专利名称：车载红外探测系统的光机设备的制作方法
技术领域：
本发明属于红外探测技术领域，涉及一种车载红外探测系统的光机设备。
背景技术：
在日益注重空气质量的今天，机动实时全方位监控空气质量势在必行。国内外 现有的探测系统光机结构，探测口径小，对于远距离污染物云团无法实现全方位扫描。与 本发明最为接近的已有技术是2008年公开的Y. J.Kim and U. Platt (eds. ), Advanced Environmental Monitoring,107-118.中 的 Chapter 8 OpticalRemote Sensing for Characterizing the Spatial Distribution of Stack Emissions，该系 充白勺H/L^l 备包括视频摄像机、方位仰角反射镜、望远镜和方位安装架。其中摄像机通过螺钉固定在方 位安装架上；方位仰角反射镜通过齿轮齿扇结构安放在方位安装架上；望远镜通过螺钉安 放在方位安装架上。外界污染物云团方位由视频摄像机瞄准，通过方位仰角反射镜进入望 远镜，通过望远镜得到便于检测的光束，从而更方便的进行远距离甲烷探测。由于该光机设备中视频摄像机与方位仰角反射镜不能同步转动，无法 实时获得远 处污染物云团的信息；同时方位仰角反射镜口径小，获得入射光束能量不高；方位仰角反 射镜无法同时实现全方位(水平和方位360° )扫描。

发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种实现大口径、全方位、实时机 动扫描的车载红外探测系统的光机设备。为了实现上述目的，本发明的技术方案如下车载红外探测系统的光机设备，包括方位电机组件、方位360°扫描组件、水平 360°扫描组件、水平电机组件和隔振箱组件，方位360°扫描组件通过轴承与水平360° 扫描组件连接；方位电机组件通过电机安装板用螺钉固定在水平360°扫描组件的主镜筒 上；水平电机组件通过电机座与轴承座用螺钉固定在水平360°扫描组件的下板座上；水 平360°扫描组件通过下板座用螺钉固定在隔振箱组件的探测器安装箱上。本发明的有益效果是该设备应用在车载环境下，能实现水平和方位360°扫描； 采用大口径通光孔，使进入该设备的探测能量高；结构紧凑，操作灵便。


图1是本发明车载红外探测系统光机设备的结构示意图。图2是本发明车载红外探测系统光机设备的方位电机组件结构示意图。图3是本发明车载红外探测系统光机设备的方位360°扫描组件结构示意图。图4是图3的局部放大示意图。图5是本发明车载红外探测系统光机设备的水平360°扫描组件结构示意图。图6是本发明车载红外探测系统光机设备的水平电机组件结构示意图。
图7是图6的局部放大示意图。图8是本发明车载红外探测系统光机设备的隔振箱组件结构示意图。图中1、方位电机组件，2、方位360°扫描组件，3、水平360°扫描组件，4、水平电 机组件，5、隔振箱组件，6、方位电机，7、电机套，8、第一联轴节，9、第一轴承压片，10、第一轴 承，11、第一轴承座，12、第一蜗杆，13、电机安装板，14、瞄准镜座，15、瞄准镜，16、扫描反射 镜，17、方位转筒，18、第二轴承，19、涡轮，20、导电滑环，21、次镜座，22、次镜，23、次镜支架， 24、主镜筒，25、三反镜，26、主镜，27、主镜支撑，28、三反镜座，29、筒座，30、导电环，31、下 筒，32、下筒涡轮，33、第二轴承压片，34、下轴承，35、下轴承座，36、下板座，37、导电环下环， 38、水平电机，39、电机座，40、第二联轴节，41、第三轴承压片，42、第三轴承，43、第二轴承 座，44、第二蜗杆，45、探测器安装箱，46、侧部隔振器，47、下箱，48、底部隔振器。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细地描述如图1所示，本发明车载红外探测系统的光机设备包括方位电机组件1、方位 360°扫描组件2、水平360°扫描组件3、水平电机组件4和隔振箱组件5。其中，所述的方 位电机组件1的结构如图2所示，其包括方位电机6、电机套7、第一联轴节8、第一轴承压片 9、第一轴承10、第一轴承座11、第一蜗杆12和电机安装板13 ；所述的方位360°扫描组件 2的结构如图3和图4所示，其包括瞄准镜座14、瞄准镜15、扫描反射镜16、方位转筒17、 第二轴承18和涡轮19 ；所述的水平360°扫描组件3的结构如图5所示，其包括导电滑环 20、次镜座21、次镜22、次镜支架23、主镜筒24、三反镜25、主镜26、主镜支撑27、三反镜座 28、筒座29、导电环30、下筒31、下筒涡轮32、第二轴承压片33、下轴承34、下轴承座35、下 板座36和导电环下环37 ；所述的水平电机组件4的结构如图6和图7所示，其包括水平电 机38、电机座39、第二联轴节40、第三轴承压片41、第三轴承42、第二轴承座43和第二蜗杆 44 ；所述的隔振箱组件5的结构如图6所示，其包括探测器安装箱45、侧部隔振器46、下箱 47和底部隔振器48。方位360°扫描组件2通过第二轴承18与水平360°扫描组件3连接在一起；方 位电机组件1通过电机安装板13用螺钉固定在水平360°扫描组件3的主镜筒24上；水 平电机组件4通过电机座39与第二轴承座43用螺钉固定在水平360°扫描组件3的下板 座36上；水平360°扫描组件3通过下板座36用螺钉固定在隔振箱组件5的探测器安装 箱45上。方位360°扫描组件2中的瞄准镜15的光轴正好在方位转筒17的通光孔的轴心 上，从而可以实时获得远处污染物云团的信息；方位360°扫描组件2通过第二轴承18与 水平360°扫描组件3连接在一起并实现了相对360°转动，方位电机组件1中方位电机 6通过第一联轴节8、第一蜗杆12把扭矩传给方位360°扫描组件2中的涡轮19，使方位 360°扫描组件2实现360°方位扫描；水平电机组件4中的水平电机38通过第二联轴节 40、第二蜗杆44把扭矩传给水平360°扫描组件3中的下筒涡轮32，通过下轴承34使得方 位电机组件1、方位360°扫描组件2、水平360°扫描组件3共同实现了水平360°扫描。在方位电机组件1中，方位电机6用螺钉固定在电机套7上；方位电机6和第一蜗 杆12通过第一联轴节8对心安装在一起；第一轴承10套在第一蜗杆12上，并通过第一轴承压片9压在第一轴承座11上；第一轴承压片9通过螺钉固定在第一轴承座11上；电机套 7和第一轴承座11通过螺钉固定在电机安装板13上。在方位360°扫描组件2中，瞄准镜15通过螺钉固定在瞄准镜座14上；瞄准镜座 14通过螺钉固定在扫描反射镜16上；扫描反射镜16通过螺钉固定在方位转筒17上，使扫 描反射镜16相对于方位转筒17的轴线成45°，便于外界光线通过扫描反射镜16得到平行 于方位转筒17轴线的光线；第二轴承18通过涡轮19压在方位转筒17上；涡轮19通过螺 钉固定在方位转筒17上。在水平360°扫描组件3中，为了实现方位360°同方向连续转动，避免导线的缠绕，实现功能的同时，又能够使布线结构简单可靠，使用导电滑环20，导电滑环20通过螺钉 和次镜座21固定在一起；次镜22通过螺钉固定在次镜座21上，然后次镜座21通过螺钉固 定在次镜支架23上；三反镜25通过螺钉固定在三反镜座28上，并保证三反镜25镜面与水 平面成45° ；主镜26和三反镜座28通过螺钉固定在主镜支撑27上；次镜支架23和主镜 支撑27通过螺钉和主镜筒24固定在一起；主镜筒24通过螺钉和筒座29固定在一起；筒 座29通过螺钉和下筒31固定在一起；下筒涡轮32通过销钉定位及通过螺钉和下筒31固 定在一起；为了实现水平360°同方向连续转动，避免导线的缠绕，实现功能的同时，又能 够使布线结构简单可靠，使用导电环30，导电环30上部通过螺钉和下筒31固定在一起，导 电环30下部通过螺钉和导电环下环37固定在一起；下轴承34套在下筒31上，并且下轴承 34通过第二轴承压片33压在下轴承座35里面；第二轴承压片33通过螺钉与下轴承座35 固定在一起；下轴承座35通过螺钉和下板座36固定在一起；下轴承座35和导电环下环37 通过螺钉固定在下板座36上。在水平电机组件4中，水平电机38通过螺钉固定在电机座39上；水平电机38通 过第二联轴节40和第二蜗杆44对心安装在一起；第三轴承42套在第二蜗杆44上，并通过 第三轴承压片41压在第二轴承座43上；第三轴承压片41通过螺钉固定在第二轴承座43 上。在隔振箱组件5中，八个侧部隔振器46通过螺钉和探测器安装箱45及下箱47固 定在一起，四个底部隔振器48也通过螺钉和探测器安装箱45及下箱47固定在一起。本发明车载红外探测系统光机设备的工作原理是外界污染物云团发出的光辐射 通过方位360°扫描组件2中方位转筒17上口径φ160的通光孔，经由方位360°扫描组 件2中扫描反射镜16反射，成为与主镜26和次镜22光轴平行的光束，然后光束到达水平 360°扫描组件3中的主镜26，经由主镜26汇聚到次镜22上，经由次镜22光束转变为与主 镜26和次镜22光轴平行的光束，光束打到三反镜25上，光束经由三反镜25反射，通过主 镜筒24的φ50的通光孔，以及导电环30的内孔、导电环下环37的内孔及下板座36上φ75 的通光孔，最终打到探测器上。设备在车载环境下受到外界的冲击载荷，为了减缓冲击和隔振，采用隔振箱组件 5，侧部隔振器46起到缓和车载环境下设备的侧向冲击载荷，稳定设备的功用；底部隔振器 48不仅垂向支撑整个设备，而且还能在弹性变形过程中大量吸收和消耗系统的振动能量， 有效地削弱系统冲击强度。本发明车载红外探测系统的光机设备中各部件的应用实例是导电滑环20采用 杭州全盛电气有限公司提供的SRC012A2型号的导电滑环；导电环30采用杭州全盛电气有限公司提供的SRH60135-15S型号的导电环；扫描反射镜16、三反镜25和方位转筒17均采用电火花加工成与水平面成45°角；扫描反射镜16、主镜26和次镜22表面镀金，以提高反 射镜的反射率；主镜26、次镜22采用超精车非球面加工而成；底部隔振器48采用无锡市宏 源弹性器材有限公司提供的四只GGT48-64 ；侧部隔振器45采用无锡市宏源弹性器材有限 公司提供的八只GGT2. 3-38 ；方位电机6采用57BYG621-01 ；水平电机38采用57BYG621 ；第 一轴承10采用两只36100 ；第三轴承42采用两只36103 ；第二轴承18采用THK系列的RA 18013c ；下轴承34采用THK系列的RE 17020。
权利要求
车载红外探测系统的光机设备，其特征在于，该设备包括方位电机组件(1)、方位360°扫描组件(2)、水平360°扫描组件(3)和水平电机组件(4)，方位360°扫描组件(2)通过轴承与水平360°扫描组件(3)连接；方位电机组件(1)通过电机安装板用螺钉固定在水平360°扫描组件(3)的主镜筒上；水平电机组件(4)通过电机座与轴承座用螺钉固定在水平360°扫描组件(3)的下板座上。
2.如权利要求1所述的车载红外探测系统的光机设备，其特征在于，该设备还包括隔 振箱组件(5)，所述水平360°扫描组件(3)通过下板座用螺钉固定在隔振箱组件(5)的探 测器安装箱上。
3.如权利要求2所述的车载红外探测系统的光机设备，其特征在于，所述隔振箱组件 (5)包括探测器安装箱(45)、侧部隔振器(46)、下箱(47)和底部隔振器(48)，侧部隔振器 (46)通过螺钉固定在探测器安装箱(45)及下箱(47)上，底部隔振器(48)通过螺钉固定在 探测器安装箱(45)及下箱(47)上。
4.如权利要求1或2所述的车载红外探测系统的光机设备，其特征在于，所述方位电 机组件(1)包括方位电机(6)、电机套(7)、第一联轴节(8)、第一轴承压片(9)、第一轴承 (10)、第一轴承座(11)、第一蜗杆(12)和电机安装板(13)，方位电机(6)用螺钉固定在电 机套(7)上，并通过第一联轴节(8)与第一蜗杆(12)对心安装；第一轴承压片(9)通过螺 钉固定在第一轴承座(11)上；第一轴承(10)套在第一蜗杆(12)上，并通过第一轴承压片 (9)压在第一轴承座(11)上；电机套(7)和第一轴承座(11)通过螺钉固定在电机安装板 (13)上。
5.如权利要求1或2所述的车载红外探测系统的光机设备，其特征在于，所述方位 360°扫描组件(2)包括瞄准镜座(14)、瞄准镜(15)、扫描反射镜(16)、方位转筒(17)、第 二轴承(18)和涡轮(19)，瞄准镜(15)通过螺钉固定在瞄准镜座(14)上；瞄准镜座(14)通 过螺钉固定在扫描反射镜(16)上；扫描反射镜(16)通过螺钉固定在方位转筒(17)上，扫 描反射镜(16)相对于方位转筒(17)的轴线成45°角；第二轴承(18)通过涡轮(19)压在 方位转筒(17)上；涡轮(19)通过螺钉固定在方位转筒(17)上。
6.如权利要求1或2所述的车载红外探测系统的光机设备，其特征在于，所述水平 360°扫描组件(3)包括导电滑环(20)、次镜座(21)、次镜(22)、次镜支架(23)、主镜筒 (24)、三反镜(25)、主镜(26)、主镜支撑(27)、三反镜座(28)、筒座(29)、导电环(30)、下筒 (31)、下筒涡轮(32)、第二轴承压片(33)、下轴承(34)、下轴承座(35)、下板座(36)和导电 环下环(37)，导电滑环(20)和次镜(22)分别通过螺钉固定在次镜座(21)上；次镜座(21) 通过螺钉固定在次镜支架(23)上；三反镜(25)通过螺钉固定在三反镜座(28)上，并保证 三反镜(25)镜面与水平面成45°角；主镜(26)和三反镜座(28)分别通过螺钉固定在主镜 支撑(27)上；次镜支架(23)和主镜支撑(27)分别通过螺钉固定在主镜筒(24)上；主镜筒 (24)通过螺钉固定在筒座(29)上；筒座(29)通过螺钉固定在下筒(31)上；下筒涡轮(32) 通过销钉定位并通过螺钉固定在下筒(31)上；导电环(30)上部通过螺钉固定在下筒(31) 上，导电环(30)下部通过螺钉固定在导电环下环(37)上；下轴承(34)套在下筒(31)上， 并且下轴承(34)通过第二轴承压片(33)压在下轴承座(35)里面；第二轴承压片(33)通 过螺钉固定在下轴承座(35)上；下轴承座(35)通过螺钉固定在下板座(36)上；下轴承座 (35)和导电环下环(37)通过螺钉固定在下板座(36)上。
7.如权利要求1或2所述的车载红外探测系统的光机设备，其特征在于，所述水平电机 组件(4)包括水平电机(38)、电机座(39)、第二联轴节(40)、第三轴承压片(41)、第三轴承 (42)、第二轴承座(43)和第二蜗杆(44)；水平电机(38)通过螺钉固定在电机座(39)上； 水平电机(38)通过第二联轴节(40)与第二蜗杆(44)对心安装；第三轴承(42)套在第二 蜗杆(44)上，并通过第三轴承压片(41)压在第二轴承座(43)上；第三轴承压片(41)通过 螺钉固定在第二轴承座(43)上。
全文摘要
本发明车载红外探测系统的光机设备属于红外探测技术领域，该设备包括方位电机组件(1)、方位360°扫描组件(2)、水平360°扫描组件(3)、水平电机组件(4)和隔振箱组件(5)，方位360°扫描组件(2)通过轴承与水平360°扫描组件(3)连接；方位电机组件(1)通过电机安装板用螺钉固定在水平360°扫描组件(3)的主镜筒上；水平电机组件(4)通过电机座与轴承座用螺钉固定在水平360°扫描组件(3)的下板座上；水平360°扫描组件(3)通过下板座用螺钉固定在隔振箱组件(5)的探测器安装箱上。本发明应用在车载环境下，能实现水平和方位360°扫描；同时采用大口径通光孔，使进入该设备的探测能量高；结构紧凑，操作灵便。
文档编号G01N21/01GK101832911SQ20101014476
公开日2010年9月15日 申请日期2010年4月13日 优先权日2010年4月13日
发明者任建伟, 任建岳, 孙斌, 孙景旭, 张星祥 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所