端分别伸向纵轴2的两侧，支撑轴25与纵轴2的交叉点位于两横轴8之间的连线上，弧形连接杆9所形成半圆形的圆心与该交叉点相重合，摆杆6的下端设有支撑座26，支撑座26具有左右两支撑板27，两支撑板27分别转动连接在支撑轴25的两端部。采用上述结构后，使得摆杆6无论前后倾斜到什么角度，摆杆6都能沿弧形连接杆9顺畅的左右摆动；摆杆6无论左右倾斜到什么角度，弧形连接杆9都能够顺畅的带动摆杆6前后摆动；两个支撑板27分别转动连接在支撑轴25的两端部，摆杆6与纵轴2之间的连接更加牢靠。

在本发明的其它实施例中，还可以在纵轴2的中部开设轴向延伸的长槽，长槽内设有连接左右槽壁的铰轴，摆杆6的下端插入到长槽中，铰轴穿过摆杆6上的通孔，由此实现摆杆6在纵轴2上的铰接。

参照图1、图2，机架1包括底部平台28和设在底部平台28上方的方形框体29，方形框体29固定连接在底部平台28上。底部平台28用于提供一个安装平面，方形框体29用于提供纵轴2、横轴8的安装支撑。

参照图1、图2，纵轴2的两端分别通过两带座轴承30转动连接在方形框体29的前、后框边上，纵轴2的其中一端伸出方形框体29的框边之外且该端的外周面上设有第一限位块31，方形框体29的框边上围绕纵轴2设有两个第一限位开关32，第一限位开关32电连接到控制器17的信号输入端，当第一限位块31触碰到第一限位开关32时控制器17发出指令给第一电机5使其反向转动。第一限位块31、第一限位开关32用于防止纵轴2过度转动。

参照图1、图2，两个横轴8分别通过两个带座轴承30转动连接在方形框体29的左、右框边上，两个横轴8均伸出到方形框体29外，所述第二蜗轮11设在其中一个横轴8伸出方形框体29外的部位，另一个横轴8伸出方形框体29外的部位设有第二限位块33，方形框体29的框边上围绕纵轴2设有两个第二限位开关34，第二限位开关34电连接控制器17的信号输入端，当第二限位块33触碰到第二限位开关34时控制器17发出指令给第二电机13使其反向转动。第二限位块33、第二限位开关34用于防止横轴8过度转动。

参照图1，方形框体29上连接有柔性罩体35，柔性罩体35的中部设有供摆杆6穿过的预留孔，预留孔处设有连接套，连接套套在摆杆6上并与之固定连接。柔性罩体35罩在方形框体29上，摆杆6露出柔性罩体35外，由此可以防止灰尘进入方形框体29内，使本发明可以适应于在较为恶劣的环境下使用。

参照图3，本发明的第二种实施例在第一种实施例的基础上还做了另外的改进，改进后的摆杆6包括位于上部的筒体18，筒体18的上端转动安装带有螺纹孔的上盖19，筒体18内插装有可轴向滑动且不可转动的支撑杆20，所述安装座14连接在支撑杆20的上端，支撑杆20穿过上盖19上的螺纹孔，支撑杆20穿过螺纹孔的部段设有与螺纹孔相适配的外螺纹。采用上述结构后，通过旋动上盖19可驱使支撑杆20上升或下降，由此可调节瞄准装置7的高度，本发明在使用时可将机架1固定在运载车或安装平台上，当需要调节瞄准装置7的高度时，只需要通过转动上盖19使瞄准装置7上升或下降即可。

参照图3，支撑杆20上设有沿其轴向延伸的凹槽21，凹槽21内设有若干刻度线。由于支撑杆20上设有外螺纹，因此通过开设凹槽21可以创造一个能够设置刻度线的位置；设置刻度线后通过观察支撑杆20露出上盖19顶面的刻度可以准确控制瞄准装置7的升降距离。

参照图3，筒体18的筒壁上相对设置有两个沿其轴向延伸的长导向孔22，支撑杆20的下端部设有销孔23，销孔23内插装有销轴24，销轴24的两端分别插入到两长导向孔22内。销轴24装入销孔23后被相对固定在支撑杆20上；销轴24插入到长导向孔22中，在支撑杆20相对于筒体18滑动的过程中起导向作用，同时又能起到防止支撑杆20转动的作用。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。