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【摘 要】本文介绍了一种集调平和云台于一体的结构紧凑的调平云台，克服了在调平机构上安装一个云台的组合方式的缺点，使用它可以将其承载设备首先进行调平，然后按照指定的目标方位进行旋转动作，从而实现方位搜索、定位观察和摄像摄影等目的。此调平云台主要由调平系统和云台系统两部分组成，两者排列紧密，充分地利用了内部空间，使整体的外形尺寸缩至最小，同时又有利于电气元件的走线，避免了滑环的使用，提高了云台的可靠性。工作时，首先通过升降机的螺纹顶杆机构对X、Y两轴进行调平，调平结束后，即可按目标值或连续运行的操作方式使调平云台上面的转台运转到所需的角度。调平云台电控按键均布置在3U控制机箱前面板上，操作便捷，调平两轴角度和云台方位角度还可通过面板上数码管实时显示出来。
【关键词】集成；调平；云台；结构
在通信、电子对抗和雷达搜索等过程中，经常需要对天线姿态进行自动调整，有时需要对天线先进行调平，然后再做角度定位，这往往采用在调平机构上安装一个云台的组合方式进行调姿，这种做法的缺点是组合后高度增加，结构和控制集成化程度低，对云台形位公差及两者的组合精度要求比较高。而本文介绍的是一种集调平和云台于一体的结构紧凑的调平云台，它克服了上述组合方式的缺点，使用它可以将其承载设备首先进行调平，然后按照指定的目标方位进行旋转动作，从而实现方位搜索、定位观察和摄像摄影等目的。
此调平云台主要由调平系统和云台系统两部分组成，两者排列紧密，充分地利用了内部空间，使整体的外形尺寸缩至最小，同时又有利于电气元件的走线，避免了滑环的使用，提高了云台的可靠性。工作时，首先通过升降机的螺纹顶杆机构对X、Y两轴进行调平，调平结束后，即可按目标值或连续运行的操作方式使调平云台上面的转台运转到所需的角度。调平云台电控按键均布置在3U控制机箱前面板上，操作便捷，调平两轴角度和云台方位角度还可通过面板上数码管实时显示出来。
2 结构设计与功能原理
2.1 总体结构
调平云台主要由调平机构、云台及电控系统组成。调平机构和云台集成于一体，是对承载设备进行调姿的执行主体。云台是可进行方位旋转动作的单轴云台，位于主体的上部；调平机构是可对云台及承载设备安装面进行调平的机构，和云台的减速电机一起布置在主体的下部。调平云台的动作可通过手动操作或电控操作来实现。
电控系统主要集中在一个3U的机箱内，可通过面板操作或上位机操作对调平云台主体进行控制。控制箱和主体之间通过电源电缆和信号电缆连接。
调平云台底部通过固定基座法兰进行固定，上端通过转台与承载设备相连。控制箱后面板设置有上位机通讯接口。
2.2 云台
云台主要由云台减速电机、小齿轮、大齿轮、转台、联轴器、编码器、转台轴承和限位开关等部分组成，如图1所示。
云台所有的零部件都直接或间接地安装在调平机构的Y轴俯仰罩上，首先转台轴承的里圈与Y轴俯仰罩固定，转台轴承的外圈与大齿轮及转台固定，转台通过联轴器与编码器的转轴连接，云台的减速电机安装在Y轴俯仰罩内部。
云台工作时，减速电机通过小齿轮以一定的转速和扭矩驱动大齿轮带动转台转动，利用编码器将转台的转动角度反馈给控制系统，达到目标角度后控制系统切断电机电源使转台停止运转，并实时将转角通过控制箱上的数码管显示出来。
为了安全起见，云台还设置有限位开关，当控制程序或编码器等出现故障时，云台还可通过限位开关做极限位置断电保护。为了使云台能够360 ?无盲区运转，限位开关制作成摆杆式结构，以增大两个极限开关的作用范围。
2.3 调平机构
调平机构主要由X轴俯仰罩、Y轴俯仰罩、X轴升降机、Y轴升降机、X轴限位开关、Y轴限位开关、固定基座和倾角传感器等部分组成，如图2所示。
X轴俯仰罩通过转轴安装在固定基座上部的安装板上，Y轴俯仰罩通过转轴安装在X轴俯仰罩上，X调平轴与Y调平轴相互垂直。X轴升降机固定在固定基座安装板下面，其顶杆向上伸出，顶杆头部通过滚轮及滑道与X轴俯仰罩连接，使X轴俯仰罩（连同Y轴俯仰罩及云台）实现X轴俯仰动作，同理固定在X轴俯仰罩上的Y轴升降机通过顶杆使Y轴俯仰罩（连同云台）实现Y轴俯仰动作。
调平机构工作时，由固定在Y轴俯仰罩内部的倾角传感器检测X、Y两轴与水平面倾角并反馈给控制系统，控制系统再通过控制指令使X轴、Y轴升降机动作，最终将Y轴俯仰罩（连同云台）调至水平以完成调平动作。
同样为了安全起见，调平机构的X轴和Y轴均设置有限位开关，当控制程序或倾角传感器等出现故障时，调平机构还可通过限位开关做极限位置断电保护。
2.4 电控系统
调平云台的电控系统主要由电机、驱动器、控制板、键盘板和传感器等部分组成，除电机和传感器外其他组成部分集中安装在一个3U控制箱内。控制箱前面板布置有开关、操控按键、数码管和指示灯，后面板布置插座、保险丝、接地柱。
工作时，通过控制箱键盘操作或计算机远端操作对调平云台进行控制。首先进行调平操作，由倾角传感器采集调平角度信息并将其实时传给控制箱，同时控制箱根据调平角度发出控制信号驱动调平电机动作，最终使倾角传感器调至水平。调平结束后，便可对云台进行角度控制操作，也是通过电机动作和编码器角度反馈使云台转到目标角度而停止。
3 主要设计计算
3.1 云台的转矩和转速
4 结论
经过设计、生产和实践检验，此调平云台的设计结构紧凑、布局合理，功能齐全、操作便捷，各项指标达到或优于设计目标，可投入到军工和民用市场使用。
【关键词】集成；调平；云台；结构
在通信、电子对抗和雷达搜索等过程中，经常需要对天线姿态进行自动调整，有时需要对天线先进行调平，然后再做角度定位，这往往采用在调平机构上安装一个云台的组合方式进行调姿，这种做法的缺点是组合后高度增加，结构和控制集成化程度低，对云台形位公差及两者的组合精度要求比较高。而本文介绍的是一种集调平和云台于一体的结构紧凑的调平云台，它克服了上述组合方式的缺点，使用它可以将其承载设备首先进行调平，然后按照指定的目标方位进行旋转动作，从而实现方位搜索、定位观察和摄像摄影等目的。
此调平云台主要由调平系统和云台系统两部分组成，两者排列紧密，充分地利用了内部空间，使整体的外形尺寸缩至最小，同时又有利于电气元件的走线，避免了滑环的使用，提高了云台的可靠性。工作时，首先通过升降机的螺纹顶杆机构对X、Y两轴进行调平，调平结束后，即可按目标值或连续运行的操作方式使调平云台上面的转台运转到所需的角度。调平云台电控按键均布置在3U控制机箱前面板上，操作便捷，调平两轴角度和云台方位角度还可通过面板上数码管实时显示出来。
2 结构设计与功能原理
2.1 总体结构
调平云台主要由调平机构、云台及电控系统组成。调平机构和云台集成于一体，是对承载设备进行调姿的执行主体。云台是可进行方位旋转动作的单轴云台，位于主体的上部；调平机构是可对云台及承载设备安装面进行调平的机构，和云台的减速电机一起布置在主体的下部。调平云台的动作可通过手动操作或电控操作来实现。
电控系统主要集中在一个3U的机箱内，可通过面板操作或上位机操作对调平云台主体进行控制。控制箱和主体之间通过电源电缆和信号电缆连接。
调平云台底部通过固定基座法兰进行固定，上端通过转台与承载设备相连。控制箱后面板设置有上位机通讯接口。
2.2 云台
云台主要由云台减速电机、小齿轮、大齿轮、转台、联轴器、编码器、转台轴承和限位开关等部分组成，如图1所示。
云台所有的零部件都直接或间接地安装在调平机构的Y轴俯仰罩上，首先转台轴承的里圈与Y轴俯仰罩固定，转台轴承的外圈与大齿轮及转台固定，转台通过联轴器与编码器的转轴连接，云台的减速电机安装在Y轴俯仰罩内部。
云台工作时，减速电机通过小齿轮以一定的转速和扭矩驱动大齿轮带动转台转动，利用编码器将转台的转动角度反馈给控制系统，达到目标角度后控制系统切断电机电源使转台停止运转，并实时将转角通过控制箱上的数码管显示出来。
为了安全起见，云台还设置有限位开关，当控制程序或编码器等出现故障时，云台还可通过限位开关做极限位置断电保护。为了使云台能够360 ?无盲区运转，限位开关制作成摆杆式结构，以增大两个极限开关的作用范围。
2.3 调平机构
调平机构主要由X轴俯仰罩、Y轴俯仰罩、X轴升降机、Y轴升降机、X轴限位开关、Y轴限位开关、固定基座和倾角传感器等部分组成，如图2所示。
X轴俯仰罩通过转轴安装在固定基座上部的安装板上，Y轴俯仰罩通过转轴安装在X轴俯仰罩上，X调平轴与Y调平轴相互垂直。X轴升降机固定在固定基座安装板下面，其顶杆向上伸出，顶杆头部通过滚轮及滑道与X轴俯仰罩连接，使X轴俯仰罩（连同Y轴俯仰罩及云台）实现X轴俯仰动作，同理固定在X轴俯仰罩上的Y轴升降机通过顶杆使Y轴俯仰罩（连同云台）实现Y轴俯仰动作。
调平机构工作时，由固定在Y轴俯仰罩内部的倾角传感器检测X、Y两轴与水平面倾角并反馈给控制系统，控制系统再通过控制指令使X轴、Y轴升降机动作，最终将Y轴俯仰罩（连同云台）调至水平以完成调平动作。
同样为了安全起见，调平机构的X轴和Y轴均设置有限位开关，当控制程序或倾角传感器等出现故障时，调平机构还可通过限位开关做极限位置断电保护。
2.4 电控系统
调平云台的电控系统主要由电机、驱动器、控制板、键盘板和传感器等部分组成，除电机和传感器外其他组成部分集中安装在一个3U控制箱内。控制箱前面板布置有开关、操控按键、数码管和指示灯，后面板布置插座、保险丝、接地柱。
工作时，通过控制箱键盘操作或计算机远端操作对调平云台进行控制。首先进行调平操作，由倾角传感器采集调平角度信息并将其实时传给控制箱，同时控制箱根据调平角度发出控制信号驱动调平电机动作，最终使倾角传感器调至水平。调平结束后，便可对云台进行角度控制操作，也是通过电机动作和编码器角度反馈使云台转到目标角度而停止。
3 主要设计计算
3.1 云台的转矩和转速
4 结论
经过设计、生产和实践检验，此调平云台的设计结构紧凑、布局合理，功能齐全、操作便捷，各项指标达到或优于设计目标，可投入到军工和民用市场使用。