欢迎来到知嘟嘟! 联系电话:13095918853 卖家免费入驻,海量在线求购! 卖家免费入驻,海量在线求购!
知嘟嘟
我要发布
联系电话:13095918853
知嘟嘟经纪人
收藏
专利号: 2018102282227
申请人: 山东理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2023-10-16
缴费截止日期: 暂无
价格&联系人
年费信息
委托购买

摘要:

权利要求书:

1.一种可实现直升机载激光雷达三维姿态角补偿的装置,其特征在于安装三维姿态角补偿装置的直升机载激光雷达结构包括:直升机载荷平台(1),高频激光脉冲测距仪(2),扫描棱镜系统(3),三维高精度陀螺仪(4),三维姿态角补偿装置(5);对安装了三维姿态角补偿装置(5)的直升机载激光雷达系统,高频激光脉冲测距仪(2)发射出的激光脉冲束经扫描棱镜系统(3)反射后射向三维姿态角补偿装置(5),经三维姿态角补偿装置(5)上的大尺寸反射镜(501)反射后射向被测地形,其反射回波信号被接收器接收,经计算可获得地面激光脚点处的三维信息;当直升机载荷平台(1)存在绕x轴方向的滚转角时,三维姿态角补偿装置(5)中的大尺寸反射镜绕x轴反向旋转至滚转角数值的一半,从而完全补偿直升机载荷平台(1)在滚转角方向上对激光雷达测量点云的不利影响;当直升机载荷平台(1)存在绕y轴方向的俯仰角时,大尺寸反射镜绕y轴反向旋转至俯仰角数值的一半,从而完全补偿直升机载荷平台(1)在俯仰角方向上对激光雷达测量点云的不利影响;当直升机载荷平台(1)存在绕z轴方向的偏航角时,大尺寸反射镜绕z轴反向旋转偏航角相同数值,从而完全补偿直升机载荷平台(1)在偏航角方向上对激光雷达测量点云的不利影响;三维姿态角补偿装置(5)中的所述大尺寸反射镜(501)固定安装于小半实心钢球(514)上,所述大尺寸反射镜(501)的旋转中心与所述小半实心钢球(514)球心相重合,所述小半实心钢球(514)的半径是

25mm;采用壁厚为1mm的小半球钢壳(513),其内壁半径为25mm,外壁半径为26mm,正好可以包裹所述小半实心钢球(514)的三分之一,所述小半球钢壳(513)的球心与所述小半实心钢球(514)的球心相重合,二者形成滑动球面接触;所述小半球钢壳(513)的球面底端与钛合金支撑杆(511)紧固粘接,以固定球心位置;采用一钢球壳带(516)包裹所述小半球钢壳(513),所述钢球壳带(516)的内壁半径为26mm,外壁半径为28mm,正好与所述小半球钢壳(513)的外圆壁形成球面接触;所述钢球壳带(516)与所述大尺寸反射镜(501)的底端紧固粘接;所述小半实心钢球(514)、所述小半球钢壳(513)与所述钢球壳带(516)之间形成嵌套式球面万向轴承结构,使所述小半球钢壳(513)可绕三轴自由转动而不会分离脱落;由于所述大尺寸反射镜(501)的旋转中心与所述小半球钢壳(513)的球心相重合,因此当所述小半实心钢球(514)、所述小半球钢壳(513)与所述钢球壳带(516)组成的球面万向轴承绕三轴转动时,所述大尺寸反射镜(501)的旋转中心的空间位置相对于所述直升机载荷平台(1)始终保持不变;所述大尺寸反射镜(501)由一根钛合金镜面安装杆支撑,沿y轴方向以z轴为中心轴平均分布在所述小半球钢壳(513)两侧,并与所述小半球钢壳(513)的切出平面紧固焊接;在所述钛合金镜面安装杆两个末端分别安装两个圆柱形轴套(515),所述圆柱形轴套(515)与x轴丝杠步进电机的螺纹滑块(503)通过单轴连杆轴承连接。

2.按照权利要求1所述的一种可实现直升机载激光雷达三维姿态角补偿的装置,其特征在于,所述钛合金支撑杆(511)下端与两根支撑杆(507)紧固焊接,所述支撑杆(507)以z轴为中心轴并与所述钛合金镜面安装杆在一个平面内,所述支撑杆(507)的末端安装单轴连杆轴承;所述大尺寸反射镜(501)绕x轴的转动是由x轴丝杆步进电机(505)驱动所述x轴丝杠步进电机的螺纹滑块(503)沿x轴定向导轨(504)做直线运动,在与安装x轴丝杆步进电机支撑杆(506)相对方向的支撑杆上,安装了同样的一套丝杠步进电机和滑块直线驱动系统(512);两套丝杠步进电机直线驱动系统差动控制,可实现所述大尺寸反射镜绕x轴的转动;所述大尺寸反射镜(501)绕y轴的转动是由与所述圆柱形轴套(515)固连的y轴步进电机(502)驱动实现;所述钛合金支撑杆(511)与z轴步进电机(508)转动轴紧固焊接,为一体的转动轴;所述大尺寸反射镜(501)绕z轴的转动由所述z轴步进电机(508)直接驱动;所述三维姿态角补偿装置(5)由三维姿态角补偿装置控制器(510)实现运动的控制;所述z轴步进电机(508)与所述三维姿态角补偿装置控制器(510)均固定安装在安装底板(509)上,所述安装底板(509)在四个垂直侧面上可实现扩展围成一个箱体,将整个光学系统包装起来,从而起到保护和防尘作用。

3.按照权利要求1所述的一种可实现直升机载激光雷达三维姿态角补偿的装置,其特征在于三维姿态角补偿装置控制器(510)采用ARM控制器进行控制实现;所述三维姿态角补偿装置控制器(510)通过串口1获得所述三维高精度陀螺仪(4)采集的直升机载荷平台的姿态角扰动数据,采用模糊‑PID控制策略,对所述大尺寸反射镜(501)的三轴转角进行控制;

由D/A输出口1控制x轴丝杆步进电机(505)驱动所述x轴丝杠步进电机的螺纹滑块(503)做直线运动,使所述大尺寸反射镜(501)绕x轴反向旋转至滚转角数值的一半,从而完全补偿直升机载荷平台在滚转角方向上对激光雷达测量点云的不利影响;由D/A输出口2控制y轴步进电机(502)驱动所述大尺寸反射镜(501)绕y轴反向旋转至俯仰角数值的一半,从而完全补偿直升机载荷平台在俯仰角方向上对激光雷达测量点云的不利影响;由D/A输出口3控制z轴步进电机(508)转动,使所述大尺寸反射镜(501)绕z轴反向旋转与偏航角相同的数值,从而完全补偿直升机载荷平台在俯仰角方向上对激光雷达测量点云的不利影响。