某光电侦察设备升降机构控制台的设计

某光电侦察设备升降机构控制台的设计

仝少敏 ,安万志

中国航空工业洛阳电光设备研究所  河南洛阳471000

摘  要：某轻型无人机搭载有光电侦察设备，为解决无人机在飞行时受到的阻力影响，同时为了保护光电侦察设备，特为光电侦察设备设计了升降机构。在产品装配过程中需要对升降机构的驱动电机、链传动、丝杠等进行配重磨合，以满足升降时间要求，为解决磨合工作耗时费力的问题设计了升降机构控制台。该升降机构控制台可完成多台产品同时自动升降控制，对磨合状态进行数据量化，有效提高了生产效率。

关键词：光电侦察设备  升降机构  控制台

0引    言

0.1  光电侦察设备升降机构

为减少无人机的迎风面积，外挂的光电侦察设备外形一般为球形结构[1]，在实际飞行时，无人机从起飞点到工作区域或执行完任务从工作区返回起飞点这一过程中，光电侦察设备是停止工作的，而这时外挂在机腹下的光电侦察设备会产生很大的飞行阻力，所以一般要求无人机未到达工作区域或完成任务返航时光电侦察设备能够收回机腹内。因此就需要一个可以升降的机构来解决放下和收回的问题。升降机构虽然功能简单，但却是无人机载光电侦察设备的重要辅助结构。

0.2  某光电侦察设备升降机构的装配情况

某光电侦察设备由光电转塔和配套升降机构组成，该光电侦察设备组成示意图如图1所示。该设计可实现光电转塔在非拍摄状态下回收至载荷舱内，从而起到保护光电转塔和减少飞行阻力的作用。

a.放下状态b.收藏状态

图1 侦察照射设备组成示意图

该升降机构正常模式下有放下（图1a）和收藏（图1b）两种工作状态，为保证其在机上正常工作，进行装配时，常温下升降机构带动转塔模拟配重完成升降的时间需满足一定时间要求，高低温下升降时间同样需满足一定的时间要求。因此装配工作中需要对升降机构中的驱动电机、链传动及丝杠等进行配重磨合。一般情况下磨合次数达百次之多，原有技术状态存在的问题如下：

a) 需要人工进行开关的拨位操作；

b) 需要28V电源为电机供电，同时5V电源为控制端供电；

c) 无法准确记录磨合次数；   

d) 不能多台升降机构同时完成磨合工作。

因此该工作耗时、费力且效率低下。

1升降机构控制台的设计

1.1  设计目的

本控制台的设计目的是针对某光电侦察设备的升降机构，其应能完成升降机构在模拟配重状态下的自动升降控制，应具备的功能如下：

a) 充分解放装配现场的生产力；

b) 只需28V电源为电机供电，220V交流电为控制台供电即可；

c) 能够准确记录磨合次数；

d) 可以同时完成多台升降机构的磨合工作。

1.2  设计内容

1.2.1 升降机构控制台的组成

某光电侦察设备升降机构控制台的组成框图如图 2所示，该控制台包括了电源转换模块和MCU控制模块，其中MCU控制模块中又包括计数功能模块和多通道控制模块。

控制台中的电源转换模块通过通用开关电源将交流220V转换为MCU工作电压5V及升降机构控制电压5V；MCU控制模块通过主控单片机及外围电路完成升降计数及多通道同时驱动的功能。

图2 某光电侦察设备升降机构控制台组成框图

某光电侦察设备升降机构控制台的操作面板示意图如图3所示，其包括计数功能区和多通道控制区。计数功能区包括了计数器和功能按钮，其中四位数码二极管用于显示计数，“复位”按钮用于计数器的复位，“+”按钮用于输入预磨合次数时加，“-”按钮用于输入预磨合次数时减；多通道控制区包括了控制台总启停按钮、分通道控制按钮和分通道接线柱，其中“CH1”“CH2”“CH3”“CH4”开关按钮分别用于4路光电侦察设备升降机构的控制， “OUT”和“GND”接线柱用于连接转塔升降机构的控制端和地端，“开关”按钮用于各通道单路选通，“启停”按钮用于启动或停止转塔升降机构的运动。

图3 某光电侦察设备升降机构控制台操作面板示意图

2.2.2 升降机构控制台的工作机制

某光电侦察设备升降机构控制台工作流程为：

a)将升降机构的控制端和地端连接至控制台；

b)控制台上电后，首先进行计数器的初始化，即计数器显示“100.”的初始状态；

c)然后通过“+”或者“-”按钮调节预磨合次数，例如110次；

d)通过“CH1”“CH2”“CH3”“CH4”开关按钮选通任一光电侦察设备升降机构控制通道；

e)按下“启停”按钮，控制台开始工作同时计数器递减，计数器上“.”字符闪烁，OUT端输出MCU预设的控制波形；

f)再次按下“启停”按钮时，计数器停止递减，同时“.”字符停止闪烁，OUT端输出MCU预设的低电平，控制升降机构降至最低位置。

2升降机构控制台使用情况及效益分析

目前该光电侦察设备升降机构控制台已应用于装配现场，显著提升了现场的装配效率。

该光电侦察设备升降机构控制台使用前后的效益分析如下表1所示。

光电侦察设备升降机构控制台使用前每台产品需要单独人员操作，所以完成4台产品需要4个工位；耗时20小时；同时需要1台28V电源和1台5V电源提供设备保障；人员操作过程中无法准确记录磨合次数；同时操作人员可能会因为长时间重复工作出错。

光电侦察设备升降机构控制台使用后，1台控制台即可同时完成4台产品的控制，只需要一个工位，一个操作人员启动控制台即可；4台产品同时完成，耗时5小时；只需要1台28V电源提供设备保障即可；同时控制台可以准确记录升降机构的磨合次数；控制台实现自动控制，操作流程简单、可靠性，不容易出错。

3结束语

本文介绍的某光电侦察设备升降机构控制台可以完成对光电侦察设备升降机构的自动传动控制，可以对升降机构传动机构的磨合状态进行数据量化，对研发生产提供有效辅助，为后续升降机构的装配磨合提供了数据支撑，有效地解放了生产现场的操作工位，大大简化了操作流程，并能实现对多台升降机构的同时控制，所以极大地提高了现场的生产效率。

参考文献：

[1]田素林. 超轻型无人机光电侦察平台升降机构设计.长春理工大学学报（自然科学版）,2010.